技术前沿与经典文章21：恒星天文学之父—

弗里德里希·威廉·赫歇尔爵士，FRS，KH（德语：Friedrich Wilhelm Herschel，英语：Frederick William Herschel，1738年11月15日－1822年8月25日），出生于德国汉诺威，英国天文学家及音乐家，曾作出多项天文发现，包括天王星等。被誉为“恒星天文学之父”

一、生平

威廉·赫歇尔生于汉诺威，赫歇尔家共有十兄弟姐妹中，但其中四个早夭。当时，汉诺威王朝与英国组成共主邦联。1757年，威廉·赫歇尔参加的乐团被派到英国。威廉·赫歇尔很快便学懂英语，并在19岁那年将原来的德名文字Friedrich Wilhelm Herschel英语化为Frederick William Herschel。

他后来成为成功的音乐教师及乐团领队，除演奏管风琴及双簧管外，他也编写过很多首乐曲，可是大部分已被人遗忘了。后来，他成为巴斯公众音乐会的总监，他的妹妹卡罗琳·赫歇尔亦迁居英国与他一起生活。

他在天文学上的兴趣自1773年开始浓厚，并开始自制望远镜。那时候，他主要观测月球，测量月球山峰的高度，以及编撰双星目录等。1781年3月13日，就在他观测双星时，他发现了一颗新的行星天王星。这件事使他成为名人，他亦全身投入天文学。起初他将新行星命名为“乔治之星”(Georgium Sidus)以歌颂英王乔治三世，但这个名称没有被其他天文学家接受。同年11月，威廉·赫歇尔获授科普利奖章，并获选成为英国皇家学会会员。1782年，他获乔治三世接见，并被任命为“皇家天文官”（The King's Astronomer），年薪200英镑。他一面出任天文官的工作，一面继续制作望远镜，不少还卖给其他天文学家，其中有一台被送往中国。

1783年，他送给卡罗琳一支望远镜，让她开始自己的天文发现，尤其在彗星方面，她先后发现和观测到8颗彗星、11座星云，在她哥哥的帮助下，更新和纠正了弗拉姆斯蒂德星座表中详细的恒星位置，后发表在《不列颠星表》中。1828年她因此而受到英国皇家天文学会表彰。她也成为威廉·赫歇尔的全职助理，为他撰写观测记录。

1785年6月，因潮湿原因，他和卡罗琳搬到旧温莎的克莱庄园，威廉·赫歇尔在英国曾多次搬家，1786年又移居斯劳温莎路一所新住所，之后便长住在此，该房子又被称为观测楼（Observatory House）。观测楼于1963年被清拆，以配合商业大厦的兴建。

在1788年5月7日，他在"厄普斯顿"(upton)的"圣劳伦斯教堂"(St Laurence's Church)迎娶了寡妇"玛丽·鲍尔温·皮特"(Mary Baldwin Pitt)。自此，卡罗琳便搬出单独居住，但仍然继续助理的工作。

1781年3月，赫歇尔在寻找双星时，他注意到了一个类似盘状的物体。赫歇尔认为这可能是一颗彗星或恒星盘。他对它进行了更多观察，后来俄罗斯院士安德斯·莱克塞尔计算了它的轨道，发现这可能是一颗行星。赫歇尔确定，它肯定处于土星轨道之外的更远处，并以英王乔治三世之名称呼该新行星为“乔治星“，以籍能得到青睐；但命名并未得到认同。而在法国，如果可能的话，要尽量避免提及英国国王。在“天王星”一名被普遍使用前，这行星被称为“赫歇尔”。同年，赫歇尔荣获科普利奖章，并当选为英国皇家学会院士。 1782年，他被任命为“皇家天文官”（不要与皇家天文学家混淆）。1782年8月他和妹妹随后移居到达切特(当时在白金汉郡，但现在为伯克希尔)。

在他的职业生涯中，他共制作过400多支望远镜。其中最大最著名的是一台40英尺（12米）长、口径49.5英寸（1.26米）的反射望远镜。就在1789年8月28日，该望远镜第一次使用时，他便发现了土星的新卫星，一个月后又发现另一颗新卫星。英国皇家天文学会会徽即为此望远镜。可是，这台望远镜操作起来相当不便，他大部分的观测其实是利用另一台较小、焦距20英尺的望远镜。

威廉·赫歇尔夫妇唯一的儿子——约翰·赫歇尔，在1792年3月7日生于观测楼内。1816年，威廉·赫歇尔获英王乔治四世策封骑士爵位。1820年，他协助成立伦敦天文学会，翌年成为主席。该学会于1831年获皇家封号，成为英国皇家天文学会。

1822年8月25日，威廉·赫歇尔逝世于斯劳的观测楼内，下葬于附近的圣劳伦斯教堂教堂。

他的儿子约翰·赫歇尔日后亦成为著名的天文学家。威廉·赫歇尔在巴斯的家里制作了多支望远镜，现在，该房子成为了“威廉·赫歇尔博物馆”。

二、其他天文学上的贡献

威廉·赫歇尔在他的工作生涯后半部分，发现了土星的两颗卫星——土卫一（Mimas）及土卫二（Enceladus）、天王星的两颗卫星——天卫三（Titania）及天卫四（Oberon）。不过，这些天体要待他死后，才由儿子约翰·赫歇尔命名。

威廉·赫歇尔亦编制了一份详尽的“星云”列表，与及一份双星列表。他首先发现大部分双星并非貌合神离的光学双星，而是互相具引力关系的。

从研究恒星的自行，他也首先发现太阳系正在宇宙中移动，还指出该移动的大致方向。他亦研究银河的结构，提出银河呈圆盘状。

1800年他发现了太阳红外辐射。他当时用温度计测量太阳光谱的各个部分，结果发现，在将温度计放在光谱红端外测温时，温度上升得最高，而那儿却完全没有颜色。于是他得出结论：太阳光中包含着处于红光以外我们用肉眼不可看见的光线。现在人们称为红外辐射。

在海因里希·奥伯斯于1802年发现智神星后，威廉·赫歇尔首先将这种天体名为小行星（asteroid），意指呈恒星状的小光点。

尽管他曾作出不少科学发现，他亦不免和当时的一些科学家一样，作出过一些没有根据的猜想，例如他认为每颗行星上都有生物居住，甚至太阳也是。他认为太阳拥有一层能隔绝外层热力的云层，一些生物能适应那里的生活。

三、红外线的发现过程

公元1666年牛顿发现光谱并测量出3,900埃～7,600埃（400nm～700nm）是可见光的波长。1800年4月24日英国伦敦皇家学会的威廉·赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱，具有热效应。他所使用的方法很简单，用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度，由紫到红，发现温度逐渐增加，可是当温度计放到红光以外的部分，温度仍持续上升，因而断定有红外线的存在。在紫外线的部分也做同样的测试，但温度并没有增高的反应。紫外线是1801年由RITTER用氯化银感光剂所发现。

底片所能感应的近红外线波长是肉眼所能看见光线波长的两倍，用底片可以记录到的波长上限是13,500埃，如果再加上其它特殊的设备，则最高可以达到20,000埃，再往上就必须用物理仪器侦测了。

四、以赫歇尔命名的物件

月球上的环形山

火星上的环形山

土卫一上的巨大环形山

小行星2000

拉帕尔玛岛（La Palma）上的威廉·赫歇尔望远镜

欧洲空间局的赫歇尔空间天文台，它是目前口径最大的空间天文台

英国努斯的赫歇尔文法学校（Herschel Grammar School）

此外，他的其中一位孙子威廉·詹姆士·赫歇尔，是驻印度的公务员，他发明了用指纹方法寻找罪犯。