太阳附近的恒星

广义相对论预言,经过太阳附近的星光会因太阳的引力改变方向。平日太阳太亮,很难同时拍到这些恒星;日全食遮住太阳的明亮表面,给测量提供了短暂的机会。

1919年5月29日的日食发生在一片有明亮恒星的天区。英国天文学家戴森组织观测,爱丁顿等人准备把日食时拍摄的星位,与太阳不在附近时的星位进行比较。

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两支队伍跨越大西洋

一支队伍到巴西的索布拉尔,由克罗姆林与戴维森开展观测;另一支由爱丁顿与科廷厄姆前往非洲西岸附近的普林西比岛。两个地点的安排让同一次日食有了两套独立观测。

仪器要随船运输、安装并校准。测量面对的是照片上极小的位移,天气、温度与镜头焦点都会影响恒星影像,观测者还需要用于比对的参考底片。

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在底片上寻找微小偏折

日食当天,普林西比受到云层影响,仍取得了可供测量的星像;索布拉尔的两套仪器得到的成像质量不同。回到英国后,团队逐张测量底片,把仪器尺度变化与恒星位置变化区分开。

可用观测得到的偏折结果支持爱因斯坦预言的太阳边缘约1.75角秒的量级。结果在1919年11月的学术会议上公布,详细论文于1920年发表。

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让引力理论接受天空测量

这次工作将理论预报变成了可在天空中寻找的量:指定天区、记录星位、比较照片,再把结果与引力模型相对照。论文保存了设备、天气、底片处理和计算方法,后续研究可以继续检查观测。

光线偏折后来在多次日食与更精密的观测中继续测量,引力透镜也成为研究遥远星系的工具。1919年的远征留下了早期以天文成像检验广义相对论的完整过程。

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