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フレデリック・ウィリアム・ハーシェル[ 1 ] [ 2 ] ( / ˈ h ɜːr ʃ əl / HUR -shəl ; [ 3 ]ドイツ語: Friedrich Wilhelm Herschel [ ˈfʁiːdʁɪç ˈvɪlhɛlm ˈhɛʁʃl̩ ] ; 1738 年 11 月 15 日 - 1822 年 8 月 25 日) は、ドイツ系イギリス人の天文学者、作曲家でした。[ 4 ]彼は妹で同じく天文学者のキャロライン・ハーシェルと頻繁に共同研究を行いました。ハノーファー選帝侯領で生まれた彼は、父に続いてハノーファーの軍楽隊に入り、1757 年、19 歳でイギリスに移住しました。
1766年に天文学に興味を持ったハーシェルは、1774年に最初の大型望遠鏡を製作し、その後9年間かけて二重星を調査する天体観測を行った。ハーシェルは1802年に星雲カタログ（2,500個）、1820年に星雲カタログ（5,000個）を出版した。ハーシェル望遠鏡の分解能によって、メシエカタログで星雲と呼ばれていた多くの天体が実際には星団であることが明らかになった。1781年3月13日、観測中にふたご座に新しい天体を発見した。数週間の検証と他の天文学者との協議を経て、これが新しい惑星であることが確認され、最終的に天王星と名付けられた。これは古代以来初めて発見された惑星であり、ハーシェルは一夜にして有名になった。この発見により、ジョージ3世は彼を宮廷天文学者に任命した。彼は王立協会のフェローに選出され、新しい望遠鏡の建設のための助成金も支給された。
ハーシェルは、プリズムと温度測定装置を使用して恒星スペクトルの波長分布を測定する天体分光測光法の先駆者となった。これらの調査の過程で、ハーシェルは赤外線を発見した。[ 5 ]その他の業績には、火星 の自転周期のより正確な決定[ 6 ] 、火星の極冠が季節によって変化することの発見、天王星の衛星ティタニアとオベロン、土星の衛星エンケラドゥスとミマスの発見などがある。ハーシェルは1816年に王立ゲルフィック勲章の騎士に叙せられた。彼は1820年に王立天文学会が設立された際の初代会長であった。彼は1822年8月に亡くなり、彼の業績は唯一の息子であるジョン・ハーシェルによって引き継がれた。
ヘルシェルは、当時神聖ローマ帝国の一部であったドイツのハノーファー選帝侯領で、ドイツのルター派の家系に生まれたイサーク・ヘルシェルと妻アンナ・イルゼ・モリッツェンの10人の子供のうちの1人として生まれた。彼の祖先はザクセン州のピルナ出身である。彼らがボヘミア出身のプロテスタントであったという説は、ヘルシェルという姓がすでに1世紀前に一家が住んでいた地域で存在していたことから、ハーメルによって疑問視されている。
ヘルシェルの父はハノーファー軍楽隊のオーボエ奏者だった。1755年、ヴィルヘルムと弟のヤコブがオーボエ奏者として所属していたハノーファー近衛連隊は、イギリスへの派遣を命じられた。当時、イギリスとハノーファーの王位はジョージ2世のもとで統合されていた。フランスとの戦争の脅威が迫る中、ハノーファー近衛連隊はハノーファー防衛のためイギリスから呼び戻された。
ハステンベックの戦いで敗北した後、ヘルシェルの父イサークは1757年後半に2人の息子をイギリスに亡命させた。兄のヤコブはハノーファー近衛兵から解雇されたが、ヴィルヘルムは脱走の罪で告発された[ 7 ] （1782年にジョージ3世によって赦免された）。[ 8 ]当時19歳だったヴィルヘルムは英語をすぐに習得した。イギリスでは、名前をフレデリック・ウィリアム・ヘルシェルに英語風に改めた。[ 9 ]
オーボエの他に、ヴァイオリンとチェンバロ、そして後にオルガンも演奏した。[ 10 ]彼は24の交響曲や多くの協奏曲、教会音楽など、数多くの楽曲を作曲した。 [ 11 ]彼の交響曲のうち6曲は、2002年4月にマティアス・バメルト指揮のロンドン・モーツァルト・プレイヤーズによって録音された（Chandos 10048）。[ 12 ]
彼は1760年から1761年までダラム民兵隊楽隊の隊長を務めた。[ 13 ]ハーシェルは1761年にサンダーランドに移り、チャールズ・アヴィソンがニューカッスル管弦楽団の第一ヴァイオリン奏者兼ソリストとして彼を雇い、そこで1シーズン演奏した。「ダラム州サンダーランド：1761年20日」で、彼は交響曲第8番ハ短調を作曲した。1760年にはダーリントン近郊のハルナビー・ホールにあるラルフ・ミルバンク卿の邸宅を訪れ、 [ 14 ] : 14で2つの交響曲を作曲し、自身も演奏を行った。ニューカッスルの後、彼はリーズとハリファックスに移り、聖ヨハネ・バプテスト教会（現在のハリファックス・ミンスター）の第一オルガニストを務めた。[ 15 ] : 411
1766年、ハーシェルはバースのオクタゴン礼拝堂のオルガニストになった。バースは有名な温泉地にあるおしゃれな礼拝堂で、彼は同市で公共コンサートのディレクターも務めていた。[ 16 ]彼は1766年にオルガニストに任命され、1767年1月1日に就任コンサートを行った。オルガンはまだ未完成だったため、彼はヴァイオリン協奏曲、オーボエ協奏曲、チェンバロソナタなど、自身の作曲した曲を演奏してその多才ぶりを示した。[ 17 ] 1767年10月4日、彼はオクタゴン礼拝堂の公式開館式でオルガンを演奏した。[ 18 ]
妹のキャロラインは1772年8月24日にイギリスに到着し、バースのニューキングストリートでウィリアムと同居した。[ 1 ] : 1–25彼らが暮らしていた家は現在、ハーシェル天文学博物館となっている。[ 19 ]ハーシェルの兄弟ディートリヒ、アレクサンダー、ヤコブもバースの音楽家として登場した。[ 20 ] 1780年、ハーシェルはバース管弦楽団の指揮者に任命され、妹はソプラノ独唱者としてよく出演した。[ 21 ] [ 22 ]
1770年代のハーシェルの自然哲学に関する読書は、彼の個人的な関心を示すだけでなく、社会的にも職業的にも上昇志向を持っていたことを示唆している。彼は、論理的かつ実践的な幅広い趣味を持つ18世紀の「哲学者」や博学家と交流するのに有利な立場にあった。 [ 22 ]
ハーシェルの知的好奇心と音楽への関心は、最終的に彼を天文学へと導き、1766年に最初の記録された観測を行った。[ 23 ]ロバート・スミスの『ハーモニクス、または音楽の音の哲学』 （1749年）を読んだ後、彼は望遠鏡の製作技術を記述したスミスの『光学の完全体系』（1738年）に取り組んだ。[ 24 ]彼はまた、ジェームズ・ファーガソンの『アイザック・ニュートンの原理に基づいて説明され、数学を学んだことのない人にも容易に理解できる天文学』（1756年）と、ウィリアム・エマーソンの『三角法の基礎』（1749年）、『光学の基礎』（1768年）、『力学の原理』（1754年）を読んだ。[ 22 ]
ハーシェルは地元の鏡職人から指導を受け、道具と専門知識の両方を手に入れた後、反射望遠鏡の製作を始めた。彼は1日に最大16時間かけて、スペキュラム金属の主鏡を研磨した。彼は他の家族、特に妹のキャロラインと熟練した機械職人である兄のアレクサンダーの助けを借りた。[ 22 ]
彼は1773年5月に「惑星や星の観測を始めた」[ 25 ] 、1774年3月1日には土星の環とオリオン大星雲（M42）の観測を記録して天文日誌を始めた[ 22 ] 。 イギリス王室天文官のネヴィル・マスケリンは、ハーシェル一家がウォルコットに滞在していた時（一家は1777年9月29日にそこを去った）に一家を訪ねた[ 26 ] 。1779年までに、ハーシェルはウィリアム・ワトソン 卿とも知り合いになり、ワトソン卿は彼をバース哲学協会に招待した[ 22 ] 。ハーシェルは活発な会員となり、ワトソンを通じて人脈を大きく広げた[ 24 ] [ 27 ] 。数年後の1785年、ハーシェルはフィラデルフィアのアメリカ哲学協会の国際会員に選出された[ 28 ] 。
ハーシェルの初期の観測研究は、すぐに視覚的に非常に近い位置にある連星の探索に重点を置くようになった。当時の天文学者たちは、これらの連星の見かけ上の距離と相対的な位置が時間とともに変化することで、恒星の固有運動と、それらの距離の視差による変化を通して恒星から地球までの距離の両方の証拠が得られると期待していた。後者の方法は、ガリレオ・ガリレイが最初に提唱したものである。[ 29 ] バースのニューキングストリートにある自宅の裏庭から、口径6.2インチ（160 mm）、焦点距離7フィート（2.1 m）（f/13）のニュートン式望遠鏡と、自作の「最高級のスペキュラム」を用いて、 [ 30 ] 1779年10月、ハーシェルは「天上のすべての星」の中からそのような星を体系的に探し始め、[ 29 ] : 5 1792年までに新たな発見をリストアップした。彼はすぐに予想以上に多くの連星や多重星を発見し、それらの相対位置を注意深く測定して、 1782年（269の二重星または多重星系） [ 31 ]と1784年（434の星系） [ 32 ]にロンドンの王立協会に提出された2つのカタログにまとめた。1783年以降に発見された3番目のカタログは1821年に出版された（145の星系）。[ 33 ] [ 34 ]
ソーンヒルのジョン・ミッチェル牧師は、1767年に二重星の分布に関する研究を発表し[ 35 ]、1783年には「暗黒星」に関する研究を発表した。この研究はハーシェルに影響を与えた可能性がある[ 36 ] 。1793年にミッチェルが亡くなった後、ハーシェルはミッチェルの遺産から長さ10フィート、口径30インチの反射望遠鏡を購入した[ 37 ]。
1797年、ハーシェルは多くの星系を再び測定し、地球の軌道によって引き起こされる視差では説明できない相対位置の変化を発見した。彼は1802年（『500個の新しい星雲、星雲状星、惑星状星雲、星団のカタログ、天体の構造に関する考察』）まで待って、2つの星が相互の重力によって公転する「連星系」であるという仮説を発表した。この仮説は、1803年に『過去25年間に起こった二重星の相対位置の変化に関する報告、およびそれらの原因の調査』[ 29 ] 8-9で確認された。全体として、ハーシェルは800を超える確認済みの二重星系または多重星系を発見したが[ 38 ]、そのほとんどは光学的なペアではなく物理的なペアであった。彼の理論的および観測的研究は、現代の連星天文学の基礎を築きました。[ 18 ]：彼の研究を補完する74の新しいカタログは、1820年以降にフリードリヒ・ヴィルヘルム・ストルーヴェ、ジェームズ・サウス、ジョン・ハーシェルによって出版されました。[ 39 ] [ 40 ]
1781 年 3 月、ハーシェルは二重星の探索中に円盤状の天体に気づいた。ハーシェルは当初、それを彗星か恒星円盤だと考え、実際に分離できるかもしれないと思った。[ 41 ]彼は王室天文官のネヴィル・マスケリンにその目撃を報告した。[ 42 ]彼はそれを何度も観測し、その後、フィンランド系スウェーデン人の天文学者アンダース・レクセルが軌道を計算し、それがおそらく惑星であると結論付けた。[ 43 ] [ 44 ]
ハーシェルもこれに同意し、土星の軌道の外側にある惑星に違いないと結論付けた。[ 45 ]彼はこの新しい惑星をジョージ3世にちなんで「ジョージアン・スター」（Georgium sidus）と名付け、この名前は彼に好意をもたらしたが、定着しなかった。[ 46 ]イギリス国王への言及はできる限り避けるべきだったフランスでは、この惑星は「天王星」という名前が広く採用されるまで「ハーシェル」として知られていた。[ 47 ]同年、ハーシェルはコプリ・メダルを授与され、王立協会のフェローに選出された。[ 44 ] 1782年、彼は「国王の天文学者」（王室天文官とは別）に任命された。[ 48 ]
1782年8月1日、ハーシェルと妹のキャロラインはダチェット（当時はバッキンガムシャー州、現在はバークシャー州）に引っ越した。そこで彼は天文学者および望遠鏡製作者としての仕事を続けた。[ 49 ]彼は望遠鏡製作で国際的な名声を得て、完成した反射望遠鏡60台以上をイギリスと大陸の天文学者に販売し、利益を上げた。[ 50 ]
1782年から1802年にかけて、そして特に1783年から1790年にかけて、ハーシェルは焦点距離20フィート（610cm ）、口径12インチと18.7インチ（30cmと47cm ）の望遠鏡2台（彼が好んで使っていた口径6インチの望遠鏡との組み合わせ）を用いて、「深宇宙」または非恒星天体を探す系統的な調査を行った。重複した記録や「失われた」記録を除けば、ハーシェルは最終的に、彼自身が星雲と定義した2,400個以上の天体を発見した。[ 15 ]（当時、星雲は、銀河が銀河系外のシステムであることが1924年にエドウィン・ハッブルによって確認されるまで、天の川銀河以外の銀河を含む、視覚的に拡散したあらゆる天体の総称であった。 [ 51 ]）
ハーシェルは、発見を3つのカタログとして発表しました。1786年に出版された『1000個の新しい星雲と星団のカタログ』、1789年に出版された『2番目の1000個の新しい星雲と星団のカタログ』、そして前述の『500個の新しい星雲のカタログ...』（1802年）です。彼は発見を8つの「クラス」に分類しました。(I)明るい星雲、(II)暗い星雲、(III)非常に暗い星雲、(IV)惑星状星雲、(V)非常に大きな星雲、(VI)非常に圧縮された豊富な星団、(VII)大小の星（暗い星と明るい星）が圧縮された星団、(VIII)粗く散らばった星団です。ハーシェルの発見は、キャロライン・ハーシェル（11天体）と息子ジョン・ハーシェル（1754天体）の発見によって補完され、1864年にハーシェルによって『星雲と星団の総合カタログ』として出版された。このカタログは後にジョン・ドレイヤーによって編集され、19世紀の他の多くの天文学者の発見によって補完され、1888年に7,840個の深宇宙天体を掲載した『新総合カタログ』（略称NGC）として出版された。NGC番号は、これらの天体を識別するための最も一般的なラベルとして現在でも使用されている。[ 15 ]： 418
ハーシェルが発見し、後に新総合カタログにまとめられた天体には、 NGC 12、NGC 13、NGC 14、NGC 16、NGC 23、NGC 24、NGC 1357、NGC 7457などがある。
父の死後、ウィリアムはキャロラインにイギリスのバースに来るよう提案した。1772年、キャロラインは兄から初めて天文学を紹介された。[ 46 ] [ 52 ] [ 53 ]
キャロラインは、高性能望遠鏡の鏡を磨くのに何時間も費やし、捉えられる光量を最大化しました。彼女はまた、ウィリアムのために天文カタログやその他の出版物をコピーしました。ウィリアムがジョージ3世の国王天文学者の職を引き受けた後、キャロラインは彼の常駐助手となりました。[ 54 ]
1783年10月、ウィリアムのために新しい20フィート望遠鏡が使用開始された。この間、ウィリアムは観測を行い、そのすべての観測結果を記録しようと試みていた。彼は何かを記録する前に、室内に駆け込んで人工の光に目を慣らさなければならず、その後、再び観測する前に目が暗闇に慣らされるまで待たなければならなかった。キャロラインは開いた窓の近くの机に座って彼の記録係を務めた。ウィリアムは観測結果を叫び、彼女はそれを参考書から必要な情報とともに書き留めた。[ 55 ]
キャロラインは、特に彗星に関して、独自の方法で天文学的発見を始めました。1783年、ウィリアムは彼女のために、垂直方向に空を掃引するためのハンドルが付いた小型のニュートン反射望遠鏡を作りました。1783年から1787年の間に、彼女はアンドロメダ銀河の2番目の伴銀河であるM110 （NGC 205）を独自に発見しました。1786年から1797年の間に、彼女は8つの彗星を発見または観測しました。[ 56 ]彼女は14の新しい星雲を発見し[ 57 ]、兄の提案により、星の位置を詳細に記したフラムスティードの研究を更新および修正しました。 [ 58 ] [ 59 ]彼女はまた、1795年にエンケ彗星を再発見しました。 [ 56 ]
キャロライン・ハーシェルの8つの彗星は、1782年8月28日から1787年2月5日の間に発表された。彼女の彗星のうち5つは、王立協会の『哲学紀要』に掲載された。ウィリアムは、キャロラインの彗星を王室に見せるためにウィンザー城に召喚された。ウィリアムはこの現象を自ら記録し、「妹の彗星」と名付けた。彼女は2番目の彗星の発見を王室天文官に知らせる手紙を書き、3番目と4番目の彗星の発見についてはジョセフ・バンクスに手紙を書いた。[ 53 ]
フラムスティード氏の観測から作成された星のカタログには、これまで含まれていなかった 560 個以上の星の索引が含まれていました。[ 57 ] [ 59 ]キャロライン・ハーシェルは、1828 年にこの業績により王立天文学会から表彰されました。[ 60 ]
キャロラインはウィリアム・ハーシェルの助手としても働き続け、彼が望遠鏡で観測している間、しばしばメモを取っていた。[ 61 ] ウィリアムの助手としての功績により、ジョージ3世から年間50ポンドの給与が与えられた。この任命により、彼女はイングランドで初めて政府の役職に就いた女性となった。[ 62 ]また、天文学者として給与を与えられた最初の女性にもなった。[ 63 ]
1785年6月、湿気の多い気候のため、ウィリアムとキャロラインはオールド・ウィンザーのクレイ・ホールに引っ越した。1786年4月3日、ハーシェル一家はスラウのウィンザー・ロードにある新しい住居に引っ越した。[ 49 ]ハーシェルはこの住居で残りの人生を過ごし、この住居はオブザーバトリー・ハウスとして知られるようになった。[ 64 ]この住居は1963年に取り壊された。[ 65 ]
1788年のウィリアム・ハーシェルの結婚は、兄妹の関係にかなりの緊張をもたらした。キャロラインは、兄を崇拝し、義理の姉が家庭生活に侵入してきたことを恨む、苦々しく嫉妬深い女性として言及されている。メアリーの到来により、キャロラインは家庭内での管理と社交の責任を失い、それに伴って地位の多くも失った。キャロラインは1788年から1798年までの日記を破棄したため、この時期の彼女の気持ちは完全には分かっていない。回想録によると、キャロラインはその後別の住居に移ったが、兄の助手として働き続けた。兄とその家族が家を留守にしている間、彼女はしばしば戻って彼らのために家の世話をした。晩年、キャロラインとハーシェル夫人は愛情のこもった手紙を交わした。[ 53 ]
キャロラインは1822年にウィリアムが亡くなった後も天文学の研究を続けた。彼女はウィリアムの発見を検証し確認するとともに、星雲のカタログをまとめた。晩年には、2500個の星雲と星団を極距離がほぼ同じ領域に分類した。これは甥のジョンが体系的に再調査できるようにするためであった。最終的にこのリストは拡張され、「新総合カタログ」と改名された。[ 66 ] 1828年、彼女はその業績により王立天文学会の金メダルを授与された。[ 67 ]
当時最も一般的な望遠鏡は屈折望遠鏡で、凸レンズを使ってチューブを通して光を屈折させる仕組みだった。この設計では色収差、つまり異なる波長の光が収束しないことによる画像の歪みが生じた。光学技師のジョン・ドロンドは、2つの別々のレンズを組み合わせることでこの歪みを補正しようとしたが、それでも遠くの光源に対して良好な解像度を得ることは困難だった。[ 46 ]
1668年にアイザック・ニュートンによって発明された反射望遠鏡は、凸レンズではなく単一の凹面鏡を使用していた。これにより色収差が回避される。凹面鏡はレンズよりも多くの光を集め、それを望遠鏡の先端にある平面鏡に反射させて観察する。凸レンズよりも小さな鏡で、より高い倍率とより広い視野が得られる。ニュートンの最初の鏡は直径1.3インチであったが、このような鏡は直径3インチを超えることはほとんどなかった。[ 46 ]
鏡面金属製の鏡は反射率が低いため、ハーシェルは標準的なニュートン式反射望遠鏡の小さな斜め鏡を設計から排除し、主鏡を傾けて形成された像を直接観察できるようにした。この「正面視」設計は、ハーシェル式望遠鏡と呼ばれるようになった。[ 68 ] [ 69 ]： 7
より大きく対称的な鏡を作ることは非常に困難だった。どんな小さな欠陥でも像がぼやけてしまう。ハーシェルが望むような大きさや倍率の鏡を作っている人が他に誰もいなかったため、彼は自分で作ることにした。[ 46 ]これは容易なことではなかった。彼は妹のキャロラインや他の家族の助けを借りた。キャロライン・ハーシェルは焦点距離30フィートの鏡を鋳造する様子を次のように描写している。
鋳造のために一日が確保され、金属は炉に入れられていましたが、残念ながら注湯準備が整ったまさにその瞬間に漏れ始め、私の兄弟2人と鋳造職人とその部下たちは、反対方向の扉から慌てて逃げ出さざるを得ませんでした。というのも、本来なら撤去しておくべきだった石の床が、天井まで四方八方に飛び散ったからです。かわいそうな私の兄弟は、熱と疲労で疲れ果て、レンガの破片の山の上に倒れてしまいました。2回目の鋳造を試みる前に、成功を確実にするためのあらゆる対策が講じられ、冷却中にひび割れた鋳型の中には、非常に完璧な金属が見つかりました。
—キャロライン・ハーシェル[ 53 ]
ハーシェルは、直径6インチから48インチまで様々なサイズの望遠鏡用ミラーを400枚以上鋳造、研磨、磨き上げたと言われている。[ 68 ] [ 70 ]ハーシェルと助手たちは、様々なサイズの望遠鏡を少なくとも60台製作し、販売した。[ 68 ] ミラーと望遠鏡の製作と販売の委託は、ハーシェルにとって追加の収入源となった。スペイン国王は望遠鏡に3,150ポンドを支払ったと言われている。[ 53 ]
望遠鏡の製作と維持において不可欠な作業の一つは、鏡の研磨と磨きであった。鏡が使用中に変形したり変色したりするたびに、これを繰り返し行わなければならなかった。[ 46 ] 鏡の精度をテストする唯一の方法は、実際に使用することであった。[ 68 ]
ハーシェルの望遠鏡の中で最大かつ最も有名なものは、主鏡の直径が49 1/2インチ（1.26メートル）、焦点距離が40フィート（12メートル）の反射望遠鏡であった。この40フィート望遠鏡は、当時建造された科学機器の中で最大のものであり、 「人間の忍耐力と崇高な科学への熱意」の勝利として称賛された。[ 46 ] [ 14 ]： 215
1785年、ハーシェルは40フィート望遠鏡の建設費用を賄うため、ジョージ王に資金援助を求めた。彼は4,000ポンドを受け取った。[ 71 ]王室の支援がなければ、この望遠鏡は作られなかっただろう。実際、完成まで5年かかり、予算も超過した。[ 46 ]
スラウにあるハーシェルの家は、「労働者や職人、鍛冶屋や大工」でごった返した。[ 46 ] 40フィートの望遠鏡の筒は鉄で鋳造しなければならなかった。筒は人が通れるほど大きかった。鏡のブランクは、銅と錫の混合物であるスペキュラム金属から鋳造された。直径はほぼ4フィート（1.2メートル） 、重さは1,000ポンド（450キログラム）だった。最初の円盤が重さで変形したとき、銅の含有量を増やした2番目の厚い円盤が作られた。鏡は手作業で研磨する必要があり、骨の折れる作業だった。鏡が適切に成形されていることを確認するために、鏡は望遠鏡に何度も挿入され、取り外された。鏡が変形したり変色したりした場合は、取り外して再研磨し、装置に戻さなければならなかった。望遠鏡を支えるために巨大な回転台が作られ、観測が進むにつれて助手が望遠鏡の位置を調整できるようにした。チューブの上部近くにあるプラットフォームにより、観察者はチューブの中を見下ろして、結果として得られる画像を見ることができた。[ 46 ] [ 71 ]
1789年、この装置が稼働した直後、ハーシェルは土星の新しい衛星ミマスを発見した。直径はわずか250マイル（400km ）である。 [ 72 ]観測開始から1ヶ月以内に、 2番目の衛星（エンケラドゥス）が発見された。[ 46 ] [ 73 ] [ 74 ]
40 フィート (12 メートル) の望遠鏡は非常に扱いにくく、その大きさにもかかわらず、鮮明な画像を表示するのにあまり効果的ではなかった。[ 46 ]ハーシェルの技術革新は、当時の技術で可能なことの限界に達していた。40 フィートの望遠鏡は、ヴィクトリア朝時代に大型で高品質の鏡を精密に加工する技術が開発されるまで改良されることはなかった。[ 75 ] ウィリアム・ハーシェルはこれに失望した。[ 46 ] [ 68 ] [ 76 ]ハーシェルの観測のほとんどは、より小型の18.5 インチ (47 cm)、焦点距離 20 フィート (6.1 m) の反射望遠鏡 で行われた。それでも、40 フィートの望遠鏡は人々の想像力を掻き立てた。エラスムス・ダーウィンやウィリアム・ブレイクなどの科学者や作家にインスピレーションを与え、外国人観光客やフランスの要人を感銘させた。ジョージ王は喜んだ。[ 46 ]
ハーシェルは、望遠鏡の開口部を塞がずに使用することで高い角度分解能が得られることを発見した。これは天文学における干渉イメージング（特に開口マスキング干渉法とハイパーテレスコープ）の基本的な基礎となった。[ 77 ]
2012年、BBCテレビ番組「Stargazing Live」は、ハーシェルのオリジナルの設計図を基に現代の材料を用いて20フィート望遠鏡のレプリカを製作した。これは正確なレプリカというよりは、現代版の近似品とみなされるべきである。現代のガラスミラーが使用され、フレームには金属製の足場が使われ、鏡筒は下水管である。この望遠鏡は2013年1月に番組で紹介され、ダービー大学の芸術・デザイン・テクノロジーキャンパスに設置され、教育目的で使用される予定である。[ 78 ]
ハーシェルは月面に生命の十分な証拠を見つけたと確信し、それをイギリスの田園地帯と比較した。[ 79 ]彼は他の惑星にも生命が存在するという理論を唱えることをためらわず、[ 46 ]特に火星に強い関心を示したが、これは同時代の科学者のほとんどと同じ考えだった。[ 79 ]ハーシェルの時代、科学者は複数の文明世界が存在すると信じる傾向があったが、対照的に、ほとんどの宗教思想家は地球の特異な性質に言及した。[ 79 ] ハーシェルは太陽の内部にも生命が存在すると推測するに至った。[ 79 ]
ハーシェルは太陽変動と太陽周期と気候の相関関係を調べた。[ 80 ] 40年間（1779～1818年）にわたり、ハーシェルは太陽黒点とその数、形、大きさの変化を定期的に観測した。彼の観測のほとんどは、太陽活動が低い時期、すなわちダルトン極小期に行われ、その時期には太陽黒点の数は比較的少なかった。これが、ハーシェルが太陽活動の標準的な11年周期を特定できなかった理由の1つである。[ 81 ] [ 82 ]ハーシェルは、アダム・スミスが『国富論』で 発表した小麦価格の系列と自分の観測結果を比較した。[ 83 ]
1801年、ハーシェルは王立協会に研究結果を発表し、太陽黒点が少ない5つの長期期間が小麦の価格と相関していることを示した。[ 80 ]ハーシェルの研究は同時代の何人かから嘲笑されたが、相関関係を見つけようとするさらなる試みのきっかけとなった。19世紀後半、ウィリアム・スタンレー・ジェボンズは、太陽黒点の数が少ないことと収穫量が少ないことの相関関係というハーシェルの基本的な考えに基づき、経済の好況と不況の繰り返しを説明する11年周期を提唱した。[ 82 ]
太陽黒点と地域気候の関連性について、小麦の市場価格を代理指標として用いたハーシェルの推測は、今もなお引用されている。ある研究によれば、太陽活動の影響は、1600年から1700年までの10周期にわたるイングランドの歴史的な小麦市場に実際に見られるという。[ 81 ] [ 82 ]この評価は議論の的となっており[ 84 ]、相関関係の重要性については一部の科学者が疑問視している。[ 85 ]
ハーシェルは晩年、土星の衛星ミマス[ 73 ]とエンケラドゥス[ 74 ]、そして天王星の衛星ティタニアとオベロン[ 86 ]を発見した。これらの衛星に名前を付けたのはハーシェルではなく、彼の死後、1847年と1852年に息子のジョンによってそれぞれ命名された[ 73 ] [ 74 ]。ハーシェルは火星の自転軸の傾きを測定し[ 87 ]、ジョヴァンニ・ドメニコ・カッシーニ(1666)とクリスティアーン・ホイヘンス(1672)によって最初に観測された火星の氷冠が、火星の季節によって大きさが変わることを発見した[ 6 ] 。ハーシェルが天王星の環を発見したという説もある[ 88 ]。
ハーシェルは「小惑星」という言葉を導入したが、作ったわけではない。[ 89 ]は、星のような（ギリシャ語のasteroeides、aster「星」＋-eidos「形、形状」から）という意味で、巨大惑星や小惑星の小さな衛星の星のような外観を表現するために使われた。それに比べて、惑星はすべて円盤状に見える。1850年代までに、「小惑星」は特定の小惑星を表す標準的な用語となった。[ 90 ]
恒星の固有運動を研究することで、太陽運動の性質と範囲が1783年にハーシェルによって初めて実証され、太陽の頂点の方向がラムダ・ヘルクレス座にあることが初めて決定されました。これは、今日受け入れられている位置からわずか10°しか離れていません。[ 91 ] [ 92 ] [ 93 ]
ハーシェルは天の川銀河の構造も研究し、観測と測定に基づいて銀河のモデルを最初に提唱した人物である。[ 94 ]彼は銀河が円盤状であると結論付けたが、太陽が円盤の中心にあると誤って仮定した。[ 95 ] [ 96 ] [ 97 ] [ 98 ]この太陽中心説は、20世紀のハーロー・シャプレー、ヘーバー・ダウスト・カーティス、エドウィン・ハッブルの研究により、最終的に銀河中心説に取って代わられた。この3人はいずれも、ハーシェルのものよりもはるかに遠くまで届く高精度の望遠鏡を使用した。[ 95 ] [ 96 ] [ 99 ]
1800年初頭、ハーシェルは太陽光を通すためのさまざまなフィルターをテストしており、色の異なるフィルターによって発生する熱量が異なることに気づきました。彼はプリズムを通して光を通し、温度計を使ってさまざまな色の光を測定することにしました[ 5 ]。その過程で、可視スペクトルの赤色端のすぐ外側で測定を行いました。彼は赤色光よりも1度高い温度を検出しました[ 100 ] 。さらなる実験により、ハーシェルは可視スペクトルの外側に赤外線という目に見えない光が存在するに違いないという結論に至りました[ 101 ] [ 102 ]。彼は1800年4月にこれらの結果を発表しました[ 100 ]。
ハーシェルは顕微鏡を使って、サンゴは植物ではないことを証明した。当時多くの人が信じていたように、植物の特徴である細胞壁がないからだ。実際には、サンゴは動物であり、海洋無脊椎動物である。[ 103 ]
1788 年 5 月 8 日、ハーシェルはスラウのアップトンにあるセント ローレンス教会で未亡人のメアリー ピット (旧姓ボールドウィン) と結婚した。[ 105 ]彼らには 1792 年 3 月 7 日に天文台で生まれた息子ジョンがいた。ハーシェルの個人的な背景と科学者としての出世は、息子と孫たちの養育に大きな影響を与えた。彼は1788 年にアメリカ芸術科学アカデミーの外国人名誉会員に選出された。 [ 106 ] 1816 年、ウィリアムは摂政皇太子によってロイヤル ゲルフィック オーダーの騎士に叙せられ、「サー」の名誉称号を与えられたが、これは公式のイギリスの騎士の称号に相当するものではなかった。[ 107 ]
ハーシェルは1793年にイギリス市民権を取得した。[ 108 ]
彼は1820年にロンドン天文学会の設立に尽力し[ 109 ] 、同協会は1831年に王室勅許状を受け、王立天文学会となった[ 110 ]。 1813年には、スウェーデン王立科学アカデミーの外国人会員に選出された。
1822年8月25日、ハーシェルはバッキンガムシャー州スラウのウィンザー・ロードにある天文台で、長い闘病生活の末に亡くなった。キャロラインは彼の死に深く悲しみ、彼の埋葬後まもなくハノーバーに戻ったが、後にこの決断を後悔することになる。彼女は50年間イギリスに住んでいた。彼女の関心は、ハノーバーに残された家族よりも、同じく天文学者である甥のジョン・ハーシェルの関心とずっと一致していた。彼女は星雲の整理とカタログ化の研究を続け、後に新一般カタログの基礎となるものを作成した。彼女は1848年1月9日に亡くなった。[ 53 ] [ 56 ] [ 111 ]
ウィリアム・ハーシェルは生涯のほとんどを、当時バッキンガムシャー（現在はバークシャー）にあったスラウの町で過ごした。彼はその町で亡くなり、近くのアプトン・カム・チャルヴィーにある聖ローレンス教会の塔の下に埋葬された。[ 112 ]ハーシェルの墓碑銘は次の通りである。
Coelorum perrupit claustra (彼は天の障壁を破った) [ 113 ]
ハーシェルはスラウで特に尊敬されており、彼と彼の発見を記念するモニュメントがいくつかある。2011年には、ウィリアム・ハーシェルの赤外線実験に触発されたデザインの新しいバスターミナルがスラウの中心部に建設された。[ 114 ]
ジョン・キーツは、 1816年のソネット「チャップマンのホメロスを初めて読んだとき」の中で、ハーシェルの天王星の発見に言及している。「その時、私はまるで空を見上げる者のように感じた／新しい惑星が視界に入ってきたときのように」。リチャード・ホームズは、キーツが「35年前に発見された天王星を、その時代を決定づける瞬間のひとつとして取り上げている」と述べている。[ 115 ]
彼が多くの望遠鏡を製作し、初めて天王星を観測したサマセット州バースのニューキングストリート19番地にある彼の家は、現在ハーシェル天文学博物館となっている。[ 116 ]ロンドンには物理学会によって設置されたハーシェルの記念銘板がある。ウェストミンスター寺院の聖歌隊席の仕切り近くにはウィリアムの記念銘板がある。[ 117 ]
ハーシェルの全音楽作品は以下のとおりです。[ 118 ]
「テ・デウム」、詩篇、モテット、聖歌などの様々な声楽曲に加え、いくつかのキャッチーな曲も収録。
オルガンとチェンバロのための鍵盤楽器作品：
）には、ハーシェルの姓の頭文字の大文字が使われている。{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）閲覧。
閲覧。
1821年6月8日閲覧。
{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）{{cite news}}: CS1 maint: 非推奨のアーカイブ サービス (リンク)。ウォール、マイク (2011 年 1 月 10 日) 「宇宙の岩石を表す『小惑星』という言葉を本当に発明したのは誰ですか？」 SPACE.com。2013年10 月 10 日取得。{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)
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