ĐÀI THIÊN VĂN, PARI VÀ VẤN ĐỀ XÁC ĐỊNH KINH ĐỘ
Năm 1666, ở Pari đã lập ra Viện Hàn lâm khoa học tự nhiên Hoàng gia. Người tổ chức ra nó là Bộ trưởng Tài chính của vua Lui XIV, Giăng – Batixtơ Cônbe (Jean - Baptiste Colbert). Chủ tịch chính thức của Viện là nhà vua, nhưng người lãnh đạo thực tế là nhà bác học kiệt xuất người Hà Lan Crixtian Huyghen (1629 - 1695).
Huyghen đã hoàn thiện rất nhiều nền quang học thiên văn, ông đã phát minh ra thị kính gồm 2 thấu kính mang tên ông. Ông đã cho xây kính thiên văn 24 bộ (có chiều dài ống kính là 24 bộ (foot) tức 7,2 m, (xem mục “Kính thiên văn từ thời Galilê đến ngày nay). Nhờ có nó, ông đã xác định được rằng vành sao Thổ “mỏng và phẳng, không chạm vào hành tinh ở chỗ nào và nghiêng so với mặt phẳng hoàng đạo”. Huyghen không tin ở mắt mình nữa vì từ xưa đến giờ các nhà thiên văn chưa hề biết đến điều gì đại loại như vậy. Ông phát hiện ra vệ tinh của sao Thổ là Titan, các chỏm cực của sao Hoả và các dải sáng tối trên sao Mộc. Năm 1657, ông đã sáng chế ra đồng hồ quả lắc với cơ cấu quả nặng hạ dần, nhờ đó mà các dao động của con lắc không bị tắt dần. Các đồng hồ như thế rất cần để ghi lại chính xác các thời điểm quan sát thiên văn. Ông cũng cải tiến bộ phận con lắc của đồng hồ bỏ túi, từ đó mà Giôn Harixơn một thế kỷ sau đã làm ra đồng hồ hàng hải.
Nước Pháp là cường quốc biển thứ hai trên thế giới nên cũng cần giải quyết vấn đề xác định kinh độ. Nếu như vĩ độ được xác định khá đơn giản từ thời thượng cổ, theo độ cao góc của các sao so với đường chân trời, thì xác định kinh độ phức tạp hơn nhiều. Người ta đã biết rằng hiệu số kinh độ của hai địa điểm tỉ lệ với hiệu số thời gian địa phương của hai nơi đó. Thời gian (giờ) địa phương của một điểm, chẳng hạn có thể xác định theo Mặt Trời (xem mục “Giờ địa phương”). Nhưng làm thế nào để biết được vào đúng thời điểm ấy ở Pari hoặc một nơi nào khác có kinh độ đã biết là mấy giờ?
Từ thời cổ người ta đã áp dụng phương pháp xác định kinh độ từ việc quan sát nguyệt thực. Thời điểm Mặt Trăng đi vào bóng tối Trái Đất và thoát ra khỏi nó đều không phụ thuộc vào vị trí người quan sát. Nếu biết thời điểm bắt đầu hoặc kết thúc nguyệt thực theo giờ Pari và xác định được Thời điểm đó theo giờ địa phương thì hiệu giữa chúng sẽ là hiệu kinh độ tính bằng đơn vị đo thời gian. Tuy nhiên phương pháp này không thuận tiện: nguyệt thực ít khi xảy ra, vả lại do mép bóng tối không rõ ràng (có vùng bóng mờ) nên không đạt độ chính xác cao.
Sau khi phát hiện ra 4 vệ tinh của sao Mộc, Galilê nhanh trí đã đề ra việc quan sát chúng để xác định kinh độ. Các mặt trăng của sao Mộc thỉnh thoảng cũng chui vào bóng tối của hành tinh của chúng, và hiện tượng che khuất chúng cũng diễn ra đồng thời đối với mọi người quan sát. Hiện tượng “Mộc nguyệt thực” này có tần số xảy ra gấp 180 lần “địa nguyệt thực”, và Thời điểm bắt đầu và kết thúc của chúng cũng được ghi lại chính xác hơn so với nguyệt thực của Trái Đất chúng ta.
Muốn sử dụng phương pháp trên, cần phải có lý thuyết và các bảng chuyển động của các vệ tinh Galilê. Bài toán này đã được nhà thiên văn Ý Giôvanni Đômenicô Catxini (1625 - 1712) giải quyết khá thành công. Trước đó không lâu, vào năm 1664, ông đã xác định được chu kỳ quay của Mộc Tinh, đo độ bẹt của hành tinh này và mô tả hệ thống các vệt trên bề mặt của nó. Năm 1666, ông đã tính được chính xác chu kỳ quay của Hỏa tinh quanh trục của nó.
Khi đặt rạ vấn đề xây dựng Đài thiên văn Pari, theo lời khuyên của nhà thiên văn Pháp Giăng Pica (1620 - 1682), nhà vua đã mời Catxini làm giám đốc Đài thiên văn mới. Vấn đề không phải là ở Pháp không có các nhà thiên văn nhưng sự lựa chọn vị giáo sư Trường đại học Tổng hợp Bôlônhơ (Bologna) Giôvanni Đômênicô (mà ở Pháp người ta gọi tên ông theo kiểu Pháp là Giăng Đômênich) Catxini chính là do có các bảng biểu vệ tinh sao Mộc của ông.
Công việc xây dựng Đài thiên văn Pari được hoàn tất năm 1671, hai năm sau khi Catxini đến đây và được bầu làm viện sĩ. Đây là đài thiên văn quốc gia có tầm cỡ đầu tiên ở châu Âu. Trước đó thông thường chỉ là các đài thiên văn tư nhân. Các đài ấy thường ngừng hoạt động sau khi chủ nhân chết, bị phá sản hoặc bị buộc phải ra đi.
Đài thiên văn Pari được trang bị khá tốt Năm 1671, Catxini đã phát hiện ra vệ tinh thứ hai của sao Thổ (Giapet), năm sau lại phát hiện vệ tinh thứ ba (Rêa), rồi đến năm 1684 thêm hai cái nữa (Têthit và Điônê). Năm 1675, ông khám phá ra rằng vành sao Thổ gồm hai phần được ngăn cách bởi một khoảng tối ở giữa, khoảng này được gọi là vạch chia Catxini. Ông cũng nghiên cứu sự quay của Mặt Trời bằng cách đo vị trí các vết đen trên Mặt Trời, rồi năm 1679 lập bản đồ Mặt Trăng khá lớn. Catxini còn tiến hành một nghiên cứu quan trọng khác. Ông đã cử nhà thiên văn Giăng Risê đến Caien (Cayenne - ở bờ bắc của Nam Mỹ, 5o vĩ bắc) để quan sát sao Hoả, còn bản thân ông quan sát ở Pari. Mục đích nghiên cứu này là xác định khoảng cách đến sao Hoả, rồi từ đó xác định khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời dựa vào hiệu các toạ độ của sao Hoả ở Pari và Caien. Bài toán này đã được giải đáp thành công và người ta đã xác định được đại lượng đơn vị thiên văn (khoảng cách Trái Đất - Mặt Trời) với mức chính xác trong khoảng 8%.
Năm 1671, theo lời mời của Pica chàng thanh niên người Đan Mạch Olau Rơme (1644 - 1710) bắt đầu làm việc ở Đài thiên văn Pari. Rơme đã tiến hành một loạt quan sát các vệ tinh Sao Mộc để so sánh vị trí của chúng với lý thuyết do Catxini vạch ra. Vậy là xuất hiện sự sai khác có hệ thống của các vị trí của các vệ tinh sao Mộc so với tính toán. Rơme nhận thấy rằng độ trễ của các thời điểm sao Mộc che khuất các vệ tinh quan sát được có liên quan trực tiếp đến khoảng cách từ sao Mộc đến Trái Đất. Nhà khoa học này hiểu ra rằng ánh sáng lan truyền không tức thời mà với tốc độ nào đó tuy rằng rất lớn. Rơme đã tính ra kết quả là 215.000 km/s, nhỏ hơn 28% so với vận tốc thực của ánh sáng (299.800 km/s).
Nguyên nhân của sự sai khác kết quả ngoài sai số trong quan trắc, còn do Rơme đã sử dụng trị số đường kính quỹ đạo Trái Đất không chính xác. Pica đã xác định nó là 276 triệu kilômet, trong khi con số đúng là 299 triệu kilômet.
Olau Rơme đã phát minh ra vòng trung tuyến và kính trung thiên. Những dụng cụ này đã trở thành các công cụ thiên văn chủ yếu được sử dụng hơn 3 thế kỷ qua để xác định tọa độ trên trời của các thiên thể. Do theo đạo Tin Lành ông buộc phải rời nước Pháp năm 1681. Trở về Côpenhaghen, Rơme trở thành nhà thiên văn Hoàng gia và giám đốc Đài thiên văn Côpenhaghen. Với các dụng cụ do ông chế tạo, ông đã lập một danh mục khoảng 1000 ngôi sao, sau này rất hữu ích trong việc nghiên cứu chuyển động riêng của các ngôi sao.
Khi mất vào năm 17 12, Giôvanni Catxini đã truyền lại chức giám đốc đài thiên văn cho con trai ông là Giăc. Giăc Catxini ( 1677- 1756) đã bác bỏ các định luật về diện tích của Keple. Cũng như cha mình, ông theo thuyết Đềcac và coi Trái Đất có dạng cầu hơi thuôn dài. Tuy nhiên ông đã tiến hành không ít những nghiên cứu có ích: tiếp tục đo toạ độ trên khắp nước Pháp, một công việc mà cha ông còn để lại; nghiên cứu quỹ đạo các vệ tinh của sao Mộc và sao Thổ, cấu trúc các vành sao Thổ.
Cương vị giám đốc đài thiên văn được con ông là Giặc Catxini Xêda Phrăngxoa ( 1714 - 1784) rồi đến cháu ông là Giăc Đôminich (1748 - 1845) kế tục. Dòng họ Catxini đã lãnh đạo đài thiên văn suốt 125 năm, cho tới tận cuộc Đại cách mạng Pháp. Có lẽ công việc chính được thực hiện dưới sự lãnh đạo của Giăc Catxini là việc đo các cung kinh tuyến Trái Đất ở Pêru và Laplanđơ (tức Lapôni, vùng Bắc Âu thuộc Thuỵ Điển, Na Uy phần Lan và Nga) tiến hành trong các năm 1735 - 1743 để làm rõ hình dạng Trái Đất. Ông hi vọng rằng các kết quả thu được sẽ đặt dấu chấm hết cho thuyết Niutơn.
Người theo thuyết Niutơn cuồng nhiệt đầu tiên ở Pháp là nhà văn và nhà triết học có óc hài hước Phrăngxoa Mari Aruê (Francois –Marie Arouet) mà bút danh nổi tiếng là Vônte (Voltaire) (1694 - 1778). Trong “Những lá thư triết học” từ nước Anh (1733), nhà tư tưởng vĩ đại này đã chế giễu những người theo thuyết Đềcac ở Pháp, chế giễu quan niệm Trái Đất thuôn dài hình quả chanh của họ, chế giễu Viện hàn lâm khoa học Pari và gọi Viện ấy là cái nơi kém văn hoá của châu Âu.
Một môn đồ khác của tư tưởng Niutơn ở Pháp là nhà thiên văn Giôdep Nicôla Đêlilơ (1688 - 1768), người từng làm việc tại Đài thiên văn Pari từ thời Catxini đầu tiên. Lòng trung thành của Đêlilơ với các quan điểm của Niutơn là nguyên nhân ông này bị Giăc Catxini và đám thân cận ghét bỏ, đến mức mà các báo cáo của Đêlilơ ở Viện hàn lâm khoa học Pari bàn về những căn cứ của thuyết Niutơn đã không được công bố trong các công trình của Viện và không được nhắc đến trong các biên bản: Khi Sa hoàng Pie thăm Pari (1717), Đêlilơ đã nhận lời mời của nhà vua sang Nga. Tại đây ông đã trở thành người sáng lập ra trường phái thiên văn (xem mục “Nền thiên văn nước Nga thời đại Pie”).
Một nhà quan sát thiên văn lớn của Đài thiên văn Pari là Nicôla Lui Lacai (1713 - 1762). Ông đã tiến hành xác định có hệ thống toạ độ các sao không chỉ ở Pari mà còn ở Nam bán cầu. Ông đã lập một danh mục hơn 1 vạn ngôi sao của bầu trời nam, tuy rằng không thể xử lý đến cùng mọi quan sát của mình. Ông đã đặt tên cho một số chòm sao mới của bầu trời nam. Lacai còn xác định khá chính xác thị sai Mặt Trời và lập ra các bảng thiên thực.
Sau khi Lacai mất, dưới thời hai đại biểu cuối cùng của dòng họ Catxini, công việc của Đài thiên văn Pari đi vào chỗ suy thoái. Vào thời cách mạng Pháp giám đốc Đài là Giăc Đôminich Catxini, đã bị bắt và ngồi tù mấy tháng. Sau đó, tuy được thả ra nhưng ông này thôi chức giám đốc.
Sau khoảng 40 năm gián đoạn Đài thiên văn Pari chỉ trở lại hoạt động tích cực khi người lên giữ chức giám đốc (năm 1830) là Phrăngxoa Aragô (1786 - 1853) nhà vật lý và nhà thiên văn tài ba, người tổ chức các nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực quang học và thiên văn học.
Từ thập kỷ 40 của thế kỷ XVIII, những tư tưởng Niutơn đã chiếm lĩnh nước Pháp. Chính tại đây đã xuất hiện và phát triển trường phái xuất sắc của các nhà cơ học thiên thể: Đalămbe, Lagrănggiơ, Clerô, Laplaxơ.
