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喬凡尼·卡西尼

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喬凡尼·多美尼科·卡西尼,法文名:多米尼克•卡西尼,(Giovanni Domenico Cassini,1625年6月8日出生於義大利佩里納爾多,1712年9月14日逝世於法國巴黎),是一位在義大利出生的法國天文學家和水利工程師。他發現了土星光環中間的縫隙,卡西尼縫由此得名。

1 喬凡尼·卡西尼 -簡介

喬凡尼·卡西尼喬凡尼·多美尼科·卡西尼

喬凡尼•多美尼科•卡西尼(義大利文:Giovanni Domenico Cassini,1625年6月8日-1712年9月14日),法文名:多米尼克•卡西尼(法文:Jean-Dominique Cassini),是一位在義大利出生的法國籍天文學家和水利工程師。 卡西尼1625年出生於義大利的佩里納爾多,在1648年至1669年期間曾在旁扎諾天文台工作。1640年起,擔任博洛尼亞大學天文學教授,並在1671年巴黎天文台落成后成為該台的第一任總監直到去世。1673年加入法國國籍,改名為法文,即讓-多米尼克•卡西尼,又稱卡西尼一世(Cassini Ier,其曾孫與其同名,稱卡西尼二世)。

2 喬凡尼·卡西尼 -人生經歷 

喬凡尼·卡西尼卡西尼號

喬凡尼•多美尼科•卡西尼出生於1625年,他在義大利長大並接受教育。卡西尼年輕時痴迷於占星術而不是天文學,淵博的占星知識為他贏得了廣泛的聲譽。雖然他寫文章證明通過占星術預測未來並不可信,還是有很多人千方百計地找他尋求意見。 1668年卡西尼在義大利進行了一系列天文學研究,受到普遍的好評,後來巴黎天文台給他提供了一個台長的職位卡西尼號。到巴黎后不久,卡西尼決定加入法國籍,並把名字改為讓•多米尼克•卡西尼(Jean Dominique Cassini)。

發現

卡西尼小心翼翼地從義大利運來一架改良的高性能望遠鏡,繼續一連串的天文學探索,很快他就成為當時世界最著名的科學家之一。他的這些發現包括火星和土星的自轉周期,以及土星光環中的一條暗縫——這條裂縫仍被稱作卡西尼環縫。

認為光速有限

卡西尼還是最早認為光速是有限的人,但他拒絕公布證據,後來他甚至還花了好幾年的時間試圖證明這一理論是錯誤的。他是虔誠的宗教信徒,認為光是上帝創造的,所以必須是完美且沒有極限的,不受有限的傳播速度的限制。然而他所有的天文發現都證明,光是以固定的、有限的速度傳播的。作為忠實的天主教信徒,卡西尼堅信地球是宇宙的中心。但是到1672年,開普勒早期的著述和哥白尼嚴謹的論證使他至少開始相信:可能太陽才是宇宙的中心。

測量經過

 這個想法促使卡西尼決定測量地球和太陽之間的距離。但直接測量很困難,也很危險(太陽光可能會導致測量者喪失視力)。所幸開普勒方程幫助了卡西尼,只要他能測出地球到任何一個星球的距離,就能利用方程計算出地球與太陽之間的距離。火星距離地球比較近,而且卡西尼對火星比較熟悉,所以他決定用改良望遠鏡測量地球到火星的距離。當然,他不可能實際測量,但如果能在同一時間測出地球上兩個不同的點到火星上某一相同點的角度,他就可以利用這兩個角度和三角幾何計算出到火星的距離。 要是計算精確,地球上兩個點之間的直線距離必須要遠,而且這個距離必須是確切的已知數。卡西尼於是派法國天文學家讓•里歇爾(Jean Richer)去南美洲北海岸附近的法屬蓋亞那地區的卡宴布,他自己則留在了巴黎。 1672年8月的同一天晚上,兩個人在同一時間測量與火星的角度,並使這個角度正對著遙遠的星空。里歇爾把測量數據帶回巴黎以後,卡西尼就可以計算出與火星的距離了。他利用開普勒方程得出,地球與太陽之間的距離為8.7×107英里。現代科學證明卡西尼的計算結果與實際數據的誤差為7%(實際距離約為9.3×107英里)。 卡西尼陸續計算出地球與其他星球之間的距離,他發現土星離地球竟然有1.6×109英里之遙!卡西尼的發現意味著宇宙比人們原來想象的要大幾百萬倍。

3 喬凡尼·卡西尼 -測量

喬凡尼·卡西尼地球繞太陽運行的示意圖

測量經度對製圖和對導航來說都很重要。17世紀和18世紀最重要的發明之一是發明精確的測量經度的方法。在製圖方面第一個取得重大成果的是喬凡尼•多美尼科•卡西尼,他從1681年開始使用伽利略•伽利萊提出的觀測木星的衛星的方法來確定經度。在海上沒有專業天文學家在旁的情況下這個觀測就更困難了。約翰•哈里森發明的在船上依然精確走的鐘終於使得人們也可以在船上精確地測量經度了。卡西尼定律,1693年卡西尼提出,是描述月球運行的定律。 第一條是月球依軸自轉一周的時間,等於繞地球公轉一周的時間。因此月球面對地球始終為同一側。 第二條,月球的赤道面和地球繞太陽公轉的軌道面(黃道面)有固定夾角,約1°32'第三條,月球軌道面、月球赤道面、黃道面的相交點,為月球赤道的升交點和月球軌道的降交點。

4 喬凡尼·卡西尼 -成果

卡西尼被認為與胡克同時發現了大紅斑(1665年)。卡西尼是第一個發現土星的四個衛星(土衛八、土衛五、土衛四、土衛三)的人,他還於1675年發現了卡西尼分界線。1690年,他在觀測木星的大氣層時發現木星赤道旋轉得比兩極快,因此發現了木星的較差自轉。他還發現了木星的大紅斑。1675年,他發現土星光環中間有條暗縫,這就是後來以他名字命名的著名的卡西尼環縫。他猜測,光環是由無數小顆粒構成。兩個多世紀后的分光觀測證實了他的猜測。1671年到1679年,他仔細觀測了月球的表面特徵,1679年送呈法國皇家科學院一份大幅月面圖,在一個多世紀內始終沒人能在這方面超過他。1683年3月起,卡西尼研究了黃道光,認為它是由於行星際塵埃反射太陽光引起的,不屬於大氣現象。 卡西尼是一位保守的天文學家,他拒絕接受哥白尼的日心說,也反對開普勒定律、艾薩克•牛頓的萬有引力定律和光速有限說。卡西尼1712年逝世於法國巴黎。除了天文學的貢獻以外,他亦曾被教宗委任治理波河的防治、管理及防汛工程。當代人類探測土星的探測器「卡西尼號」即以他的名字命名。

5 喬凡尼·卡西尼 -紀念

卡西尼—惠更斯號(Cassini-Huygens)是美國國家航空航天局、歐洲航天局和義大利航天局的一個合作項目,主要任務是對土星系進行空間探測。卡西尼—惠更斯號土星探測器是人類迄今為止發射的規模最大、複雜程度最高的行星探測器。卡西尼號卡西尼環縫探測器以義大利出生的法國天文學家,土星光環環縫的發現者喬凡尼•多美尼科•卡西尼的名字命名,其任務是環繞土星飛行。1997年10月15日從肯尼迪航天中心發射升空的卡西尼—惠更斯號飛船於2004年07月到達土星周圍。這個項目由兩部分組成:卡西尼號軌道器將會環繞土星及其衛星運行四年之久,而惠更斯號探測器則會深入土衛六濃霧包圍的大氣層並在其表面著陸。安裝在這兩枚探測器上的精密儀器將會為科學家們提供幫助弄清這片神秘而遼闊的區域的重要數據。 卡西尼—惠更斯號是不同國家的三個航天局的協作成果。有十七個國家參與建造了這艘飛船。卡西尼號軌道器由美國國家航空航天局下屬的噴氣推進實驗室建造和管理。惠更斯號探測器由歐洲航天局建造。義大利航天局則為卡西尼號提供了用於通訊的高增益天線。來自世界各地總共超過200位科學家將會參與研究收集到的數據。

6 喬凡尼·卡西尼 -貢獻

喬凡尼·卡西尼卡西尼環縫
天文

卡西尼在1648年至1669年期間曾在Panzano天文台工作。1640年起,擔任波洛尼亞大學(University of Bologna)天文學教授,並在1671年成為巴黎天文台的總監。 卡西尼被認為與胡克同時發現了大紅斑(~1665年)。卡西尼是第一個發現四個土星的衛星;他同時發現了卡西尼分界線(1675年)。卡西尼也是第一位發現木星的較差自轉現象。他在1690年觀測木星的大氣層時,發現到木星的赤道旋轉得比兩極快。他也發現了木星上的大紅斑。 1675年,發現土星光環中間有條暗縫,這就是後來以他名字命名的著名的卡西尼縫。他猜測,光環是由無數小顆粒構成。兩個多世紀后的分光觀測證實了他的猜測。 1671年~1679年,他仔細觀測了月球的表面特徵,1679年送呈法國科學院一份大幅月面圖,在一個多世紀內始終沒人能在這方面超過他。

水利工程

 卡西尼除了天文學的貢獻以外,他亦曾被教宗委任治理波河的防治、管理及防汛工程。

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