行星的發現史,離不開一個簡單的數列,每項給出一顆行星的軌道!

2020-12-05 艾伯史密斯

人類自從有了科學,這個強大的工具之後,小到細胞的增殖,再到海螺殼上的螺紋,大到天體的運行規律,人們都希望用數學去描述。

偶然的發現——提丟斯-波得定則

在1766年,一位德國中學教師——戴維·提丟斯,偶爾發現行星的一個規律,和幾何學符合得非常好,但當時並未引起人們的注意。

直到1772年,柏林天文臺臺長波得,把提丟斯的發現,歸納成一個數列,引起了人們的注意,現被稱之為「提丟斯-波得定則」:

…………

數列an:

0, 3, 6, 12, 24, 48……

(3之後,數字為前者2倍);

…………

數列bn:

0.4,0.7,1.0,1.6……

(an+4)/10;

…………

其中,把地球軌道半徑看成1,那麼數列bn,就和當時各行星的軌道半徑,符合得非常好,如下表:

在木星和火星之間,顯然存在一個空缺,人們相信這中間,肯定存在一顆未知的行星,並引起了天文學家的極大興趣。

意外的發現——天王星

對n=5對應的行星,科學家經過近十年的尋找,還是一無所獲。

但是在1781年3月,英國科學家威廉·赫歇爾,根據提丟斯-波得定則,在b8=19.6的位置,發現了天王星,而天王星的實際數據為19.2。

這一發現驚動了科學界,人們更加堅定地相信,那個缺失的n=5,肯定存在一顆未知的行星,再次激起了人們尋找的熱情。

三十年的尋找——穀神星

再次經過二十多年的尋找,終於在1801年1月1日,義大利神父皮亞齊,發現了位於木星和火星之間的一顆行星——穀神星。

穀神星的實際軌道半徑為2.77,提丟斯-波得定則給出的數據為2.8,這是一個非常不錯的估計。

後來,科學家在木星和火星間,發現了更多的小行星,這個區域現在稱之為小行星帶,而穀神星是其中最大一顆,不過只能算矮行星。

至此,人們發現的所有重要行星,都和提丟斯-波得定則吻合得非常好,但是誰也無法做出合理的解釋。

筆尖上行星——海王星

雖然早在1612年,大科學家伽利略,就意外觀察到了海王星,並做了記錄。

但伽利略把海王星錯誤地認為是一顆普通星星而非行星,加上條件限制,無法繼續追蹤海王星,所以沒有了後續記錄。

到了1821年,科學家根據天王星的軌道攝動現象,推測天王星外還存在一顆大天體。

又到了1845年,劍橋天文臺臺長約翰·柯西·亞當斯,用數學的方法,根據天王星的攝動規律,粗略推算出第八顆行星的軌道。

經過一番波折和多人的努力,科學家修正了推算數據後,於1846年7月,開始對第八顆行星進行定向搜尋。

2個月後,於9月23日,科學家終於目睹了這顆神秘的行星——海王星。

最後的發現——冥王星

冥王星的發現,也是得益於天王星和海王星的引力攝動現象,於1932年2月18日被發現,不過現在冥王星已經被降為矮行星。

對於太陽系內,所有行星對應的軌道,與提丟斯-波得定則的數據如下:

我們可以看到,後面兩顆行星的偏差比較大,甚至冥王星的軌道,更接近於第八個提丟斯-波得定則的預測。

截至目前,也沒有誰能對提丟斯-波得定則做出合理解釋,更多的人相信這是一種巧合,但是提丟斯-波得定則在歷史上,確實對天文發現起了指導作用。

好啦!這篇內容就和大家分享到這裡,喜歡我們的讀者朋友,記得點擊關注我們——艾伯史密斯!

相關焦點

  • 在太陽系中,一個行星軌道上為什麼只有一顆行星?
    對於行星圍繞恆星運行的情況,在同一軌道上,是幾乎不可能存在兩顆大行星的。對於八大行星,在各自的軌道上運行,都只有唯一一顆大行星;其實在理論上,只要多顆行星所處軌道精確吻合,那麼多顆行星是可以存在於同一軌道上的。
  • 科學家發現一顆奇怪的行星,運行軌道怪異,連天文學家也沒見過
    一般來說,行星的軌道都是呈現橢圓形狀,而且都是相對移動的,普遍都沿著黃道運行。所謂的「黃道」,簡單來說就是行星的軌道,這個詞早在我國古代,就被古代的天文學家給發明了出來,據說首次出現,是我國唐朝著名天文學家李淳風的記載上,他還發明了一個「渾天黃道儀」,用來觀測太陽系中的行星位置。
  • 在一個三恆星系統中,一顆罕見的行星繞一個奇怪的軌道運行
    天文學家已經證實存在一顆距地球1,800光年的三恆星系外行星。在多星系統中擁有行星非常罕見,而該三恆星系統中的行星軌道排列非常奇異,使得該天體顯得特別不尋常。圖註:插圖顯示KOI-5Ab行星在其恆星前通過,背景中還有另外兩個恆星伴星。
  • 銀河系又發現一顆「流氓行星」
    根據科學家的預測,「流氓行星」在宇宙中可能是一個非常普遍的存在,僅在我們的銀河系中,「流氓行星」的數量可能高達數百億,甚至數萬億之多。日前,科學家就發現了一顆這樣的「流氓行星」。》研究論文,科學家日前再次發現了一個「流氓行星」,並且將該天體的名稱命名為「OGLE-2016-BLG-1928」,這是科學家在一個僅持續了41.5分鐘的引力透鏡事件中發現的。
  • 天文學家發現了一個美麗的六顆行星系統,軌道幾乎是完美的和諧
    到目前為止,我們已經發現了數百顆恆星,它們周圍有多個行星圍繞著它們,分散在銀河系各處。每一顆行星都是獨一無二的,但是一個環繞88光年外的HD 158259恆星運行的系統確實很特別。它由六顆行星環繞:「一顆超級地球和五顆迷你海王星」。經過7年的觀測,天文學家發現這6顆行星都在HD 158259軌道上以近乎完美的軌道共振運行。這一發現可以幫助我們更好地理解行星系統形成的機制,以及它們如何最終形成我們看到的配置。
  • 天文學家發現了第一顆圍繞白矮星運行的行星
    天文學家們發現,一顆木星大小的行星正繞著一顆白矮星運行。這一前所未有的發現表明,行星有可能可以在它們的母恆星劇烈的死亡爆發中倖存下來。想像一下,一顆大約和地球大小相當的、昏暗的晚期恆星,每34小時就有一顆巨大的木星大小的行星圍繞它運行,這絕對是一個奇怪的景象。較小但密度更大的天體,似乎控制著視覺上根本不匹配的天體形態。
  • 天文學家新發現:木星可能曾把一顆行星驅逐出了太陽系
    如果你想製造出和我們差不多的另一個太陽系——有中心恆星、巖石行星和氣態巨行星——開始時你只需要一團夠冷夠密的氣體分子雲,它就會在自身重力作用下坍縮。之前幾代恆星會將產出的重元素返還回宇宙中去,所以只要它們的數量足夠多,而你又讓這些新星團在物質最集中的地方形成,你就會擁有所有必要的原材料,來製造一個物質豐富的恆星與行星系統。
  • 天文學家在銀河系深處發現了一顆新行星,它可能是另一個地球
    距離光年還有25,000光,天文學家剛剛發現了一個太陽系的觀測點,它仍然非常接近我們的。研究人員發現一顆行星,在銀河系深處似乎有一個類似地球的外觀。據英國《每日郵報》報導,坎特伯雷大學的研究小組在首次發現主恆星後,在《天文學雜誌》上發表了他們的發現。
  • 冥王星被踢出九大行星之列後,太陽系一個神秘規律再現!
    地球到太陽的軌道半長軸大約是1.5億千米,以這一距離作為一個天文單位,水星、金星、地球、火星、木星和土星到太陽的距離依次是:0.39、0.72、l、1.52、5.2、9.54天文單位。這樣一組數字,是否有什麼規律呢?
  • 中學數學 七年級上冊 行星軌道的發現
    行星如果被看做一個「點」,它在太陽系裡運行時便有它的「軌道」.
  • 科學家們發現一顆新行星,打破常識,讓他們迷惑不解
    然而廣闊無垠的宇宙總是讓人驚訝,威斯康星大學麥迪遜分校的研究者發現了一顆在80光年外的系外行星,它的存在打破了行星位置的常識。這顆行星並不是圍繞正常的恆星在旋轉,它圍繞的是一顆死去的恆星-白矮星在旋轉。為什麼這個簡單的事實會讓科學家們迷惑不解呢?
  • 天文學家推算出「HD 106906 b」行星運行軌道
    據外媒「Engadget」12月14日報導,天文學家通過哈勃太空望遠鏡長期觀察,確認了一顆編號為「HD 106906 b」的行星運轉軌道。據悉,這顆太陽系外行星是一顆氣態巨行星,位於距離地球約300光年的南十字座,其母恆星編號為「HD 106906」,也是迄今為止該母恆星周圍唯一一顆被觀測到的行星。「HD 106906 b」行星的質量大約是木星的11倍,與母恆星的距離大約是650天文單位,即接近970億公裡。
  • 科學家發現比鄰星不只一顆行星,還有一顆6倍地球質量的潛在行星
    那裡有行星存在嗎?行星上面有生命存在嗎?其實天文觀測中已經發現比鄰星系中有行星存在,2016年8月時歐洲南方天文臺宣布在比鄰星附近發現一顆行星!它就是比鄰星b,和地球差不多大小,距離比鄰星只有700萬公裡,比水星到太陽的距離還近得多,然而由於比鄰星是一顆紅矮星,質量只有太陽的1/8,所散發出的光和熱也比較弱,表面溫度只有2800k左右,所以其宜居帶比太陽系更靠近星體,因此比鄰星b這顆行星位於比鄰星的宜居帶中。
  • 恆星滅亡故事:白矮星軌道上發現行星碎片
    距離地球大約410光年遠的地方,一大塊由重鐵和鎳構成的金屬物一直在圍繞著處女座星座的一顆坍縮的恆星運行。 這塊由華威大學的研究人員發現的小天體,被認為是一顆行星的殘餘內核。由於它所圍繞運行的恆星死亡,因此它也被摧毀了。
  • 最年輕「熱木星」帶來行星形成史新見解
    在人類歷史的大部分時間裡,我們基於太陽系中的八大(曾經是九大)行星的研究構建了行星形成和進化的理論。但在過去的25年中,新發現的4000多顆系外行星對此形成了衝擊。「熱木星」(hot Jupiter)是這類遙遠天體中最有趣的一類行星。這些以氣體為主體的行星不僅與木星的大小相似,而且軌道非常接近它們的宿主恆星,公轉一周只需18小時。
  • 美國探測器在太陽系矮行星上發現海洋,專家:或存在生命
    穀神星的發現非常有意思,一名叫丟提斯的中學老師,發現一組數列每一項與當時已知的六大行星(即水星、金星、地球、火星、後來赫歇爾根據這個數列發現了天王星,證明了這組數列的正確性,可是還有一顆火星和木星軌道間的小行星沒有被發現
  • 美國探測器在太陽系矮行星上發現海洋,專家:或存在生命
    這兩天,《自然-天文學》《自然-地球科學》《自然-通訊》最新集中發表7篇有關「黎明號」(Dawn)探測器近探穀神星的行星科學研究論文稱,「黎明號」任務對穀神星的第二次延長觀測結果顯示,穀神星是一個海洋世界。
  • 科學家發現一顆「特殊又熟悉的」類地行星
    據外媒CNET報導,由德國馬克斯-普朗克太陽系研究所的天體物理學家 René Heller領導的一項研究對恆星Kepler-160周圍的行星進行了調查,這顆行星距離地球約3000光年。數據顯示, 可能有一顆稱為 KOI-456.04的系外行星繞著這顆恆星運行,這顆行星可能是一顆類地行星。 該團隊周四在 《天文學與天體物理學》 雜誌上發表了這項研究報告。馬克斯-普朗克研究所將KOI-456.04描述為「不僅僅是另一個潛在的宜居世界」,並稱其恆星發出的光線 「很像我們在母星上看到的日光」。這顆系外行星的軌道周期也與地球相似。
  • 一顆巨大的天體,其運行軌道很奇特,它為尋找第九行星提供了思路
    一些天文學家認為,這顆天體詭異的移動方式是受另一顆尚未觀測到的行星引力所導致的,這顆行星被稱為「第九大行星」,它在更加常遙遠的軌道上運行。 這種情況在太陽系內是少見的 通過哈勃太空望遠鏡的測量,研究人員得以描繪出這緩慢的軌道,對比我們的太陽系就會發現,所有行星大致都位於同一個平面上
  • 為什麼原本是行星的冥王星,被取消行星身份,變成了一顆矮行星?
    除了地球之外,還有五顆行星是肉眼可見的,他們是水星,金星,火星,木星和土星,在17世紀末,天王星被發現了,這次當時是革命性的,因為沒有人認為在可見的五顆行星之外,還可能有更多的行星,自從它被發現後,越來越多的候選行星被發現,比如穀神星,灶神星和帕拉斯,他們都被發現在我們現在所知的小行星帶裡。