赫歇尔和银河系

虽然赫歇尔天王星的发现使他名声大噪，但这远不是他最重要的贡献。在18世纪，天文学家测量了适当的运动相当数量的星星．(固有运动是一颗恒星相对于它的邻居的缓慢漂移，这慢慢地引起星座改变形状最初的几项正式动议是在1718年由哈雷他们通过比较最近观测到的恒星位置和记录的数据发现了它们托勒密的天文学大成)。赫歇尔指出，许多具有大量固有运动的恒星都很亮，这表明它们可能就在附近。他推断，如果在恒星的固有运动中存在任何模式，那可能是由于太阳在恒星场中的运动。1783年，赫歇尔发表了对19个固有运动的分析，并得出结论太阳在空间中旅行的方向是星座赫拉克勒斯(朝向一个叫做太阳顶点的点)。后来，这位19世纪的德国天文学家和数学家对此提出了质疑弗里德里希·贝塞尔他有更多合适的动作要处理，但赫歇尔结论最终被证明是正确的。

赫歇尔不仅是一个优秀的观察者，而且还是一个非常有创造力的思想家，他设计了简化假设，使他在理论上取得了进步。他是18世纪中后期提出这一观点的几个人之一银河系具有扁平圆盘的形式。然而，只有赫歇尔真正试图推断出这个庞大恒星系统的结构。如果一个人有望远镜如果望远镜足够强大，可以穿透到银河系的边缘，并将望远镜对准位于银河系平面上的一个方向，人们就可以看到一个区域密集的与明星。事实上，在望远镜的视野中看到的恒星数量可以作为从太阳到银河系边缘在这个方向上的距离的衡量标准。赫歇尔做了大量这样的计数，他称之为“星规”，并在1785年绘制了第一张银河系形状的定量图表。后来，当他意识到他的望远镜并没有强大到足以穿透星系的艾吉，他放弃了这幅画。但由于没有任何东西可以取代它，赫歇尔绘制的银河系形状在整个19世纪被频繁地重印。

赫歇尔和他的妹妹卡罗琳·赫歇尔花费了大量的时间和精力来编目星云．一些小的模糊的夜光，或云状的，在夜空中的斑块是肉眼可见的，古希腊人和人曾提到过中世纪的阿拉伯语天文学家。1755年德国哲学家伊曼努尔康德表明这些星云可能是一个巨大的恒星系统，可以与银河系相媲美。这些后来被称为“岛屿宇宙”，但在这个阶段，这个概念纯粹是推测的。星云可能会很麻烦，因为天文学家在寻找新彗星时很容易把一个未编目的星云误认为是一个彗星．1771年法国天文学家查尔斯梅西耶为了不让自己和其他彗星搜寻者浪费时间，他公布了45个星云的清单。1784年，他的名单扩大到103人。这些梅西耶物体是今天最受欢迎的物体业余天文学家。威廉赫歇尔收到一份梅西耶的名单卡洛琳用威廉为她特制的望远镜搜寻彗星，很快就发现了梅西耶的名单上没有星云。因此，威廉对星云产生了兴趣，并在从事其他观测工作的同时，系统地寻找它们。在20年的时间里，他将已知星云的数量增加到2500个左右。这件事从那时起就为人所知伽利略通过一台好的望远镜，一些星云可以分解成恒星。这些星云真的都是距离我们很远的恒星系统吗地球，或者也有真正的星云，云的区域发光的液体吗?最近的图则猎户座大星云，与画家所画的画相比克里斯蒂安·惠更斯在17世纪，似乎表明这个星云已经改变了形状，这意味着它必须很近，相对较小，而且不是由恒星组成的。赫歇尔的观点在他的职业生涯中发生了变化，但他倾向于将星云视为恒星系统向更密集状态演化的过程，这种演化是由宇宙驱动的万有引力．今天，我们知道“星云”有几种:有些是发光的气体云;一些人星团；有些确实是星系类似的相当于银河系的大小但这种理解直到19世纪才得以实现光谱学以及20世纪对另一个星系距离的测量。

赫歇尔在他那个时代的天文学家中是不同寻常的，因为他关心的是更大的天空结构，而对专业天文学的普通业务不太感兴趣，这意味着要进行精确的位置测量。赫歇尔帮助开辟了一条通往新的物理天文学的道路，而这条道路直到20世纪才真正进入人们的视野。尽管如此，还是有一些重要的发现是通过在大学或大学进行的老式天文学来实现的赞助由国家天文台，表面上是因为它的应用导航．

英国天文学家詹姆斯·布拉德利也许是18世纪最重要的老式观察者。他在18世纪20年代对恒星位置的高精度测量使他发现了星光差．从17世纪晚期开始，人们就知道光速度是有限的。丹麦天文学家Ole Rømer在1676年用这个想法来解释为什么月球的卫星月食木星在一年的时间里，似乎交替地比计划提前或落后10分钟左右。克里斯蒂安·惠更斯然后计算出一个数值估计光速发表在他的Traité de la Lumière（光论, 1690)。布拉德利发现，固定恒星的位置每年也会发生明显的变化。例如，地球极点附近的一颗恒星黄道(与地球轨道平面成直角)似乎在一年的时间里执行一个小的圆周运动，半径为20秒。布拉德利的第二个发现带来了一个更麻烦的复杂现象章动(或点头)的地轴，它有一个振幅大约8秒。因为像差而章动，天文观测的最大可能精度是不可能达到的除非对这些影响进行校正。

精确的计算和观测

19世纪天文学的一个主要方面是在计算方法和定量观测方法上朝着更高的精度迈进。布拉德利的接班人自然是他弗里德里希·威廉·贝塞尔他减少了布拉德利收集的大量恒星位置的像差和章动，并于1818年在一份新的杂志上发表了结果明星目录精确到前所未有的程度Fundamenta Astronomiae(天文学基础)。

没有比几乎同时测量恒星的方法更好的改进方法的证明了视差通过弗里德里希·乔治·威廉·冯·斯特鲁夫关于恒星维加由贝塞尔于1837年明星61年天鹅座的1838年，苏格兰天文学家托马斯·亨德森三星的半人马座阿尔法星在1838年。一年一度的视差相对于较远的背景恒星，相对于相对较近的恒星，在相对较近的恒星方向上的微小来回移动是由这个事实引起的吗地球改变其有利位置在一年的时间里。自接受哥白尼天文学家已经知道恒星视差一定存在。但这种影响是如此之小(因为地球的直径轨道即使与最近的恒星的距离相比，它也很小)，以至于它拒绝了所有探测的努力。例如，61天鹅座的视差为0.287角秒(1角秒= 1/ 3600度)。这种视差的变化是在精密天文仪器发展之后才被观测到的，例如太阳仪德国物理学家和光学学家约瑟夫·冯·夫琅和费它是为贝塞尔建造的，可以测量恒星的位置，精确到百分之一角秒。(在上个世纪，布拉德利只能以半秒弧的精度测量恒星的位置，他曾试图探测恒星视差，但失败了，后来他偶然发现了光的像差。)恒星视差的成功测量第一次给出了恒星距离的精确值太阳．

到1820年左右，很明显天王星并没有按照预测的运动时间表进行。19世纪40年代约翰·库奇·亚当斯在英国和厄本-让-约瑟夫·勒维耶在法国独立地试图解释异常通过一个未被发现的物体的引力地球在天王星轨道之外。亚当斯和勒维耶都认为提丢斯-波得定则为了让计算更简单。亚当斯预言了一个地方星座天文学家应该在哪里寻找，但一开始他不懂英国天文学社区来处理工作。勒维耶运气比较好，因为他的预言立即被约翰·戈特弗里德·加勒柏林天文台发现了这颗新行星海王星在1846年，就在勒维耶说它会出现的地方附近。这一事件在英法科学关系中引起了一段暴风雨时期，同时英国天文学界也因未能及时进行亚当斯的预测而相互指责。

在爱尔兰，一个富有的业余爱好者威廉·帕森斯，罗斯第三代伯爵，灵感来自赫歇尔以美国为榜样，继续追求更大更好望远镜．因为赫歇尔治疗过光学他的大型望远镜被视为商业机密，罗斯不得不通过反复试验来完成自己的设计。1839年，罗斯建造了一台36英寸(91厘米)的反射望远镜，镜面由抛光金属制成。1845年，他又建造了72英寸(183厘米)的“帕森斯敦的利维坦”。那一年，罗斯使用这台巨大的仪器观察并绘制了星云梅西耶51的螺旋状结构。三年后，他画出了梅西耶99的螺旋形草图。罗斯和他的助手们最终描述了60多个螺旋星云。