1639年金星凌日

The Founder of English Astronomy），埃爾·克勞1891年繪製）
英國天文學家傑雷米亞·霍羅克斯及其友人William Crabtree對於1639年金星凌日的觀測是已知的首次留有記錄的金星凌日觀測。他們在那年的12月4日（按照英格蘭當時通行的儒略曆是11月24日）各自獨立地進行了觀察：霍羅克斯是在蘭開夏郡的Carr House以及Much Hoole村觀測的，克拉布特裡則是在曼徹斯特附近布勞頓的家中觀測的。
約翰內斯·開普勒的友人及其創造的新天文學的追隨者一直通過觀測來修正改進開普勒的魯道夫星曆表。霍羅克斯是唯一一個意識到1639年金星凌日將要到來的天文學家，其他的天文學家是在霍羅克斯的報告廣為傳播後才意識到的。儘管二人在完成此次觀測後五年內雙雙離世，但他們突破性的工作對於太陽系體積的研究具有深遠影響。由於此次觀測以及其他的一系列成就，霍羅克斯、克拉布特裡以及他們的筆友William Gascoigne (scientist)被尊為英國天文學研究之父。

**背景**
De raris mirisque Anni 1631）中提醒天文學家注意即將於1631年到來的水星凌日與金星凌日
到了17世紀，兩項重要成就使得行星凌日的觀測成為可能：望遠鏡以及開普勒所創立的新天文學。依照開普勒的理論，行星公轉軌道不是圓而是橢圓。
1627年，開普勒發表了他的魯道夫星表。兩年後，開普勒在他的小冊子《難再盛年，1631》（De raris mirisque Anni 1631）中刊發了星表的摘錄。這份小冊子中還有“對於天文學者的提醒”（admonitio ad astronomos）。開普勒在其中提到了1631年的水星凌日以及1631年與1761年的金星凌日。因斯布魯克的Johann Baptist Cysat、魯法克的Johannes Remus Quietanus、以及巴黎的皮埃爾·伽桑狄都觀測到了開普勒預測的水星凌日。這證實了開普勒的方法。不過，他們的觀測結果與之前的太陽系理論有衝突之處，水星要比原本預測的小許多。
儘管開普勒的計算結果顯示1631年金星凌日最佳觀測地會是美洲大陸，但他對於自己的預測沒有充分的自信，所以他建議歐洲的天文學家應該為觀測這一現象做好準備。伽桑狄以及歐洲其他的觀察者都為它做了準備，但與預測結果一致，在凌日過程中，太陽在地平線之下。依據現代計算結果，意大利大部以及東地中海的觀測者可以看到凌日的最後階段，但人們目前還沒有發現來自這些地區的觀測結果。開普勒還預測了1639年的金星只會與太陽擦身而過。由於下一次完整的金星凌日就是121年後的事了，伽桑狄以及其他天文學家只得在其他地方集中精力。

**傑雷米亞·霍羅克斯**
傑雷米亞·霍羅克斯（1618年－1641年1月3日）生於托克斯泰斯鹿園的下洛奇（現屬利物浦）。父親詹姆斯是製表匠，母親瑪麗（孃家姓阿斯平沃爾）出身當地望族。115阿斯平沃爾家族的一些成員也涉足製表業。據說就是同是製表匠的一個叔叔將傑雷米亞引入天文學的大門。1632年5月11日，傑雷米亞進入劍橋大學伊曼紐爾學院學習，並於1632年7月5日作為sizar被劍橋大學錄取，也就是說不能自費完成學業的他需要完成給定的任務來獲得學費減免。在劍橋期間，他學習了藝術、古典語言、幾何學以及傳統天文學。他還利用業餘時間自學伽利略、第谷·布拉赫以及開普勒等人提出的更需要數學知識的新天文學。霍羅克斯通讀了當時的天文學專著，找到了其中的紕漏，並在17歲時提出了一些新的研究成果。1635年，由於拖欠畢業所需費用，他從劍橋肄業。
在離開劍橋後，霍羅克斯回到了他在蘭開夏的家，並開始為天文學研究收集書籍以及儀器。641639年的夏天，他離開家，前往18英里外海岸邊的馬馳胡爾村，擔任斯通思家族孩子的家教。斯通思家是富庶的男子服飾經銷商，住在佈雷瑟頓的卡爾公寓。105
霍羅克斯首次提出了月亮公轉軌道是橢圓形的。他也寫過一部有關開普勒天文學的專著，並且曾經利用數學方法探索過後世所說的引力的比例關係。艾薩克·牛頓曾在《自然哲學的數學原理》中提到過他的月球理論與霍羅克斯的工作的關係。

**威廉·克拉布特裡**
Ivy Cottage），據說威廉·克拉布特裡就是在這裡觀測金星凌日的。
威廉·克拉布特裡（1610－1644）是位來自曼徹斯特附近小鎮布勞頓（現屬索爾福德市）的布商。他的父親約翰是個蘭開夏的富裕的農民。他是在曼徹斯特的一所文法學校（可能是Manchester Grammar School的前身，當時位於曼徹斯特座堂，現為Chetham's School of Music）中接受的教育。他在曼徹斯特城內工作，併入贅一個富裕的家族。在業餘時間他會研究數學和天文學。他仔細地觀測過行星的運行，做過精細的計算並提升過魯道夫星表的精度。他與霍羅克斯、William Gascoigne (scientist)、克里斯托弗·湯內力以及Gresham College的天文學教授與伊曼紐爾學院校友Samuel Foster是長期的筆友，不過他們之間來往的信箋大多數都已遺失。現在已經無從得知霍羅克斯與克拉布特裡見沒見過面，但他們自1636年以來會定期通信。他們都著迷於約翰內斯·開普勒的工作。他們與威廉·加斯科因常自稱“我們這些開普勒主義者”（nos Keplari）。
克拉布特斯從自己的觀測結果出發認定儘管存在誤差，開普勒的魯道夫星表還是優於當時通用的蘭斯貝爾熱星表的。他也是開普勒的新天文學的第一批傳播者。到了1637年，他已經讓霍羅克斯認識到開普勒系統的優越性。他們利用自己的觀測結果對開普勒星表做了許多訂正。克拉布特裡還將其中的數據轉化為小數形式。

**水星凌日**
1638年9月29日，霍羅克斯致信克拉布特裡，告訴他金星凌日即將於1638年10月21日（儒略曆）到來。這是開普勒沒有預測到的。他還說他要將他的望遠鏡架在一個橢圓面上，在上面放一張紙。他在紙上會繪製一個帶數字標記的圓，將太陽投影在上面。這種望遠鏡後來叫做helioscope。凌日實際上並沒有發生，水星在太陽外經過。不過這對於後來的金星凌日觀測是次非常重要的歷練。
1639年10月，霍羅克斯通過計算得出金星凌日在一個週期內不會單次出現，而是會相隔8年成對出現，並意識到第二次金星凌日會在四周內到來。他預測行星的視直徑小於1秒，也就是說它會像是太陽上的小黑點。當它作為啟明星出現時，視直徑約為1分。115他給弟弟以及身處布勞頓的克拉布特裡寫信，建議他們觀測11月24日（格里高利曆為12月4日）的現象。霍羅克斯在信中是這樣說的：“對於魯道夫星曆的進一步精確計算證實了我的預測。我非常高興能夠看到金星。”

**觀測過程**
Crabtree watching the transit of Venus A.D. 1639，Ford Madox Brown繪製的Manchester Murals之一。）在畫中，克拉布特裡被描繪成了一名老人。實際上，他在觀測時年僅29歲。
約翰·赫維留在他的報告中基於霍羅克斯的描述添加的一張插圖。但這張插圖並沒有如實展現霍羅克斯所看到的現象。
由於相信這種罕見的天象會導致極端氣候，霍羅克斯對於觀測的氣象條件非常擔憂：
到了11月23日中午前後，霍羅克斯讓他的屋子暗下來，並使透過窗戶進來的陽光聚焦到紙上，以觀測圖像。根據他的計算結果，在他所處的馬馳胡爾（他測定的經度為53° 35'），金星凌日大約會在24日下午3時前後開始，但他還是在前一天就開始了觀測，以防計算誤差導致錯過這一天象。112他在當天日出時即開始了觀測，儘管當天天氣多雲，他還是在下午3時15分左右看到金星小小的黑影開始穿過太陽，並觀察了30分鐘左右，直到3時53分日落。
克拉布特裡使用類似的器械進行了觀測，不過由於布勞頓當天陰沉的天氣，他沒有充足的時間進行觀測，只是看到了金星凌日。霍羅克斯是這麼描述當天的情形的：“他站在那裡全神貫注地思考了一段時間，幾乎不相信自己的感官，大喜過望……不久後，雲又開始遮擋住太陽的臉，他只能看到金星當時確實在日輪之中。”之後，他在金星經過太陽後對其進行了速寫，並估算出其角直徑為1' 3"，與實際值的誤差在1秒之內。霍羅克斯估計的1' 12"就不那麼精確了。

**觀測結果**
開普勒當時已經發現行星間距會隨著它們與太陽的距離而成比例增長，這令他相信宇宙是遵循神聖的和諧創造的，而行星的體積也會按照同樣的方式增長。他在1618年寫到：“沒有什麼會比（行星的）大小順序會依照它們（與太陽距離遠近）的順序更合乎自然的了。”霍羅克斯測量金星的大小在疊加開普勒與伽桑狄的測量誤差後看起來證實了這一點，他還試探性地霍羅克斯在《太陽中觀測到的金星》寫到：“我並不會為這個猜想下定論，而只是認為它是一種可能的情況。”提出了一個定律，即所有行星（除了火星外）從太陽看到的視直徑相同，都為28秒。這意味著開普勒提出的有關行星大小的猜想是正確的，這也讓霍羅克斯得到了這樣一個錯誤的結論，即行星與太陽間的距離會是其半徑的15,000倍。因而他由此估算出地球與太陽的距離約為9700萬千米。而它還意味著太陽系要比傳統認定的大小大出10倍。他的數值要遠小於天文單位的現代公認值1億5千萬千米，不過儘管是基於錯誤的前提，它還是比當時已經提出的數值要精確得多。
到了1640年，加斯科因為他的望遠鏡裝上了reticle和測微計。這些對於霍羅克斯都具有非比尋常的價值。他向克拉布特裡展示了這些改進。克拉布特裡將其告訴給了霍羅克斯，並向加斯科因回報道到：“我的朋友霍羅克斯坦誠地表示，我提到的那件事讓他魂不守舍，他現在還在又驚又喜的意外之境中。我懇求您不要放過任何想法，去完善您已開始的神蹟。”
霍羅克斯為他基於觀測結果的拉丁文專著《太陽中觀測到的金星》（Venus in sole Visa）打了一些底稿，不過在付梓前即於1641年1月3日猝然離世，年僅22歲。

**影響**
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《太陽中觀測到的金星》的一些手稿由克拉布特裡保管。他在霍羅克斯離世3年後去世。他們的另一位筆友，威廉·加斯科因，也在同一年於馬斯頓荒原戰役中戰死。霍羅克斯的手稿在他家人保存了一小段時間；其中的一些在英國內戰中損毀，另一些則被他的弟弟，喬納斯，帶到了愛爾蘭並就此不見蹤影，還有一些則成了古董商與天文學家克里斯托弗·湯內力的收藏品。曾在17世紀中期著有三部天文學專注的傑里米·謝克利曾在他的手中看過這些手稿。其餘的手稿則在1666年的倫敦大火中燒燬。儘管一直未能出版，這些手稿還是在17世紀50年代後期廣為流傳。
英王查理二世於1661年4月23日（格里高利曆5月3日）加冕。當天發生了水星凌日。荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯出席了加冕禮。他在這段時間聽說了John Worthington (academic)（霍羅克斯同代人，劍橋大學耶穌學院碩士也是伊曼紐爾學院校友）於1659年發現了霍羅克斯的手稿以及他與克拉布特裡來往信箋的殘片。惠更斯認識傑出的波蘭天文學家約翰·赫維留，並給他了一份手稿複製本。赫維留將其添到了他於1662年發表的《但澤水星凌日報告》（Mercurius in sole visus Gedani）的附錄中。《太陽中觀測到的金星》的出版使得當時新近成立的英國皇家學會驚慌失措。他們剛剛意識到這樣一份出自英國人之手的簡練重要的手稿竟會在自己的母國被冷落了這麼長時間。霍羅克斯在伊曼紐爾學院時的友人、學會創始成員也是領頭人之一的約翰·沃利斯的意見可以代表當時眾位會士的意見：
這樣一份千金難換的、描述簡潔並準備好出版的珍貴觀測報告竟被放置二十有二年。竟沒有人在奠基人去世後接下後繼者的職責，為對天文學如此重要的專著帶來重見天日的希望，為了我們的國家的聲望以及全人類的進步保存一份作品。這些都讓我不禁感到不悅。1–2
皇家學會後來將霍羅克斯大部分遺稿結為《傑雷米亞·霍羅克斯遺作》（Jeremiae Horroccii Opera Posthuma），於1672年至1673年出版。
對於此次金星凌日的記錄被後世公認為英國現代天文學的開端。約翰·佛蘭斯蒂德後來將霍羅克斯、克拉布特裡以及加斯科因尊為英國天文學研究的奠基人以及伽利略與開普勒學說的繼承人。他以他們1638年至1643年間的信箋與觀測報告為其編寫的三卷本《不列顛天文史》（Historia Coelestis Britannica，1745）開篇。

**紀念**
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在克拉布特里布勞頓故居附近的紀念其觀測事蹟的牌匾
霍羅克斯與克拉布特裡的事蹟在19世紀又被人們重新記起。曾翻譯過《太陽中觀測到的金星》的A·B·沃頓認為霍羅克斯寫到的“在其中的間歇時間裡，我需要去辦些最為重要的事情。我不能為了這些不實際的追求而對它稍作怠慢”應該指的是助理牧師的職責。儘管那件事情可能指的是家教的工作或者是去做禮拜，但是窮困的助理牧師的說法還是廣為流傳。1874年，在各方遊說下，人們在威斯敏斯特禮拜堂牛頓紀念碑的對面立起了紀念傑雷米亞·霍羅克斯的石碑，銘文如下：
In memory of Jeremiah Horrocks, Curate of Hoole in Lancashire who died on 3rd of Jan, 1641 in or near his 22nd year.
Having in so short a life detected the long inequality in the mean motion of Jupiter and Saturn discovered the orbit of the moon to be an ellipse determined the motion of the lunar apse suggested the physical cause of its revolution and of Venus which was seen by himself and his friend William Crabtree on Sunday the 24th of November (O.S.) 1639. This tablet facing the monument of Newton was raised after the lapse of more than two centuries. Dec. 9, 1874.
自1848年至1881年擔任胡爾教區聖米迦勒教堂牧師的羅伯特·布里克爾曾向蘭開夏、牛津以及劍橋的公眾籌款為霍羅克斯在教堂裡立起了新的高壇與祭壇。兩者先後於1824年及1858年完工。小禮拜堂於1998年至1999年進行了擴建，原本於1874年安裝的北牆的第一扇窗戶中的玻璃圓窗繪上了紀念1874年與2004年金星凌日的彩畫。此外教堂裡還有紀念霍羅克斯的大理石碑。1859年，教區居民為紀念霍羅克斯為教堂安裝了時鐘。安裝於1875年的日晷上刻有霍羅克斯說的“Sine Sole Sileo”（“沒有太陽，我將沉默不語”）。
1903年，藝術家Ford Madox Brown受到委託為曼徹斯特市政廳繪製了壁畫。其中一幅《克拉布特裡觀測公元1639年的金星凌日》（Crabtree watching the transit of Venus A.D. 1639）就是他以浪漫主義手法對於克拉布特裡觀測過程的描繪。
2004年6月9日，在21世紀第一次金星凌日如霍羅克斯的預期發生一天之後，為紀念威廉·克拉布特裡而在下布勞頓路與格羅夫修道院交匯點、標記克拉布特裡農場北邊立起的路牌揭幕。2005年12月，在克拉布特裡與霍羅克斯合作期間居住的常青藤農舍幾碼外的紀念牌匾揭幕。而在另一次金星凌日於2012年6月5日至6日到來時，人們在馬馳胡爾的教堂進行了紀念活動，並通過NASA官網向全世界直播。克拉布特裡位於布勞頓的故居也進行了紀念活動。人們在福特·馬多克斯·布朗繪製的壁畫啟發下於常青藤農舍重演了金星凌日觀測。NASA向百萬觀眾直播了這一活動，並將夏威夷觀測到的景象投射到農舍的一側。

**註釋**

**參考文獻==