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超过二个周期，这才引起人们的注意。天文学家卡伦顿（1826—1875年，英
国）自1853年起也开始系统观测太阳黑子，他发现以日面上不同纬度统计的
黑子为基准判断出的太阳自转周期并不一致，他认为这说明太阳不象一个转
动着的固体球，太阳的表面似乎更象流体。卡伦顿还发现黑子的位置也存在
周期性变化；开始时黑子的平均纬度约35°，数目也少，结束时，平均纬度
是5°。这些发现为德国天文学家证实。
同一时期，人们也观测了地磁场的变化。1851年，拉蒙特（1805—1879
年，英国）发现地磁场不仅在一天里作周期性的变化，而且还存在以10年为
一个周期的变化。这两种平行发生的现象，使人们认识到太阳黑子对地磁场
存在影响，当然他们一时还不能理解这种关系的本质是什么。
日食观测也是研究太阳的手段之一。18世纪，人们已发现在黑暗日轮周
围有明亮的环和赤色的火焰。在1848年7月8日的日全食观测中，人们着重
研究了这一现象，他们把火焰叫日珥，把亮环叫日冕。1851年，人们拍下了
日冕的第一张照片，从此开创了用照相术研究日全食的方法。研究结果表明，
这些光辉是由太阳高层大气对日光的漫射和高温气体的运动造成的。
19世纪里关于太阳的研究虽然只取得了一些初步结果，但却为日后关于
太阳结构的研究铺平了道路。
3。恒星研究和宇宙构造学说
恒星观测和研究始于哈雷，他在18世纪比较了喜帕恰斯、第谷等人列出
的星表座标，发现在长约19个世纪里，天狼星、南海3和大角这三颗恒星的
位置有明显的移动，于是断定恒星在宇宙中存在真实的运动。
18世纪末，W。赫歇尔发现太阳也在运动，他说：“我想我们无权说太阳
是静止的，正如我们不应该否定地球的周日运动那样。”但19世纪初有人对
此产生了怀疑。1837年，阿格朗德尔 （1799—1875年，德国）研究了390
颗恒星的自行现象，结果证实了太阳在运动的结论。
还在18世纪天文学家们就在思考：既然太阳与恒星相仿，那么恒星是否
组成了一个更大的天体系统呢？1750年，赖特（1711—1786年，英国）提出
银河与所有恒星构成天体系统的假说。此后，哲学家康德和数学家拉普拉斯
等人又提出过进一步的星云假说。
杰出的天文学家赫歇尔一家，通过长期观测研究最先验证了天体的银河
系假说。赫歇尔自制了一架直径46厘米的反射望远镜，他细致地观测了事先
选定的天区，一一找到并数出区道中的星数、亮星与暗星的比例。这种方法
现在叫统计取样方法。他发现银河附近比起远离银河的地方恒星数目更加稠
密，暗星数增加更快。他共数了683个取样天区中的117600颗恒星，绘出了
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一幅银河系结构图，这幅图中银河系形状扁平，轮廓稍模糊，太阳居中。W。
赫歇尔开创了用统计取样方法研究银河系结构；用统计恒星自行方向研究太
阳运动；以及对双星、星团、星云的观测。他开创了恒星天文学分支，因此
被尊称为“恒星天文学之父”。
卡罗林·赫歇尔（1750—1848年，英国）是W。赫歇尔的妹妹。她终生协
助哥哥工作，独自发现了14个星云和18颗彗星。晚年整理了W。赫歇尔遗留
下的大批观测资料，于1828年出版了当时篇辐最大、最具权威性的星团、星
云表。
J。赫歇尔（1792—1871年，英国）是W赫歇尔的独子。1820年，他曾受
父亲委托参与创建英国皇家天文学会的工作。他的天文研究侧重在对双星、
星团和星云观测，并核查了他父亲的观测结果，这使他发现了347对双星。
1833年，他刊布了一本包括2307个星团和星云的表。他还提出过一种确定
双星轨道运动的图解方法。1833年，他在非洲好望角建立了天文观测站，从
1834至1837年他共观测双星2102对，星云和星团1707个。在南半球的天
文观测中他运用了取样统计方法，共统计了3000个选区中的68948颗恒星，
完全证实了上述银河系结构的论断。1838年以后，他专事天文资料的整理和
出版。1849年出版了《天文学纲要》，此书于1859年在中国翻译出版，书
名叫《谈天》。
由于赫歇尔一家人的成就，使银河系概念在19世纪中叶得以确立。
自哥白尼以来，人们长期寻求三角视差的测定，以便确定恒星到地球的
距离。这一工作因天文仪器的进步终于在19世纪30年代取得了成果。
贝塞尔（1784—1846年，德国）任柯尼斯天文台台长期间，长期从事恒
星位置的精密观测。他主编了著名的《波恩巡天星表》。1837年，他认为研
究恒星视差问题的条件已经成熟，决定选择天鹅座61号星为观测对象。1838
年，他宣布天鹅座61号星的视差是0″。31，由此推算该星座距地球为11光
年。同一时期，斯特鲁维（1794—1864年，俄国）选择织女星为观测对象从
事视差测定研究。1837年，他向彼得堡科学院报告织女星视差测量结果是0
″。125±0″。065，计算出织女星距地球27光年，此外他还将精密的测量方
法引入到双星观测中，共发现220对新的双星。1839年，亨德森（1789—1844
年，英国）在好望角测出人马座α星的视差是0″。91，但这个值并不准确，
后来经别人修正为0″。76，距地球4。3光年。此后，类似的测量结果不断有
报道。19世纪共测出70颗恒星对地球的视差和距离。
4。天体物理学的创立及成就
望远镜对天文学的发展作出过巨大的贡献，但望远镜存在一定局限，它
不能了解天体的化学组成，物理状态等。19世纪初，刚刚发展起来的分光学、
光度学和照相术开始应用于天文学，使天文学取得了一系列重大成就。这样
在19世纪下半叶新兴的天体物理学创立了。光谱学发端于牛顿的三棱镜分光
实验。1814年光学家夫琅和费（1787—1826年，德国）将望远镜、三棱镜和
直光管组成一个系统，命名叫分光镜。该系统由于用多个棱镜偏折光线，因
此使色散度增大可以精确测出各种色光谱线的位置。他发现太阳光谱不是连
续变化的，其中暗线多达576条，他用A、B、C、D（D与D）、E、F、G、H
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标志出最明晰的8条暗线，后人称做“夫琅和费”线。尽管他不能深入解释
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这些暗线的意义，但他肯定这些暗线是由日光自身决定的。后来夫琅和费又
用分光镜研究月亮、行星及恒星发出的光谱，结果表明这些天体的光谱同样
存在暗线。夫琅和费被公认是天体物理学的创始者。
化学家本生（1811—1899年，德国）和物理学家基尔霍夫（1824—1877
年，德国）揭示出光谱暗线的本质。他们将食盐撒在火焰上，通过分光镜可
以看到二条黄色亮线，其位置正好落在太阳光谱的D和D暗线上，于是他们
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让太阳光和钠光混合，投在分光镜上，出人意料的是D、D暗线并没有因此
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亮起来，反而更暗了。用另一种有连续光谱的光源代替日光重复上述实验，
结果在连续光谱上出现了D、D暗线，他们由此想到太阳中心发出的连续光
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谱一定被太阳表面的钠蒸气把黄色光吸收了，结果在地球上观察到的太阳光
谱就形成了D、D暗线。
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基尔霍夫通过深入研究发现了分光学的基本定律：①每一个化学元素都
有一种特殊的发射光谱；②每一种元素可以吸收它能够发射的光谱线，这叫
自蚀式自变现象。他和本生在研究了各种元素的光谱并和太阳光谱的夫琅和