上次阿文提到了十八世紀全歐合作的第一次金星凌日觀測活動，這一回要來介紹庫克船長的大溪地之旅。1768年8月25日英國皇家海軍上尉詹姆斯·庫克與自然學家約瑟夫·班克斯(Joseph Banks，1743—1820）、天文學家查爾斯·格林(Charles Green，1734—1771）以及瑞典自然學家丹尼爾·索蘭德(Daniel Charles Solander，1733—1782）一行人搭著HMS奮進號從英格蘭普利茅斯出發。這次航程的主要目的是在南太平洋的大溪地觀測金星凌日。皇家學會原擬派出地理學家亞歷山大·達爾林普爾(Alexander Dalrymple，1737—1808）為考察隊的指揮，但礙於船由海軍部提供，而海軍部又要求指揮一位由皇家海軍軍官出任，結果庫克成了最合適的人選。庫克年少時曾於英國商船隊服役，1755年加入皇家海軍後，參與過七年戰爭，後來又在魁北克圍城戰役期間協助繪製聖羅倫斯河河口大部份地區的地圖，戰後也為紐芬蘭島製作多張精細的地圖。就是因為庫克繪製地圖的才能獲得海軍部和皇家學會的青睞，才促成他在1766年被委任為HMS奮進號的船長。同行的約瑟夫·班克斯早年曾在哈洛公學和伊頓公學就讀，1761年，他從其父親那裡繼承了一筆豐厚的財產之後，就四處旅行採集植物標本。班克斯資助了其他七個人加入他，其中包含了原本在大英博物館工作的瑞典博物學家丹尼爾·索蘭德。至於查爾斯·格林則是曾當過皇家天文學家布萊德利的助手，也曾在1763年受經度委員會的指示，與後來擔任皇家天文學家的內維爾·馬斯基林(Nevil Maskelyne)一同前往巴貝多，擔任約翰·哈里森 H4 天文台表測試的監督員，他們的職責包括觀測木星的伽利略衛星以確定當地經度，然後和哈里森兒子保管的機械裝置抵達後比較兩者，以判斷機制的準確性。1764 年秋天，格林返回英國，新任皇家天文學家正是內維爾·馬斯基林。但是沒多久兩人鬧翻了，格林離開格林威治天文臺。有趣的是在金星凌日協會委員會任職的馬斯基林還是推薦了他的前助理，查爾斯·格林，前往大溪地參加觀測活動。
奮進號向西橫越大西洋後，1768年11月在巴西靠岸補給，但是當地葡萄牙當局懷疑庫克等人動機不單純，差點發生衝突，後來總算和平解決。奮進號接著經南美洲南端合恩角進入太平洋，最終在1769年4月13日抵達位於大洋洲的大溪地。此時距離出發已經是八個月之久。抵達大溪地後，庫克船長馬上就決定要在海岸上搭建天文台。因為他認為需要一個比船穩定且能夠提供充足工作空間的觀測平台才能成功執行任務。他將觀測地點設在大溪地北岸的馬塔瓦伊灣(Matavai Bay) 東北端的一處沙洲，並將其命名為金星岬(Point Venus)。他們在抵達兩天後開始搭建堡壘。他們把這個堡壘取名叫金星堡(Fort Venus)，他們首先劃定堡壘的邊界，然後在鄰接海灣的三個邊上構築土木工事，並在上面搭上木柵欄。然後他們用從船上運下的木桶，灌入濕的沙子進一步加固工事。堡壘的東側面對河流。他們還裝上了從船上卸下的大炮，並搭了一個大門。在堡壘內，總共有54個帳篷用作觀測站、工具作坊或廚房來安置船員、科學家與官員。庫克還派了一支由他的副手，扎卡里·希克斯(Zachary Hicks 1739–1771)率領的人馬在島東岸另再搭建觀測站。此時，另一支由另一個副手，約翰·戈爾(John Gore 1730–1790) 領隊的人數上要多出38人的隊伍則在鄰近的埃米奧島（Eimeo）安營紮寨。兩支隊伍都輕裝簡從。到了觀測當天六月三日，氣象條件良好。庫克、格林以及索蘭德分別進行獨立的觀測。由於下次金星凌日要等到1874年，因而觀測結果的準確性就顯得格外重要。
庫克在他的日誌中是這樣記載的：
我們原本以為這一天能夠得償所願：整天萬里無雲，天氣晴朗，我們都能觀測金星經過日輪的完整過程：但我們卻看到金星周圍有明顯的陰影，這對於（四個）接觸時刻的記錄造成相當大的干擾，特別是兩個內切時刻。索蘭德博士、格林先生以及我都觀察到了。我們所記錄的接觸時刻之間的誤差超出了預定的範圍。格林先生的望遠鏡與我的放大能力相同，博士的則比我們的強一些。
由於「黑滴現象」，他們三人都沒能確定金星凌日四個關鍵階段發生的精確時刻。人們原本認為黑滴效應是由金星稠密的大氣造成的，近年來的研究顯示這一效應其實是由地球大氣中的湍流導致的拖尾現象。回到英國以後，皇家學會對於庫克一行人的觀測結果非常失望。不過皇家學會後來發現其他地方的觀測者也都發現金星周圍有類似黑滴的東西，導致不能準確記錄金星進入以及準備離開太陽的時刻。像是威廉·威爾斯(William Wales 1734?–1798)和約瑟夫·戴蒙德（Joseph Dymond，1746-1796）受皇家學會委託前往加拿大哈德遜灣觀測。結果兩人對於金星首次出現穿過太陽圓盤時的首次接觸時間的結果相差 11 秒。這個差異讓威爾斯非常懊惱，威爾斯甚至拒絕向皇家學會報告，一直拖到1770 年 3 月呢。不過他這次探險報告，包括天文結果以及其他氣候和植物觀測結果，讓庫克印象深刻，後來邀請他參加他的下一次探險，這我們等等再提。耶利米·狄克遜(Jeremiah Dixon 1733 –1779)和威廉·巴利(William Bayly ，1737–1810)則是一起航行到挪威去觀測金星凌日。兩人分頭行動，迪克森在哈默菲斯特島，貝利在北角，以盡量減少惡劣天氣阻礙測量的可能性。他們同樣遇到「黑滴現象」。所以非戰之罪，大家都盡力了!
除了英國皇家學會之外，美洲哲學會(American Philosophical Society (APS))在費城建立了三個臨時觀測站，並成立了以戴維·里滕豪斯(David Rittenhouse，1732—1796）為首的委員會統籌觀測。觀測結果於1771年在美洲哲學會會報第一卷中一併出版。里滕豪斯是自學成才的，並以製作美洲第一架望遠鏡而成名。當時美洲殖民地還是大英帝國的一部分，尚未獨立。曾經在西伯利亞觀測上一次金星凌日的法國天文學家讓-巴蒂斯特·沙普·達奧特羅什(Jean-Baptiste Chappe d'Auteroche)和另外兩位西班牙天文學家文森特·德道茨（Vicente de Doz）以及薩爾瓦多·德梅迪納（Salvador de Medina）則是前往新西班牙聖荷西得卡波(現今墨西哥下加利福尼亞州半島頂端的聖何塞德爾卡沃米西翁區)觀測此次金星凌日，這次旅程和觀察一切順利，然而，當考察隊準備返回時，該地區爆發了一場瘟疫（可能是黃熱病）。但觀測結束後不久他們都染上瘟疫身亡。28人的觀測隊伍中只有9人倖存，真慘!另外匈牙利天文學家馬克西米利安·黑爾(Maximilian Hell，1720–1792)和他的助手亞諾什·沙伊諾維奇(János Sajnovics de Tordas et Káloz 1733–1785) 受丹麥國王克里斯蒂安七世的委任，也前往挪威的瓦爾德觀測。任教於海德堡大學的天文學家克里斯蒂安·邁爾(Christian Mayer 1719– 1783 )接受俄國女皇凱薩琳大帝(葉卡捷琳娜二世)的邀請，前往聖彼得堡和尤拉的好友，安德斯·約翰·萊克塞爾(Anders Johan Lexell，1740-1784)等人一起觀測。其他受俄國資助的天文學家則在烏拉爾山地區以及裏海北岸等地觀測。可以說整個歐洲，甚至美洲都動起來了。比起1761年那次，可謂有過之而無不及呢。
這些觀測活動當然不是徒勞無功。在1771年12月發布的《自然科學會報》中，霍恩斯比報告了他利用1769年觀測到的視差值所計算出的地日平均距離，93726900英里。這個結果與現代利用雷達得到的觀測值，92,955,000英里（149,597,000公里），只差了約0.8%。而法國天文學家熱羅姆·拉朗德綜合1761和1769年的兩次金星凌日的觀測數據，算出1天文單位約等於1.53億公里（誤差±100萬公里，約0.65%）。雖然誤差由於黑滴效應的影響，略大於哈雷所期望的1/500（0.2%），但比霍羅克斯得到的數值更精準。馬克西米利安·黑爾也於1770年在哥本哈根發表了他的觀測結果。他的數值是 1.517 億公里（9,430 萬英里）。但他的觀測結果受到了拉朗德等人的質疑。1824年，高斯的學生約翰·弗朗茨·恩克(Johann Franz Encke，1791—1865）利用當時新測定的經度值以及最小平方法，在1761年和1769年的觀測記錄基礎上得出距離1AU時太陽視差為8.5776秒。這個數值在之後25年裡一直是太陽視差的參考值。要等到 1874 年和 1882 年金星凌日以後，美國天文學家西蒙·紐科姆（Simon Newcomb）結合了過去四次凌日的數據，得出了149.59±31萬公里（92.95±19萬英里）的數值才被超越。地日距離是天文學家利用視差決定恆星到地球的重要參數，這場十八世紀的國際合作不僅是史無前例的創舉，也在科學發展過程上扮演吃重的角色呢。
故事並沒有隨著金星凌日任務完成就結束喔。在完成金星凌日的任務後，庫克拆開由海軍部發出的密函，根據上頭的指示展開秘密任務，就是要在南太平洋尋找廣闊且「未知的南方大陸」（就是今天的南極洲）。庫克與奮進號在1769年8月離開社會群島後，向西出發，約莫兩個月後於1769年10月6日抵達紐西蘭。他們是第一批到達紐西蘭的歐洲人。庫克一行在紐西蘭待了五個多月，一直待到1770年3月31日才駛離紐西蘭，繼續往西探索。最終他們在4月19日抵達澳洲大陸東南方海岸（今澳洲新南威爾斯州一帶），這也是歐洲人首次抵達澳洲東岸。在4月29日，庫克與隨員在現稱為科內爾半島（Kurnell Peninsula）的岸邊正式登陸，由於隨船植物學家約瑟夫·班克斯和丹尼爾·索蘭德在該處發現不少獨特的物種，因此庫克把這個地方命名為「植物灣」（Botany Bay）。不料到了6月11日，奮進號在大堡礁一處淺灘觸礁受損，隨後又於6月18日誤入一處河口。一連串事故使得奮進號船身嚴重受損，被迫待在一處海灘（今奮進河河口的庫克鎮港口附近一帶）上進行修理，使得整個航程延誤了將近七個星期之久。奮進號維修過後重新出發，駛經澳洲北端的托利斯海峽，庫克親自證實了澳洲大陸與新幾內亞其實並沒有相連。接著庫克於8月22日在澳洲北端登陸新發現的佔領島（Possession Island），並以英王喬治三世之名宣佈該島與整個新南威爾斯為英國領土。庫克在這一次旅程中一共記錄了超過5,000公里的海岸線。接下來庫克他們沿著馬來半西岸進入印度洋，繞過好望角，最後在1771年七月回到英國。
在這次的航海旅程中，庫克憑藉自己的航海技術、再加上隨船天文學家查爾斯·格林協助、以及運用新出版的《航海曆書》（The Nautical Almanac），讓他能夠準確地測量經度。尤其是透過運用《航海曆書》，他能夠從計算月角距的方法入手，方法是，在日間，他先計算月亮與太陽的角距離，以便從《航海曆書》中判斷皇家格林威治天文台的實際時間；如果在晚間，則可以計算月亮與任何一顆八大星宿的角距離，以同樣判斷出皇家格林威治天文台的實際時間。得出這個時間後，再量度太陽、月亮、或其他星宿的海拔高度以得出所在地的時間，把兩個時間相比較，便可得出所在地的經度。另一方面，庫克在這次的探索旅程中，全程沒有一人因為壞血病而喪命，這在當時是一項少有的成就。庫克在旅途中嘗試不同的方法防止船員患上壞血病，當中他發現預防壞血病的關鍵，是要經常向船員提供充足的新鮮食物，尤其是青檸等含豐富維他命C的蔬果。庫克把這方面的研究成果寫成詳細報告，並提交皇家學會，促使他後來在1776年獲得皇家學會頒授的科普利獎章!他的得獎理由是“在他的論文中，介紹了他在環球航行後期為保護決議號船員健康所採取的方法。他與協會的溝通對公眾來說非常重要”。
不過在坊間，出身名門的隨船植物學家約瑟夫·班克斯則比庫克更有名氣。班克斯甚至一度希望取代庫克指揮第二次的探索旅程，但最終在旅程開始前選擇退出。班克斯退出後，約翰·雷茵霍爾德·福斯特（Johann Reinhold Forster）及其子格奧爾格·福斯特遂取而代之成為第二次旅程的隨船科學家。1772年庫克再次受皇家學會所託，展開第二次航海旅程，探索傳聞中「未知的南方大陸」。這次旅程除了由庫克指揮的HMS決心號（HMS Resolution）帶領外，還由托拜厄斯·弗諾負責指揮伴艦HMS探險號（HMS Adventure）同行。
與上一次不同，這次庫克一路向東，而且還設法靠南航行，以求發現南方大陸，這使得船隊在1773年1月17日創下橫跨南極圈的創舉。可是不久以後，決心號和探險號在同年2月9日於南冰洋因為大霧而分道揚鑣，結果兩船到5月17日才於紐西蘭夏洛特王后海灣（Queen Charlotte Sound）的預定會合點重新會合。在失散期間，弗諾的探險號曾駛往塔斯馬尼亞一帶，而庫克的決心號則駛過紐西蘭南島西南岸。決心號與探險號重新會合後於1773年8月抵達大溪地補給，此後向西進發，10月，庫克一行還到訪了東加，更因島上土著友善熱情而獲庫克稱之為「友誼群島」（Friendly Islands）。決心號和探險號從東加返回紐西蘭途中遇上風暴，於10月30日再度失散。庫克本來與弗諾約定在夏洛特王后海灣會合，但先到的庫克在11月26日決定先行離去，而後到的弗諾在四天以後的11月30日才抵達會合點。未能會合庫克的弗諾唯有指揮探險號啟程返國，但船員在動身起程前與當地毛利人發生爭執，造成部份船員死亡，探險號最終在1774年7月14日返抵英格蘭。
1773年12月，決心號第二度進入南極圈，隨後於1774年1月26日第三度駛入南極圈，並於1月30日成功駛至南緯71度10分離南極洲不遠的海域，成為整個18世紀中航海家所到過最南的地方。可是卻一直沒有看到南方大陸的蹤影。庫克因為天氣環境惡劣而決定折返，尋找神秘大陸的希望因此落空。此後，庫克決定待在太平洋地區，以便南半球夏天來臨的時候可以再度南下探索。1774年11月，庫克的決心號從紐西蘭出發，向東駛經南美洲南端合恩角進入大西洋。橫越南大西洋的庫克在1775年3月21日抵達開普敦桌灣，在當地停留五周以維修決心號的索具後啟程回國，最終在1775年7月30日返抵英格蘭普利茅斯，比探險號足足遲了一年回國。
儘管庫克沒有發現「未知的南方大陸」而令社會大眾失望，但他在第二次航海成功地運用由英國鐘錶匠拉科姆·肯德爾（Larcum Kendall）製作的K1型經線儀製作精細的航海圖，這部經線儀直徑長五英寸（13公分），狀似一個大型的懷錶，是仿照約翰·哈里森的H4型鐘製作。透過運用肯德爾的K1型經線儀，庫克比起以往能夠更快和更準確地測出經緯度，以製作更多更精細和準確的航海圖。而他在航海日誌中更是對肯德爾的K1型經線儀讚口不絕。庫克運用這部經線儀製作了不少相當精確的南太平洋航海圖，這些航海圖一直到20世紀中期仍為航海人士所使用。
庫克返國後於1775年8月9日獲進一步擢升為上校艦長（Post-captain），時年47歲的他還獲准從皇家海軍榮譽退役。這個時候的庫克已不止於為海軍部所賞識，他除了在1776年2月29日當選為皇家學會院士外，同年還獲學會頒授科普利獎章，以表揚他對科學界的貢獻。兩次的航海經歷令庫克逐漸成為英國家傳戶曉的航海家，著名畫家納撒尼爾·丹西爾-霍蘭（Nathaniel Dance-Holland）為他作畫、在上議院的辯論中，他甚至被高門世族譽為「歐洲第一航海家」。雖然如此，庫克沒有沉溺在世間的紙醉金迷之中。1776年，他獲得機會出發前往太平洋，被指派尋找連接太平洋和大西洋的西北航道，庫克在這次旅程負責向東進發，由太平洋前往大西洋，而另一支船隊則從反方向向西進發，由大西洋前往太平洋。在這次旅程，庫克再一次負責指揮HMS決心號，而他的隨員查爾斯·克拉克則指揮伴艦HMS發現號（HMS Discovery）。兩艦在1776年7月12日正式由普利茅斯出發，到了好望角後一路向東，途中於12月24日平安夜發現聖誕島（即吉里巴斯），未幾於1778年1月抵達夏威夷群島，成為歷來首批登陸群島的歐洲人。在夏威夷停留過後，庫克的船隊在太平洋向東北方進發。庫克的船隊駛進今溫哥華島西部的努特卡海峽（Nootka Sound），繼續向北上溯至白令海峽，沿途一邊探索和一邊繪製海岸地圖，並在阿拉斯加紀錄了後人所知的庫克灣。在這次的航海旅程中，庫克為北美洲西北岸絕大部份海岸線繪製航海圖，從此以後，世界地圖才首度確定了阿拉斯加的延伸部份。而俄羅斯以東和上加利福尼亞西班牙聚落以北之間一大片空白的太平洋海岸線，也因為庫克的考察成果才得以填補和連接起來。庫克的船隊在1778年8月8日進入白令海峽，數日後於8月14日駛入北極圈。不過，作出幾次嘗試的庫克始終無法繼續北往，在8月18日，決心號和發現號駛至北緯70度44分的海域，這是庫克在整個旅程到過最北的地方，但也是在這個時候，受到冰山和冰封海面的阻隔，庫克決定向南折返。1778年12月，決心號和發現號駛返夏威夷群島過冬，庫克與他的船員在夏威夷島逗留了大約一個月的時間後，在1779年2月4日重新出發，繼續尋找西北航道。然而，就在出發後不久，由於決心號的前桅損毀，庫克被迫帶領船隊折返，並在2月11日返回凱阿拉凱誇灣修理。但是庫克一行人返回夏威夷島後，島民不單只拒絕補給食物和禁止他們砍伐木材，而且還隨手搶走他們的物品，種種爭執和不和使雙方關係變得緊張。2月13日晚，發現號的小艇被當地島民偷走。庫克起初不以為意，因為這種偷竊行為在大溪地等小島屢見不鮮，於是計劃在翌日到島上捉走部族首領作為人質，然後以此要求島民交還小艇。2月14日清早，庫克帶同一批海軍陸戰隊員登陸凱阿拉凱誇灣，試圖平息事件，但雙方早有成見，再加上彼此誤會對方的暗號，雙方衝突一觸即發。在混亂中，庫克一方由於寡不敵眾，後退到凱阿拉凱誇灣灘頭，他不只是安排同伴登上小艇撤退，而且還留守到最後。就在這個時候，庫克被島民從後打中頭部倒地，他雖然立即起來反抗，但隨即又被按在地上，然後再被島民用亂石擲打，繼而被人刺死。決心號和發現號雖然失去了領隊，最終還是在1780年10月7日返抵英國倫敦，正式為前後超過四年的航程劃上句號。
庫克的一生是大航海時代的鮮活寫照，激烈的國際競爭，開闢新領土的野心，再加上對科學新知的渴求，對未知領域的強烈好奇心，航海家的敢於接受各種挑戰的驚人勇氣，這些要素組合起來，潑灑出人類歷史上難得一見的壯麗詩篇。今天殖民帝國早已煙消雲散，南極北極也不再是神祕的絕境，但是探險家勇敢挑戰未知的身影，還是深深令人感動，您說對嗎?
參考資料:
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封面圖片來源: 由 Michael Lane and James Cook - https://www.rmg.co.uk/collections/objects/rmgc-object-540569 Originally uploaded to en.wikipedia by Jcmurphy on 23 Apr 2005; copied from "Courtesy of the Centre for Newfoundland Studies, Memorial University of Newfoundland, St. John's, Newfoundland.", 公有領域, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=499280
