黃相輔

格林尼治天文臺的故事是人類追尋科學知識的縮影。從為了促進航海事業(yè)而建立的簡單觀測設施。發(fā)展成頂尖的天文學研究機構，并因確定經線而揚名全球。

今日，當人們把玩地球儀時，很容易將球上那縱橫交錯的網格線——經緯度——視為理所當然的事物。但不知你有沒有想過，這些時間、空間的“標準”究竟源自哪里？

意想不到的是，這一切度量大地的偉業(yè)，竟跟海洋與天文息息相關。就讓我們話說從頭，帶讀者走訪一趟時光隧道，看看故事舞臺的滄?！窳帜嶂位始姨煳呐_的興衰及重生。

立足穹蒼望大海

天文學看似一門虛無縹緲的學問，實際上與日常生活息息相關。人們借由日月星辰升落的規(guī)律來制定歷法，得以度量時間、明確季節(jié)更替，并因此有了發(fā)展農業(yè)及其他生產活動的依據。綜觀古往今來的文明史，除了宗教及占卜等心靈層面的效益之外，天文學的興盛常基于歷法及農業(yè)等實用目的。

格林尼治天文臺的建立也是源于同樣實用的理由——為了支持英國航海事業(yè)的發(fā)展。在茫茫大海中要弄清楚船只的位置及方向可不是一件容易的事。在沒有CPS定位的年代，水手們能依靠的除了羅盤外，便是頭頂上熟悉的日月星辰了。借由測量日月星辰位置的變化，航海者可以計算并推估船只航行的信息，不至于迷失在汪洋中。若缺乏對天文知識的掌握，船只在大海中根本就寸步難行，更別奢談遠渡重洋從事貿易及殖民。因此，自15世紀以來欲發(fā)展海權的西歐各國，無不重視與天文觀測相關的基礎建設。

當時航海者關切的課題還有經度的測定。我們今日熟悉的經緯度是一種人為的地理坐標系統(tǒng)。借由經緯度，人們可定義地球表面的空間，以方便辨識球面上的位置。然而相較于緯度，經度的定義困難許多：它不像緯度有自然的起點（即赤道），也不易借由天體在天空中的角度差異看出明顯的變化。“如何準確地測定經度？”這個難題無論對制圖或導航都十分重要，卻困惑了好幾代的人們；各國亦競相投入資源在天文觀測上，希望能捷足先登搶到解答。讀者若想知道人類追尋經度的詳細故事，可參考科普作家戴瓦·梭貝爾的《尋找地球刻度的人》一書。

格林尼治天文臺便是在這樣的時代背景下誕生的。公元1675年，英國國王查理二世以“精進航海技術”的名義，下旨在格林尼治建立觀測設施，同時設立皇家天文學家一職，專責長駐于此進行天文觀測、記錄及繪制星圖，并思索經度問題的解決之道。當時的格林尼治還是離倫敦市區(qū)有段距離的寧靜鄉(xiāng)村，所以適合夜間觀測；而另一個選址于此的理由，則是因為英國王室在此擁有大片地產，在國王私有的土地上大興土木比較省事。天文臺第一棟興建起來的建筑就是給皇家天文學家的住宅，由當時知名的建筑師雷恩設計。翌年住宅落成，首任皇家天文學家佛蘭斯蒂德立即搬入，此后兩三百年在格林尼治的天文觀測大業(yè)于是開張。

天文臺初建之時篳路藍縷，除了這棟宅邸外別無其他建物，連觀測工作都得在院子里進行。雖然皇家天文學家有王室每年固定支付的薪餉，但薪資微薄，佛蘭斯蒂德與友人的信函甚至提及他得趁觀測之余忙著寫稿、講學以貼補家用。天文臺在后繼的幾位皇家天文學家手中逐漸擴建，也總算有較正式的場所容納儀器進行觀測。但天文臺最初精進航海技術的任務，直到1767年首本附詳細星表的航海歷出版方大功告成。此時在位的已是第五任皇家天文學家馬斯克林，距查理二世創(chuàng)建天文臺也已將近百年。

經天緯地震寰宇

進入19世紀后，位置天文學依然是格林尼治天文臺的工作重心。天文學家持續(xù)測量天體的精確位置以編修星表及航海歷。在此要介紹一種特別的天文儀器——子午儀，它與格林尼治天文臺的聲名鵲起息息相關。

想象地球是一顆被渾圓蛋殼包裹的蛋黃——這概念一點都不陌生，就是天文學上所謂的天球。天空中的所有物體，例如日月星辰，都可視為在天球上的投影。在天球上畫一個通過地平面正北方、天球北極、天頂?shù)拇髨A，這個假想的大圓即是子午圈，其意義就等同于地理上的經線（子午線）。天體每日規(guī)律地東升西落，途中都會通過子午圈，即稱為中天；此時是天體在天球中距地平面的最高點，即與地平面夾角最大之時。

子午儀就是用來測量天體通過子午圈的時間及當時仰角角度的儀器，其原型在17世紀末即開始被使用。借由天體的中天時間、中天仰角兩個數(shù)據，天文學家可計算出天體在天球上的詳細坐標；另一個方面，若已知天體的坐標，從它通過子午圈的時刻，也能夠逆推回觀測者所在位置的當?shù)貢r間及經度。在原子鐘被廣為應用之前，子午儀對恒星中天的觀測是最準確的對時方法，天文臺校正時間總少不了子午儀。

格林尼治天文臺最有名的子午儀是1851年落成啟用的艾瑞子午儀，其名稱源自當時的皇家天文學家艾瑞。這座子午儀由艾瑞一手設計、監(jiān)造，并一直持續(xù)使用至1938年才退役。子午儀的基本結構包括兩組固定的基座，望遠鏡架設在基座之間，好像烤乳豬架一樣可以翻轉。由于望遠鏡的方向是沿所在地的南北軸線配置，正好可對準子午圈觀測。當天文學家使用子午儀時，需先將觀測室的屋頂打開，擇定欲觀測的目標星后，便靜待地球自轉使目標移動至中天，便可記錄數(shù)據。這樣的觀測場景就日復一日地在天文臺上演，不斷貢獻出詳盡的星表、航海歷，并以此為準標定經緯線的地圖。

當時還沒有全世界統(tǒng)一的經緯度系統(tǒng)，各國處于各自為政的狀態(tài)。1884年，25國的代表在美國首都華盛頓開會討論制定本初子午線，最終以22票贊成、1票反對、2票棄權的結果，由格林尼治壓倒性獲勝。依會議結論，規(guī)定本初子午線正通過“艾瑞子午儀的望遠鏡目鏡十字中心”，于是這座儀器成為標定全球經緯線以及時區(qū)的依據，格林尼治天文臺也因此揚名四海。

廉頗老矣圖轉型

以物理及化學方法研究天體本質的天文物理在19世紀后期興起，很快便蓬勃發(fā)展，成為天文研究的熱門顯學。歐陸國家，尤其是德國，在這方面突飛猛進；而在大西洋另一端的新大陸——美國——也迅速建立起天文物理事業(yè)的堅實基礎。一時之間，有著光榮科學傳統(tǒng)的英國，在這場競爭上面臨了挑戰(zhàn)，不論是儀器科技或數(shù)學理論計算都落后，似乎顯得老態(tài)龍鐘。

在艾瑞及其后繼克里斯提手中，格林尼治天文臺也增加了一些新設施，試圖在這場“軍備競賽”中力挽狂瀾，包括口徑32.5厘米及71厘米的折射式赤道儀望遠鏡?？死锼固徇€在原本的主建筑之外興建物理天文臺，作為天文計算人員的大本營。此外，自艾瑞任內起亦開始進行定期的地磁及氣象測量，以了解這些外在因素對儀器本身及觀測活動的影響。

然而格林尼治的觀測條件卻在20世紀初急遽惡化。由于倫敦市區(qū)的擴張，原本在郊區(qū)鄉(xiāng)間的格林尼治如今被都會的光害及煙霧包圍了，天文臺的地位也就江河日下。1946年，皇家天文臺決定遷出格林尼治，科學家也陸續(xù)離開，格林尼治天文臺自此退出了天文學研究的前沿。雖然格林尼治天文臺已失去擔負尖端天文研究的條件，但300多年來的歷史沉淀卻令其擁有無可比擬的文化價值。自1953年起，天文臺陸續(xù)將整修完成的部分開放給大眾參觀。

寓教于樂古今合

現(xiàn)在的格林尼治天文臺以本初子午線為中心，整個園區(qū)的活動路線被劃分為兩大部分：“子午線路徑”及“天文路徑”。前者是通往過去的時光隧道，后者是通往浩瀚宇宙的橋梁。

子午線路徑通往天文臺在20世紀以前興建的幾座老建筑，例如最古老的佛蘭斯蒂德屋是過去皇家天文學家的官邸，歷任許多皇家天文學家及他們的家眷在此居住過，包括大名鼎鼎的哈雷彗星發(fā)現(xiàn)者埃德蒙·哈雷。屋內的裝潢復原至17世紀的樣式，也就是這座天文臺的草創(chuàng)時期。你可以看到佛蘭斯蒂德的臥房、餐廳、書房及起居室，以及置放在房間各處的手稿和衣物，仿佛闖入了天文學家的生活。

在佛蘭斯蒂德屋旁邊的是子午線樓，艾瑞子午儀便原封不動地坐鎮(zhèn)于此，地上的標線提醒游客這里是東、西半球的分界及起點。穿越屋子及墻壁，本初子午線一路延伸到墻外的廣場，成為觀光客的熱門拍照地。若是你在大排長龍等著攝影留念的隊伍中感到不耐煩，別心急，在背后還有好東西?；仡^看看佛蘭斯蒂德屋，在屋頂聳立的長柱上，是不是有個顯目的紅色大球？那是報時球。在無線電通訊被發(fā)明前，它擔負著向港口的船只報時的任務。每日下午1時，報時球就會從頂端降下，在碼頭瞭望的水手就能依此信號來替船上的航海鐘對時。報時球在今日已是過時的古董，在世界上許多地方已被拆除了，但格林尼治天文臺仍保存并照常運作。報時球還有個“不務正業(yè)”卻蠻受歡迎的古怪后代——紐約時代廣場新年倒數(shù)計時的墜球儀式，即源自報時球的概念。

天文路徑則通往克里斯提當初興建的物理天文臺，今日它被稱為南館。雖然外表仍保留20世紀初剛落成的古典風貌，內部已被改建成嶄新的展示空間，就像世界上其他地方的天文教育館，以各種交互式設計帶觀眾認識宇宙的奧秘。在南館前方，游客可以看到一棟奇異的建筑——好像是一個拔地而起、歪斜矮胖的圓錐。這是園區(qū)內最年輕的小老弟，于2007年落成的彼得·哈理森星象館，目前是倫敦唯一的星象館設施。

下回若是你漫步在格林尼治天文臺，請放松心情，悠閑地呼吸彌漫在空氣中的歷史塵埃。一想到人類為了了解宇宙和自身居住的世界，在一代代的追尋過程中不停累積知識及經驗，也許更會萌發(fā)你的思古幽情。有幸的話，說不定你可以找到藏身在天文臺園區(qū)內某個角落的天文女神，她深邃的眼眸不知透露了多少歲月的故事！