到了18世紀初,天文學家已對行星之間的相對距離達成共識——克卜勒定律精確給出了這些比例——但對於地球到太陽的絕對距離(即天文單位)仍無可靠測量,而這個距離正是整個太陽系尺度的基準。

1716年,天文學家愛德蒙·哈雷發表了一種方法,利用一個罕見事件:當金星直接從地球與太陽之間穿過時,其剪影會掠過太陽圓面,而根據觀察者在地球上所處位置的不同,其位置與時間會略有差異,因為金星距離地球夠近,這種視差可以被偵測到,不像太陽本身。

派遣觀察者前往世界各地為金星凌日計時,利用相隔兩地觀測點之間的視差差異作為訊號——這是任何單一觀測台都無法產生的測量。

太陽的距離由視差定義,而視差只會以兩位觀察者之間的差異形式出現。

沒有任何單一觀測台能看見這種差異,因此僅靠改良儀器永遠無法揭示它。

從許多相隔的地點為金星凌日計時,創造了所需的基線。

以數學方式結合這些計時數據,便將地方性的資料轉化為全球性的測量。

當某個量只以不同觀測點之間的差異形式存在時,應從間隔本身來建構測量,而非依賴更精密的單一儀器。

儘管觀測上存在困難——「黑滴效應」限制了精確計時——結合後的國際數據仍讓法國天文學家熱羅姆·拉朗德於1771年計算出地球與太陽的距離約為1億5300萬公里——與現代測量值1億4960萬公里相差約1%以內,且遠比先前任何估計更為準確,其中有些估計的誤差甚至達到十倍或更多。此方法後來利用1874年與1882年的額外凌日數據進一步改良,之後才在20世紀被雷達測量所取代。

追溯依據

參考來源

  1. How Far to the Sun? The Venus Transits of 1761 & 1769 Ohio State University, Department of Astronomy (Prof. Richard Pogge, course lecture notes) · astronomy.ohio-state.edu
  2. Transits of Venus: Introduction Museum of the History of Science, University of Oxford · transits.mhs.ox.ac.uk