冥王星是怎麼被發現的,你知道嗎?
(作者/劉博洋 )
俗話說:「上知天文,下知地理」,在以前,通曉天文和地理一直被人們認為是博學的象徵,而就天文學本身而言,它也是一門神秘、有意思的學科。因此,每年青少年高校科學營,北京大學分營都會承辦天文科學專題營,帶營員們探索日月星辰。
今天我們也來走進天文學,了解一下人們發現冥王星背後的故事。
冥王星,圖片來源網路
發現海王星和天王星
古人很早就注意到,天空中除了似乎恆久不變的無盡星場,還有那麼幾個不老實的「漫遊者」 — 行星。東漢時期發明地動儀的天文學家張衡在《靈憲》中曾寫道:「凡文耀麗乎天,其動者七,日月五星是也。」這裡提到的「五星」就是我們熟悉的幾顆太陽系大行星:水星、金星、火星、木星和土星。在人類歷史長河的大部分時間,這五顆行星(在「日心說」大行於世之後)再加上地球,是人們對太陽系行星家族的全部認知。
直到1781年,一個名叫威廉·赫歇爾的德裔英國天文學家,用他自製的反射式望遠鏡,發現了一個淡藍色、具有行星般小圓面的新天體, 起初他以為這是一顆彗星,然而他的天文學家朋友圈中,很快就有人指出,這顆新天體的軌道幾乎是正圓,而它的軌道比土星還遠 , 這是一顆新的行星!這是在「日月五星」之後,人類第一次發現太陽系的新邊疆。這顆新行星,被人們以希臘神話中主管天界的神明之名命名為「天王星」。
轉眼過了半個多世紀,天王星自發現以來,繞太陽公轉也差不多一周了。人們發現,天王星在天上的位置,似乎總與牛頓力學預報的不大相符 ,是牛頓錯了么?人們並不這樣認為。英國數學家約翰·亞當斯和法國數學家奧本·勒維耶在1846年夏天幾乎同時發表文章,指出天王星運行的「異常」,應該是由其附近另一個還沒有被發現的行星對它的引力影響導致。他們分別計算出這顆未知行星的可能位置,提請各天文台在預測範圍內觀測尋找。果不其然,只用了幾個月的時間,新柏林天文台就在這年的9月在預測區域附近發現了這顆「筆尖上的行星」——它被命名為「海王星」。
湯博發現冥王星
海王星的發現,讓牛頓力學 「偉大、光榮、正確」的形象更加深入人心。人們不禁期待, 太陽系中會不會還有更多的行星等待人們去發現?又是半個多世紀。20世紀初,一個土豪天文學家帕西瓦爾·羅威爾認為, 海王星的軌道也跟預測的不大一樣,他斷定在海王星之外,還有一顆尚未被發現的 「X行星」 。這位曾經率先發現火星上有「運河」 一樣的溝塹、引發科幻文學 「火星人」 幻想狂潮的土豪大叔,建立了自己的 「羅威爾天文台」 ,開始認真搜尋起來,遺憾的是,直到去世他還沒有找到。同一時期,另一位美國天文學家威廉·皮克林也基於同樣的理由,預測海王星之外他所謂 「O行星」 的存在,然而他動用美國威爾遜山天文台的望遠鏡進行搜尋,同樣一無所獲。
帕西瓦爾 · 羅威爾
羅威爾去世十年之後,羅威爾天文台接到了一封年輕人的來信。來信者名叫克萊德·湯博,是美國堪薩斯州一個20歲的農家孩子。他16歲失學,其父親為了讓他繼續自己的天文理想,打工為他掙出造一架望遠鏡的錢。湯博給羅威爾天文台寄去的信,就是用這台自製望遠鏡觀測描繪的月面和行星畫像。這封信,為湯博換來了羅威爾天文台的一份工作——繼承羅威爾的遺願,繼續搜尋「X行星」。
湯博用一台口徑33厘米的望遠鏡對天空中各個可能位置拍照,並用一台「閃視比較鏡」對觀測結果進行觀察。在這種閃視比較鏡下,切換兩張同一天區先後相隔幾天拍攝的照片時,人眼對位置固定不動的恆星並不敏感,卻容易發現其中個別位置發生顯著變化的小亮點——它們就是行星、小行星、彗星等太陽系天體。
1930年2月18日,湯博迎來了他一生中最閃亮的時刻:在雙子座境內的黃道附近,一個在幾天之內顯著移動的光點引起他的注意。經過計算,這是一顆比海王星更遙遠的行星,羅威爾苦苦追尋的「X行星」或許就是它,而它也就是冥王星了。
怎麼樣,同學們現在知道冥王星是怎麼被發現的了吧!天文學是一門很高深,能滿足你好奇心的學問。如果你喜歡天文學,對宇宙充滿好奇,喜歡探索未知,那麼不妨到天文學專題營體驗和感受一番。
本文來源《知識就是力量》雜誌
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