内维尔·马斯基林

英国天文学家

内维尔·马斯基林（Maskelyne,Nevil）英国皇家天文学家，首个把时间精确到十分之一秒的人。

人物简介

马斯基林（Maskelyne,Nevil）英国天文学家。1732年10月6日生于伦敦；1811年2月9日卒于伦敦格林威治。马斯基林出生于一个上层家庭，1754年毕业于剑桥大学，1755被委任为牧师。但是他擅长于数学和科学，1748年他观看了一次日食，这使他对天文学产生了永恒的兴趣。当时需要有人带领一支远征队到圣赫勒拿去观测1761年的金星凌日，布雷德利推荐马斯基林去。观测金星凌日是测定金星距离---因而又可确定太阳系其它天体距离的一种方法，但是由于其它一些问题，这次凌日观测失败了。然而，马斯基林在那里研究了用观测月球来测定经度的方法，这种方法可与使用哈里森发明的时计的方法相匹敌。约翰·哈里森赢得了政府提供的奖金就退场了，但是马斯基林却继续编制月球表和《航海历书》，它在死后一个多世纪内，依然是航海的得力助手。1765年，他继纳撤尼尔·布利斯（Nathanie Bliss）而受命为第五任皇家天文学家。马斯基林是最先使时间测量精确到十分之一秒的人。

人物生平

早年经历

马斯基林的父亲是一名执业律师，他住在英国威尔特郡的珀顿镇。埃德蒙·马斯凯琳于1724年2月4日与伊丽莎白·布斯结婚。他们有四个孩子。Nevil Maskelyne在1800年写了自传体笔记，在其中他提供了一些关于这个家庭起源的信息：“一个古老家族的最后一位男性继承人长期定居在威尔特郡的珀顿，从名字上看，这个家族可能来自诺曼底，50年前那里有一个叫马斯基林的家族。”

四个孩子都出生在肯辛顿，但1736年，他们全家搬到了威斯敏斯特的托希尔街。这意味着两个大男孩威廉和埃德蒙离他们上学的威斯敏斯特学校很近，他们的父亲老埃德蒙离他的工作地点很近。1741年1月，尼维尔在威斯敏斯特学校开始接受教育。老埃德蒙于1744年3月去世，当时尼维尔12岁，家里相当贫穷。1748年，尼维尔的母亲伊丽莎白去世时，尼维尔仍在威斯敏斯特学校接受教育。此后，尼维尔在威斯敏斯特的文森特·伯恩家寄宿，继续他的学校教育。就在他母亲去世之前，他对天文学的兴趣是在1748年7月25日看到日食后开始的。Maskelyne在写他的学校教育时说：

“伟大的数学家从数学赋予他们的天文学成就的便利变成了天文学家；但在这里，对天文学的热爱是应用于数学的动机，没有数学，我们的天文学家很快发现，他无法在他最喜欢的科学上取得他所希望的进步；几个月后，在没有任何帮助的情况下，他使自己掌握了几何和代数的要素。在这些帮助下，他很快就阅读了天文学和光学以及……力学、气动学和流体静力学。他在这些科学方面取得的巨大进步使他自然而然地进入了剑桥大学……”

大学时代

Maskelyne于1749年11月进入剑桥圣凯瑟琳学院。第二年夏天，他搬到彭布罗克学院，1752年，他再次搬到三一学院，在那里他学习数学三角法，并于1754年获得学士学位。他在数学三项全能赛中排名第七。作为获得奖学金的一部分，他于1755年被任命为牧师，成为赫特福德郡奇平巴内特的副牧师。1756年，他成为剑桥三一学院的研究员。此时，他与牛津大学Savilian天文学教授詹姆斯·布拉德利和皇家天文学家保持着密切联系。Maskelyne从与Bradley的合作中学到了很多东西，并帮助他制作了折射表。

1758年4月27日，在布拉德利的支持下，马斯凯琳被伦敦皇家学会录取，他的推荐信称他为…一个精通数学学习和自然哲学的人……

金星凌日

1760年7月14日，英国皇家学会同意派遣马斯凯琳前往圣赫勒拿岛，观察1761年6月6日发生的金星凌日。Maskelyne早些时候提出，同样的探险队应该尝试测量天狼星的视差。

这次金星凌日非常重要，因为准确的测量可以准确地测量地球到太阳的距离，并确定太阳系的规模。1761年1月18日，他乘坐亨利王子号启航。在航行中，他尝试了使用托比亚斯·梅尔制作的月球表来确定经度的月球位置方法。1761年4月6日，他在充足的时间内抵达圣赫勒拿岛，找到了一个良好的观测地点并安装了仪器。遗憾的是，6月6日多云，他无法测量过境点。他在圣赫勒拿岛花了几个月的时间试图计算天狼星的视差，但最终发现他的仪器有问题。1762年2月，马斯凯琳失望地乘坐沃里克号轮船驶向英国。5月15日抵达普利茅斯后，他回到Chipping Barnet，在那里担任副牧师，并出版了一本书。他在《英国水手指南》（1763年）中发表了确定经度的月球距离方法，其中还包括托比亚斯·梅尔的表格。

航海测试

1763年，他前往巴巴多斯，对约翰·哈里森的H4时计仪器进行试验。Maskelyne虽然不是正在评估经度计算方法的经度委员会成员，但他被认为是一位合适的决策者，因为他可以使用木星的卫星准确地计算巴巴多斯的经度，并将这一准确结果与Harrison的H4和他的月球距离法得出的结果进行比较。9月23日，马斯凯琳乘坐英国皇家海军路易莎公主号，11月7日，该船牧师抵达巴巴多斯布里奇敦。约翰·哈里森的儿子威廉·哈里森于1764年5月13日携H4航海表抵达。他反对马斯凯琳参与H4试验，因为马斯凯琳支持自己的月球距离方法。他们就谁进行测量和试验达成了妥协。哈里森的H4以约10英里的误差表现最好，而月球距离法的误差约为30英里。回到英国后，他于1764年12月20日向英国皇家学会提交了研究结果。1765年2月9日，经度委员会同时批准了哈里森的H4和月球距离法。

1765年2月26日，他回国后不久，被任命为皇家天文学家，接替纳撒尼尔·布利斯，后者在1764年9月去世时仅担任该职位两年。在马斯凯琳担任皇家天文学家之前，这四个人都是以最低工资作为独立收入者。另一方面，Maskelyne获得了一份薪水，使该职位成为他的主要职业（每年350英镑）。这样做的效果是使他的意见成为公共财产，而该职位的早期持有者则将他们的意见视为私人财产。1766年12月，他出版了《航海年鉴（The British Mariner's Guide）》的第一卷，并一直致力于这一项目，直到他去世。最初的目的是提供表格，以便通过月球距离法计算经度。《航海年鉴》的主要特点是一张全年（1767年）以三小时为间隔计算出的标称精度为1“的月球距离表，并辅以Maskelyne自己编制的其他必要表格、解释、说明和示例。因此，困难减少到计算相当于找到方位角的当地时间，以及针对折射和视差的影响校正观测到的月球距离（通过年鉴中描述的两种方法中的任何一种）。

天文观测

Mary·Croarken描述了Maskelyne作为皇家天文学家在格林威治天文台所做的工作：格林威治的主要工作是观测太阳、月亮、行星和恒星的位置，并公布这些数据。这是一项相当大的任务，因为不仅需要经常在夜间进行观测，而且还需要减少校正折射、视差、仪器误差等，并且必须制作一份公平的副本。为了履行大部分职责，Maskelyne雇佣了一名助理。Maskelyne和他的许多同时代科学界人士一样，是英国国教的牧师，每年都会访问他在威尔特郡的教区，并定期参加英国皇家学会和伦敦的其他会议，在那里他是科学界的一员。在实践中，这意味着他的助手应该承担大部分的观察任务，尽管公平地说，观察书显示Maskelyne在居住时也会定期观察。

此外，有一个有趣的描述马斯凯琳对他的助手所需的技能，由他在1787年制定：

“理解算术、几何、代数、平面和球面三角以及对数；有一双好眼睛和一双好耳朵，长得好，体质好，使他能够在一天中花几个小时进行计算，并在深夜进行观测。写一手好字，做一台准备好的、稳定的算术计算机。如果他对天文学有所了解，并能进行机械操作，那就更好了。保持清醒和勤奋，能够忍受禁闭。年龄从20岁到40岁。”

当然，马斯基林被任命为皇家天文学家对约翰·哈里森来说是一个打击，他认为马斯基林是经度奖的主要竞争对手。成为皇家天文学家意味着Maskelyne成为了经度委员会的成员：……由此产生的关于H4的报告完全是负面的。Maskelyne似乎在“准确性”的含义上搪塞，谴责哈里森的H4。在这个时代，所有的时钟都以一定的速率获得或丢失时间，但只要这个速率是恒定的和已知的，就可以推导出准确的时间。Maskelyne拒绝接受这些更正。

哈里森于1776年去世，他最终认为马斯凯琳对H4的判断有偏见。

称量地球

Maskelyne于1772年向英国皇家学会提出了一项利用铅垂线测定地球密度的实验。他不是第一个提出这种实验的人。Bouguer和La Condamine在30多年前就尝试过这样的实验。英国皇家学会成立了山脉引力委员会，该委员会派出多名科学家在英格兰和苏格兰寻找合适的山脉，这些山脉必须：“……有足够的高度，与其他山丘相当分离，从东到西比从北到南大得多。”

1774年，Maskelyne在征得乔治二世国王的许可后，在苏格兰珀斯郡的Schiehallion山上进行了这项榭赫伦实验。Schiehallion之所以被山脉吸引力委员会选中，是因为它的形状出奇地规则和圆锥形的山体，因此可以准确地确定其体积。他在山的南侧建立了一个天文台，标出了一条子午线，建立了一条与望远镜相连的铅垂线，并在39颗恒星穿过子午线时进行了169次观测，每颗恒星离“天顶”的角距离（如铅垂线所示）都被非常小心地记录下来。

在进行了这些观测后，他在山的北侧建立了一个天文台，并进行了一系列类似的观测。Maskelyne根据他的观测结果（必须对折射、进动、像差、偏差和章动进行校正）计算出铅垂线被山的引力拉了11.7英寸。从中他推断出地球的密度大约是水的4.5倍。1775年，他因此被英国皇家学会授予科普利奖章。

其他研究

光学是他非常感兴趣和相关的话题，1761年，他发表了“由于球面图形的缺陷，通过透镜折射的光线的像差定理”。尽管他没有访问北美，但Maskelyne在1765-68年期间非常参与了Charles Mason和Jeremiah Dixon在宾夕法尼亚州进行的天文和测量。

瑞利勋爵于1883年发现了夜间近视，即在黑暗中往往近视。然而，正如John Levene在中指出的那样，这是Maskelyne发现的，并发表在他的论文《试图解释视觉理论中的困难，取决于1789年光的不同折射率（An attempt to explain a Difficulty in the Theory of Vision, depending on the Different Refrangibility of Light of 1789.）》中。虽然他对原始的数学思想不太感兴趣，但他确实证明了一些新的几何定理。例如，1808年，他发表了一篇论文，给出了以下定理的证明：将一个圆分为三道彼此相连的弧A、B、C，则圆的半径的平方乘以三个弧A、B、C的切线之和，等于切线相乘的乘积。

个人生活

Maskelyne于1755年被任命为牧师。1768年，他被剑桥大学授予神学学士学位，1775年，他在什罗普郡的什拉瓦丁生活。他的兄弟威廉于1772年去世，此时马斯凯琳继承了威尔特郡珀顿斯托克的庞德农场。1777年，他被剑桥大学授予神学博士学位，1782年，三一学院授予他诺福克北伦克顿的生活权。1784年8月21日，他在霍尔本的圣安德鲁斯与北安普敦郡科特斯托克的约翰·佩特·罗斯的次女索菲亚·罗斯（1752-1821）结婚。他们育有一女玛格丽特（1785年6月27日生于格林尼治）。结婚后，Maskelynes夫妇将Pond’s Farm作为乡村度假胜地。

蒙冤昭雪

幸存下来的大量信件中的证据证明，尽管马斯凯琳在一些人看来可能有些浮夸和无聊，但他几乎受到了同时代人的普遍喜爱和钦佩，也许除了一些计时器制造商及其家人。在20世纪一些流行的马斯凯琳的书中，他是一个邪恶的天才，出于个人怨恨，因为他自己参与了竞争对手的月球距离经度测量方法，试图剥夺这位贫穷的文盲木匠的正当报酬，这种名声在他自己的时代肯定不是普遍存在的，现代研究也无法证明这一点：他是经度委员会的成员，由议会任命，就大笔公共资金的奖励提供建议；没有任何证据表明他在任何时候滥用了公务员的职位，更不用说自掏腰包了。

Maskelyne因其贡献而受到世界各地许多社会和学院的表彰。他被选入美国艺术与科学院、巴黎科学院、汉诺威科学院以及俄罗斯和波兰的学院。

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