筆尖上的行星,兩位天文學家,僅僅憑藉「算數」發現了新行星

2021-01-13 姿勢分子knowledge

1781年,英國著名天文學家威廉·赫歇爾發現了天王星,掀開了天文學的新篇章。人類對於太陽系範圍的認知大幅增加,同時也不禁驚嘆道:原來太陽系不止這幾顆行星!

隨著天王星的發現,新的問題也出現了。當科學家們按照計算出來的天王星軌道尋找它時,卻發現它並不在計算出來的位置上。剛開始,科學家們還在考慮誤差、計算錯誤等等情況。時間長了,他們覺得問題不在於此,一定有什麼未知的機制導致了這個情況。

可是,牛頓力學已經多次在其他行星上證明了它的牢固地位,到底是哪裡出了問題呢?

筆尖上發現的行星

在所有人都大惑不解的時候,有人提出了一個大膽的想法:會不會是在天王星以外還有一顆行星,通過強大的引力幹擾了天王星的運行呢?天王星的發現已經證明了太陽系可能存在著肉眼看不見的行星,有一就有二,我們不能排除太陽系還有其他行星的可能。

(圖片說明:勒維耶)

當時,有一個名叫奧本·勒維耶的人通過大量的計算,推測出了一顆行星的位置,並且興致勃勃地去柏林天文臺,請求那裡的科學家按照自己的計算結果尋找新行星。當時的柏林天文臺對他愛答不理,儘管有了赫歇爾發現天王星的榜樣,但誰也不相信僅僅通過算數就能發現新行星。於是,他們讓一個名叫達赫斯特的學生做這項工作。

萬萬沒想到,達赫斯特在僅僅是為了完成最新星圖的繪製,順便幫勒維耶尋找行星的情況下,還真的發現了一顆行星!1846年9月23日晚上,一顆新行星在望遠鏡的視野裡被捕獲,它所在的位置和勒維耶的計算相差不到1°!就這樣,這顆新的行星僅僅通過計算就被發現,因此被稱為「筆尖上的行星」。

這個消息一經公布,迅速引爆了整個天文學界,也讓許多人為此拍著大腿表示遺憾,因為他們真的只是和發現新行星、青史留名擦肩而過。

約翰·亞當斯:在1843年就完成了同樣的計算,並且請求英國皇家天文學家喬治·艾裡幫忙觀測。後者沒有把這件事放在心上,直到新行星已經被發現,他才回顧亞當斯的計算,發現他們錯過了發現這顆新行星的機會。即便如此,在今天提到這顆行星的發現時,還有很多人把亞當斯與勒維耶並稱;約翰·赫歇爾:天王星發現者威廉·赫歇爾的兒子,子承父業,成為了天文學家。他也計算出了新行星的軌道,並勸說一個名叫詹姆斯·查理士的人尋找。當新行星被發現時,查理士回顧自己的觀測,才發現自己看到過兩次,但都沒有當回事;伽利略:作為首先將望遠鏡對準夜空的人,伽利略曾經兩次描繪過這顆行星,不過當時由於一些天文上的巧合,他把它當成了恆星。不過,新行星發現的時候,他已經去世二百多年了,也沒機會後悔了。

說到這,我想起了一句著名的話:不是因為看見才相信,而是因為相信才看見。正是因為這些人沒有大膽想像的勇氣,他們才錯過了發現新行星的機會。

海王星

相信大家早已經猜到了,我們一直在說的新行星,就是八大行星最遠的海王星。根據觀測,這一顆行星呈現出非常漂亮的蔚藍色,因此天文學家們把它和羅馬神話中的海神聯繫了在一起,也就是尼普頓Neptune,中文翻譯過來就是海王星了。

海王星的蔚藍色,和地球是完全不一樣的,它表面並沒有海洋,而是大氣中的甲烷所表現出的顏色。你可能想到了上一期我們的介紹,天王星也因為甲烷而呈現出類似的顏色。而接下來的觀測表明,海王星和天王星還真的是非常相似。

從直徑上講,海王星是49244公裡,相當於天王星的97%。從質量上講,海王星反而略大於天王星,天王星是它的84.8%,可以說二者十分接近。從大氣成分上講,海王星80%是氫,19%是氦,排名第三的是甲烷,這一點與天王星也非常相似。因此,科學家們也習慣於把天王星和海王星稱為太陽系內的一對雙胞胎。

另外,由於距離太陽非常遙遠,天王星和海王星的表面溫度都非常低。天王星大約是-226℃,而海王星則是-218℃。為了區別於木星、土星的分類氣體巨星,這兩顆行星被歸類為冰巨星。而相比之下,海王星比天王星更加遙遠,距離太陽約45億公裡,是地日距離的30倍。海王星要完成一次公轉,需要164.8年的時間。也就是說,從被人類發現開始,直到2011年它才完成了一次完整的公轉。

太陽系最詭異的衛星

天王星被發現的6年後,其發現者威廉·赫歇爾才發現了它的兩顆衛星。而在海王星被發現的僅僅17天後,英國天文學家威廉·拉塞爾就發現了它的衛星——海衛一。

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