1851年，英国的雕刻家阿切尔（Frederick Scott Archer ）发明了火棉胶湿版摄影法。新方法的感光能力非常强，极大地缩短了拍摄时间，但是这种底板的保存时间非常短，只能现用现做，很不方便。直到1871年，英国一个摄影爱好者马多克斯（R.L Maddox）发明了溴化银明胶干板法，成功解决了火棉胶底板保存时间不长的问题。1872年美国天文摄影先驱约翰•德雷珀的儿子亨利•德雷珀（Henry Draper）就用新技术成功拍摄到织女星的光谱。

亨利•德雷珀在纽约大学学医，业余时间充当他父亲的摄影助手，1857年20岁的他修完了全部课程，但按照当时的规定要年满21岁才能毕业，他只好跑到欧洲去晃荡了一年。游历期间爱尔兰的罗斯勋爵那巨大的72英寸（1.8m）的望远镜给他留下了深刻的印象，从此萌生了用大望远镜进行天文摄影的念头。他回国后在父亲位于纽约州哈德逊河畔黑斯廷斯村（Hastings-on-Hudson）的领地上建了一个私人天文台，试制了一系列15英寸的望远镜，后来听取了约翰•赫歇尔的忠告，舍弃了常用的金属反射镜面，专心研究玻璃镀银镜面。等到新底片技术出现的时候他已经是一名经验丰富的业余天文学家了。多年的努力使他得以在第一时间拍摄到恒星光谱，1880年第一次拍摄到了猎户座大星云的光谱，1881年第一次拍摄到了彗星的光谱，他是如此热衷于这项技术，尝试用它来记录那时所知的一切天体。1882年年初，他父亲去世，由他接任了纽约大学医学系教授的职位，不久又荣升为系主任，似乎大好前程就展现在面前，但年底的一场急性肺炎夺去了他的生命。这位在业余时间开创了美国光谱天文学研究的医学教授就这样匆匆走完了一生。

他的夫人安娜•玛丽•帕尔默（Anna Mary Palmer）一直在全力支持他的工作，决定继续支持他未完成的事业，为专业天文学家提供经费，编制一份以他名字来命名的星表，作为对他的祭奠。哈佛天文台台长皮克林（Edward C. Pickering）接过了这份任务，计划用物端棱镜进行光谱巡天，记录所有能观测到的恒星。在那个没有计算机的时代，星表的整理归算是一项巨大的工程。他对自己男秘书的工作非常不满，在一次发火时说自己的女佣都能干得更好，他的女佣弗莱明夫人（Williamina Fleming）因此意外的进入了天文台，并把事情处理地井井有条。皮克林从此认为浩繁的记录和分析工作更适合由女性来完成，史无前例地雇佣了许多女性来处理数据（这些计算人员被称作Computer）。这个举措在当时饱受争议，女雇员们也被戏称为“皮克林的后宫”（Pickering’s Harem）。

不过，她们很快就以杰出的工作向世人证明了自己的能力。1890年发表的“德雷珀光谱星表”（Draper Catalogue of Stellar Spectra）,包含了南纬25度以北10351个天体的28266条光谱信息，获得了天文界的广泛认可，也为女性天文学家赢得了地位和尊敬。弗莱明夫人在这份星表中根据氢线强度将光谱分为17类，依次用A-Q的英文字母表示。在此之后，她作为皮克林的得力助手，更多的担负起组织协调等管理工作。数据的分析整理便落到了亨利•德雷珀的侄女，女天文学家莫里（Antonia Maury）身上，她对这些数据进行了更深入的研究，于1897年和皮克林发表了一个全新的光谱系统，用罗马数字编成22类，第一次将B型星正确的排到A型之前，但是皮克林对这个分类系统并不满意，莫里也因此一度离开了天文台。

站在中央的女士是弗莱明夫人，左侧的男士便是皮克林

1896年皮克林招到了另一位得力助手——坎农（Annie Jump Cannon），她17岁时因为感染猩红热而丧失了大部分听力，交际上的不便使她潜心学术。1901坎农和皮克林联合发表了南天1122颗亮星的光谱分类结果。新的分类沿用了弗莱明夫人的字母标识，但去除了大部分的字母，只保留了O, B, A, F, G, K, M作为主要类型，并借鉴莫里的思路给出了正确的排列次序，奠定了哈佛分类法的基础。当时并不知道这样的顺序与恒星的温度有关，这个关系直到1925年才被沙普利（Harlow Shapley）的女博士生Cecilia Payne-Gaposchkin在博士论文中揭开。

在1911年弗莱明夫人因肺炎去世后，坎农接替了底片总监的位置。开始按照新的光谱分类对全天暗至九等的二十多万颗恒星进行系统整理。她每个月要完成了5000多颗恒星的分类，为了加快速度，她只负责检查照相底板，报出光谱类型，由一旁的助手记录，这样最快的时候一分钟能辨认3颗。即使如此，她直到1915年才完成全部的分类工作，由于还要核对位置，分类结果直到1918年才开始陆续发表。而此时项目的资助人德雷珀夫人已在四年前去世，担任了42年台长的皮克林也在一年后与世长辞。坎农只得独立担负起汇编星表的重任。1924年她终于完成了八卷的亨利-德雷珀星表（Henry Draper Catalogue，简称HD），这一版包括225300颗恒星的数据，历元归算到1900年，极限星等为为8.5等。这是第一个收录全天恒星光谱的大规模星表，也正是这个星表确立了恒星光谱哈佛分类法的历史地位。在接下来的十年里她又对这个星表进行了修订和扩充。在1936年完成了亨利-德雷珀扩充星表（The Henry Draper Extension，简称HDE，编号III/135A），星数达到272150颗，仍沿用HD编号。在这之后坎农又计划将星表扩充到更暗的星等，但是因为二战时期经济困难，工作进展缓慢，而坎农在1941年便离开了人世。她的继承者，另一位女天文学家Margaret Walton Mayall整理完成了其余的部分，增加了86933颗恒星的位置，星等，自行和光谱等数据，在1949年发表，称作德雷珀增补星表（Henry Draper Extension Charts，简称HDEC，编号III/182）。

天文摄影技术的成熟和光谱仪的运用大大加深了天文学家对星空的认识。但便于目视观测的望远镜并不方便仪器记录，而这两项新发明都需要更大的望远镜才能发挥威力。一场新的变革已经呼之欲出……

发表于《天文爱好者》2009年第7期

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16世纪中期，哥白尼发表了日心说，但并没有立刻得到广泛的认可，甚至大天文学家第谷，作为那个时代最杰出的观测者，仍试图建立以地球为中心的体系，年轻的伽利略对此不以为然；但是第谷对1577年欧洲上空出现的一颗大彗星进行了细致的观测，得出与现代认识相近的结论，而伽利略则坚持亚里士多德的观点，认为那不过是大气造成的幻想。1618天空中又先后出现了三颗彗星，伽利略甚至都没有用他的望远镜看上一眼。由于之前宣传日心说受到教会的警告，他便以学生Mario Guiducci 的名义出版了一本小册子——“关于彗星的对话”（Discorso delle comete），系统地驳斥第谷的观点。在这本书中，他称极光为“北国的曙光” （“boreal aurora”），意在强调说它同曙光一样，都是大气散射的阳光，而彗星也是如此云云。1621年在极地旅行的法国科学家 Pierre Gassendi 用拉丁语记录下他看到的美丽景象，称作 “aurora borealis”，后来英国的库克船长在南极圈中也意外看到了同样的奇观，于是又有了“aurora australis”（南极光）。极光的名字就这样叫开了，但没人知道这美丽来自何方……

1790年，英国著名的物理学家卡文迪许用三角测量法定量估计了极光的高度，发现它属于100公里左右的高空，但这个正确的结果并没有给问题提供太多帮助，当时载人热气球刚刚出现（即使在今天，开放式热气球最多也只能升到1万米的高空），没人知道那么高远的地方有些什么。19世纪，光谱仪的出现让停滞多年的研究终于有了进展。瑞典天文学家埃格斯特朗（Ångström）在分析太阳光谱之余，第一次将光谱仪对准了极光，发现那并不是色散的连续谱，而是明显的发射谱。1896年挪威的物理学家Kristian Birkeland 给出了一个物理解释：高能带电粒子被地球磁场捕获，进入大气激发气体分子发光。他设计的精彩实验给公众留下了深刻的印象，但为技术水平所限，直到上世纪六十年代才终于被卫星观测证实。

虽然极光的许多细节仍有待研究，但基本物理过程现在已经基本清楚了。地球始终侧对太阳，但从外太空进入地球的高能带电粒子并不会直接穿透地球磁层进入大气，它们只能沿着地球的磁力线做螺旋运动，这样大部分粒子就被输送到两极，与那里的大气分子碰撞，形成极光。在太空中能看到极光的顶部有着暗红色的辉光，那是进入大气边缘的质子流捕获自由电子变成氢原子时发出的Ha 线，波长656.3nm，进入到150公里处，便到了电离层，那里大气仍然十分稀薄，大量氧原子被激发到亚稳态，从而产生了禁戒跃迁，从1D能级跳到1S，发出波长为557.7nm的绿光，如果从3P跳到1D，则会发出波长为630和636.4nm的红色双线，这就构成了极光最常见的两种颜色。

因为带电粒子被束缚在磁力线上，所以极光不会遍布整个极区，而是集中在磁纬67度附近的环形区域中（以北极光为例，北极点附近的地磁南极在西半球，北纬79度，西经71度，所以在加拿大可见极光的纬度要比北欧诸国低了大约20度），这个区域又在强劲太阳风的冲击下收缩成卵形（auroral oval）。通常在中低纬度地区是看不到极光的，但在太阳活动强烈的时候，地球磁场受到大量高能粒子的扰动，就有可能造成极光的猛烈爆发。先秦古籍《竹书纪年》中就有这样的记载：“周昭王末年，夜有五色光贯紫微。其年，王南巡不返。” 生活在黄河流域的先民是否真的经历了如此强烈的爆发，抑或只是司天太史的穿凿附会？太阳的活动以11年为周期，我们可以在现代的记录中寻找佐证。1898年9月9日，欧洲发生了极光暴，连罗马都看见了血红的天光。而1989年3月13日的魁北克极光暴甚至延伸到了佛罗里达和古巴，那么在西安看到极光也不是没有可能。不过我们不必期待这样罕见的爆发，有另外一种途径可以领略这些天外的的色彩，那就是流星～

在许多照片中，流星都拖着黯淡的绿色尾迹出现在半空，瞬间又变成红色，然后发出耀眼的黄白色光芒，再像燃尽的火柴一般消失在茫茫的夜色中……熟悉的颜色暗示了相同的物理过程，那些其貌不扬的灰暗岩石在刚进入地球大气层时，并没有受到太多阻碍，进入稀薄的电离层，就像粒子打入云室，诱发了亚稳态氧原子的跃迁。在地球引力的作用下，流星体的坠落速度越来越快，而大气密度迅速增加，摩擦产生了大量的热量，岩石开始熔化，其中所含铁、钠、镁等金属元素剧烈燃烧发出耀眼的强光。有些流星还会产生被称作“久现流星余迹”（persistent train）的残痕，因为含有钠元素而呈现黄色，在高空的气流扰动下不断改变形状，最终消散。

但是流星和极光的联系并不仅限于此，它们的声音也被认为有着共同的起源，不过那就是另外一个故事了……

参考资料：
1、曙光女神 Aurora —極光
2、GUIDE TO THE AURORA
3、Secrets of the Polar Aurora
4、Color of photo meteor trails
5、Meteor Wake in High Frame-Rate Images
6、Kristian Birkeland saw the lights
7、太阳风暴事件表
8、meteorobs: trails, trains

科学编辑：shea

文字编辑：吴鸥

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神创论者相信这是上帝创世以来的古老习俗，因为圣经中说上帝七天创造世界，第七天上帝休息。在犹太教中周日是一周的开始，于是周六便是用做休息的安息日，西班牙语中周六是Sábado，德语叫Samstag，都是来源于希伯来语中的安息日 Shabbat。基督徒们没有遵从旧约对于安息日的规定，而是在周日纪念耶稣复活，称之为“主日”，法语中的Dimanche，意大利语中的Domenica，都是来自拉丁语中的“主人”这个词- Dominus。但是，根据圣经记载上帝在第二天创造了太阳月亮和星星，为什么第一天是太阳日（Sunday），第二天是月亮日（Monday），后面还用其他星星命名呢？神父们不知道，也不关心，那是“主”的事，现在只要双休就好。

占星师们说，你看夜空中有些星星的位置每天都在变化，它们是金星、木星、水星、火星和土星。加上太阳和月亮，这7颗星合称“七曜”，每日轮流值守，日期就用该日轮值的星名来称呼。但中国古代历法完善，不需要这样一个穿凿附会的7天划分，加上历代帝王一直严禁民间私习星占，“七曜”之术流传不广，倒是日本学了去，沿用至今。

另一个解释来自月相的圆缺变化。朔，是农历初一，月球完全被地球的阴影挡住躲在自己的影子里，望，是农历十五，满月当空，加上其间的上弦、下弦，自然而然地将一个月分成4个时段，月相复原的时间平均是29.5天（在天文上称作朔望月），于是每段的时间大约就是七天。英语中Week的原意便是指这样凹凸盈亏的变化，而希腊语、拉丁语、阿拉伯语等很多语言中的星期直接就是七天的意思。那么，这七天又是怎样得到今天这些名字的呢？

其实，在星期名称的顺序中隐藏了一个简单的规律。七芒星Heptagram是基督教用来象征创世七天的符号，被认为有驱除妖魔的力量，也被炼金术士和占星师广泛使用。上图的各个行星的标志可不是随便画的，从右下角的月亮开始逆时针数起，分别是：月球、水星、金星、太阳、火星、木星、土星，这是按照各天体公转周期从少到多依次排列的，只要把月球绕地球转动的时间算作月球的周期，地球的公转时间算作太阳的周期就能明白，和现代的认识是一致的。接下来从太阳开始朝着月亮方向沿着连线画完七星，就得到了星期的命名顺序：日月火水木金土。这就是最原始的七曜命名，也是日本今天仍在使用的顺序。

这个规律无疑是对的，相邻两天的守护星顺序并没有挨着，而是相错了两位，但为什么会这样？七芒星设计过于精巧，太不自然。真实的历史又是如何书写的？事实上，在公元1世纪，《希腊罗马名人传》的作者普鲁塔克（Plutarch）就已经在追溯这个问题了，可惜他的文章已经失传，没人知道他的答案了。现存的最早记录是公元3世纪的罗马历史学家狄奥·卡西乌斯（Dio Cassius）留下的。不过也只是传说而已，就请大家姑且听之，自行判断吧。古巴比伦人所使用的七星守护，不仅仅是某天，而且具体到了每个时辰。他们将一天分为二十四小时，也用7星轮流认领，往复循环。因为24不能被7整除，相邻两天的第一颗守护星便向后错了两位！而为了计算每个时辰的守护，需要记住那天的第一颗守护星，于是，星星的名字就变成了日期的代名词！（其实我们的五行也是这么每天每小时来排的，不过5除12也除不尽，为了凑整，变通了值班的顺序而已。）

接下来的事情就简单了，古巴比伦虽然灭绝了，但苏美尔人的历法凭借其先进的历算被保留下来，传播到各地。强大的罗马将源自中东的犹太教改造成基督教，并作为国教推行，拉丁语与其中的星期表述也随着远征高卢的凯撒，修筑长城的哈德良播散到广阔的疆域之中。其中保留了希伯来人的痕迹，也留有宗教冲突的记忆，而帝国崩溃后的民族分化和独立，给这些古老的词语赋予了新的含义。法国、意大利、西班牙这些罗马帝国影响深远的地区，属于印欧语系罗曼语族，更多的保留了拉丁语的形式；而英国、德国这些日耳曼人的国家，则将那些遥远的星球替换成更为亲切的北欧神祗，后来日不落帝国崛起，借助贸易和宗教将自己的文化输出到世界各地，并成为惯例。今天的学生在英文课本上看到这七天的名字时，已经不会想到那是在欧洲大陆辗转流传了几千年的文化遗迹……

参考资料：
1、《The Seven Day Circle》 Eviatar Zerubavel 1989
2、What the Heck is a Tues, Wed, Thurs, or Fri?
3、our seven-day week

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偶然看见一篇“從10億光年外看地球”的转帖，介绍不同尺度的世界图像，图片制作相当精细，中文解说也很很到位，这样的视角在这个普及了卫星地图、电脑动画、电子隧道扫描显微镜的时代的确算不上新鲜，但如果是三十年前呢？

这组图片来自于美国设计师Charles Eames (1907-78) & Ray Eames (1912-88)夫妇1977年拍摄制作的一个名为“Powers of Ten”(10的次方) 的9分钟短片，官方网站提供了flash在线视频。而这部影片的雏形早在1968年阿波罗7号实现美国第一次载人飞行之前就完成了，时长7分53秒，被称作“A Rough Sketch”，同年还有一部手法类似的影片“Cosmic Zoom”，不过由于其儿童作品的背景而在科学性上打了折扣，而Eames可是雄心勃勃地要让物理学家和10岁孩子都满意，而他无疑成功地实现了目标，也是同年发行的经典影片“2001: A Space Odyssey”倒并没有在这个方向走出多远。直到2006年还有研究文章讨论它的教学应用，结论是对提高学生的空间尺度观念有明显效果。正如一个台湾博客所评述的那样 “虽然制作技术在不断进步，但不可替代的是创意”。

这个学建筑出身的设计师有着非凡的创造力，影响着他所涉足的每一个领域：他在Santa Monica自己设计建造的房屋立即成为建筑学院的典范，他设计的桌椅沙发简洁舒适今天仍在流行，50年代开始拍摄电影，获得了1960年的艾美奖(Emmy Award for graphics)。虽然他的影像作品塞满了6张DVD，但他并不觉得自己拍的这些是电影，而只是把它们当作表达创意的一种方式(“They are just attempts to get across an idea”)。从1958年起，他开始为IBM公司设计博览会的展位，拍摄展示推广用的短片，不为推销产品而是要传播理念，在一系列以数学物理为主题的实验短片中最广为人知的就是这部：Powers of Ten。

网上最早的中文介绍在2005年9月18日出现在vox的MySpace大树园中以“世界：从10亿光年到0.1飞米”为题（图片链接早已失效，作者更换了服务商，可以用新地址访问），虽然这篇日志很快被转到了人气很旺的猫扑，但似乎并没有引起太多的注意，到了06年6月，另一个博客作者liptontea翻译了每幅图片中的说明，并加入了自己的解说，质量很好，但这个版本也流传不广；直到2007年11月下旬积累终于超过了临界点，大树园版本以一个不知所谓的名字“从10亿光年外看地球”在网上迅速传播开，就是我最开始看到的版本了。

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