哈雷和他的彗星

前皇家格林威治天文台保存的檔案中有一本珍貴手稿，那是哈雷觀察「他的」彗星所留下的筆記。這本小冊子共180頁，7¼英吋長，5¾英吋寬，現在已因年代久遠泛黃和有不少污漬。上面記載著混雜的計算、幾何圖形、以及哈雷以潦草的筆跡寫下的觀測記錄。這原來這是哈雷唸大學時的作業本，在他畢業之後仍繼續使用，直到所有空白處都填滿了英文和拉丁文(當時標準的科學語言)為止，有些位置上下顛倒，甚至有些是覆寫在先前的註解上。

顯然，哈雷當時還沒有把他的六分儀望遠鏡設立在伊斯林頓，他只用肉眼粗略估計這顆彗星的位置，並在8月31日寫下這條紀錄：「彗星呈一條直線，經過牧夫座的前緣和和左臂的肘部。然後地平線附近的雲朵掩蓋了彗星。」當哈雷在十三年後真正開始計算這顆彗星的軌道時，他完全沒有使用自己的記錄，而是依靠佛蘭斯蒂德在格林威治天文台觀測所得的更精確數據。

仍然對似乎很任性的彗星運動感到困惑，哈雷在1684年前往劍橋與當代最偉大的數學家牛頓請益。哈雷驚訝的發現，一直與學術界隔離的牛頓已花了近廿年的時間研究萬有引力，這套理論可以解釋行星和彗星的軌道。哈雷極力敦促牛頓應該把它以出書的方式撰寫，而他也以英國皇家學會的書記員身份承諾，會為其發行。

「自然哲學的數學原理」 – 有史以來最偉大的科學書籍之一就此誕生，這本書向全世界介紹牛頓的萬有引力理論和他的運動定律。但後續的發展是英國皇家學會當時嚴重虧損，而哈雷 – 唯一能理解這本書重要性的人，最終只好自己支付所有出版費用。該書第一版是在1687年印行。或許牛頓曾幫助一部份出版費用，但沒有任何記錄顯示如此。

在「自然哲學的數學原理」書中，彗星運動是一項重要的證明，太陽的引力控制周遭所有物體的路徑，而不僅僅是行星而已。克普勒所說的直線運動已不再列入考慮：彎曲的路徑是必要的。牛頓的結論是1680年的彗星的軌道正確形狀是一個拋物線，它像是一個極端延長的一個扁橢圓形，但在另一端永遠不會沒有關閉。

經此啟發，哈雷快樂的展開了長期的彗星研究及彗星軌道研究。他因此瞭解到大多數彗星的軌道，也許是所有彗星的軌道，並不是拋物線，而是橢圓形，像是誇大版本的行星軌道。多年後，他在驗算一些數據時發現有一個牛頓用於計算1680年彗星的位置並不正確。當他改正為正確的數字時，哈雷計算出一個更好的軌道，它也是一個橢圓形。

哈雷辛苦的建立了一個軌道統計表，如此一來若有任何「新」彗星出現，都可以和此表比較，看看它們是否曾經出現過。接下來令他特別關注的彗星是於1682年出現，一顆他曾在伊斯林頓觀測的彗星。他的計算應該是正確的，因為他使用的是佛蘭斯蒂德在格林威治天文台所製作的最佳測量數據，沒有任何理由懷疑這一點，因此他斷言這顆彗星就是克普勒在1607年看到和阿皮安在1531年看到的同一顆，約每75年繞太陽一周。略有不同的迴歸間隔應是受到其它行星的擾動有關。

他的辛勤勞動果實被刊登在1705年的彗星天文學摘要。再經過10多年孜孜不倦的研究和計算，他發表了24顆彗星的軌道基本數據表。哈雷還宣稱他懷疑1531年、1607年和1682年的彗星應是相同一顆，並大膽的「建議後人仔細觀看其回歸，預測時間為1758年。」

隨著時間的進展，哈雷對他的預測的信心也更強。在他的論文修訂版中，(於他過世後才出版)，他竟然提出一個歷史請求：「如果一切按照我們先前所說，它於1758年再度迴歸，公正的後代子孫們，你們不會拒絕承認這是由一個英國人首先發現的吧！」。

他接下的生涯是無限光榮的。在1720年哈雷被任命為其專業領域裡的最高職位 – 英國皇家天文學家。當他63歲時，雖然精力不復從前，他開始了一個觀察月球運動的專案，這項專案歷時22年，直到他在1742年以85歲高齡去世。16年之後，他的彗星才會再度出現。