海王星的发现
海王星是太阳系九大行星之一,按距离太阳的远近(由远及近)排列为第八颗星,要借助望远镜才能看到。海王星绕太阳公转一周大约要164.8年,它的一年比地球的一年长得多;它的自转周期为22小时左右,也有一年四季的变化。那么海王星是怎样被发现的呢?
1781年,英国的威廉·赫歇耳用望远镜发现了天王星,这之后,天王星曾多次被人观测,积累了许多观测资料。
1821年,巴黎天文台的数学家布瓦尔,根据新旧的观测资料,对天王星的轨道进行了计算,并发布了天王星运行表,他的表对于1781~1821年间的预测与实际观测非常符合,但对1781年以前的计算与观测就不太符合。到了1830年,天王星的观测位置与星表上的预测就不符合了,到1845年,这个偏差在黄经度上达到2°之多。这是怎么回事呢?
本来,一般行星都是依据万有引力的原理,沿轨道移动。如果根据观测资料,太阳与行星之间的引力相等,完全可以准确地计算出行星的轨道,布瓦尔也是这样进行计算的。
布瓦尔根据新旧资料进行计算,多次反复检查,计算并没有错误。
布瓦尔苦思冥想,“难道是天文台的观测有错误,这么多有经验的学者反复多次观测,应该没有问题。也许近年的观测资料有误?也不可能,计算经反复检查,也没有任何问题。难道是万有引力定律有问题?不,绝不可能。”
天王星的轨道成为19世纪天文上的一个“谜”,多少年来,许多科学家下了很大功夫,但仍没有人能解决。
出版一本正确的行星运行表,这是天文台的责任,这不仅是一个科学研究问题,也是关系到解决航海人员确定时间以及在地球上的位置等航海的需要问题。
于是,巴黎天文台台长阿拉贡对青年数学家勒维烈提出了要求:“勒维烈先生,赫歇耳发现天王星已经64年了,可天王星的轨道一直没有弄清楚。布瓦尔的计算结果与实测差距愈来愈大。看来,必须考虑重新计算。您可否立项进行研究呢?”
勒维烈迎接了这个挑战,这一年,正是1845年,勒维烈开始了新的研究课题。
勒维烈想:“布瓦尔的计算应该不会错的,牛顿的万有引力定律也绝不可能有问题。莫非在天王星之外还有一个未发现的行星?因其距离遥远,对于土星没有显著的影响,而对于较近的天王星,有时可以扰乱其运行的轨道。”
勒维烈逐渐坚定了这个想法,开始了新的计算。
与此同时,英国剑桥大学数学系学生约·亚当斯,从格林威治天文台台长艾利的《最近天文学》一书中,得知天王星轨道之“谜”,他综合当时天文学家对天王星轨道计算的情况,认为一定有一颗尚未发现的行星存在,新行星的引力影响了天王星轨道,绝不是万有引力定律和观测资料的错误。(www.xing528.com)
亚当斯从艾利那里借来了全部观测资料,干劲十足,信心百倍地开始了计算工作。
经过反复地计算,于1845年10月,亚当斯完成了计算,他把计算结果呈交给格林威治天文台台长艾利,希望借助于大望远镜找到这颗行星。
但可惜的是,思想保守的艾利只说了一句:“年轻的大学生,太富于幻想了。”就把亚当斯的研究成果放进办公桌了。
1846年6月,法国的勒维烈发表了他的研究成果,其中一篇论文引起了天文界的广泛重视,论文题目是《论使天王星运行失常的行星,它的质量、轨道和现在位置的确定》。
海王星与天王星是一对“孪生兄弟”
当艾利看到这篇论文后,马上想起了亚当斯的计算,忙从办公桌里找出来,两份资料核对后,发现勒维烈的预算位置和亚当斯的预算位置,居然惊人的一致。
惊异万分的艾利,马上把情况通知了剑桥大学的天文学者,剑桥大学的大型望远镜开始在天空搜寻这颗新行星。从7月29日到9月4日,围绕亚当斯和勒维烈的提示方向进行探寻,结果却一直没有发现。
9月23日,德国柏林天文台的加勒收到了勒维烈的一封来信,信中详细介绍了新行星的位置。
当天晚上,加勒通过望远镜在勒维烈预告新行星出现的位置只差52'的地方,找到了这颗新行星,由于在大望远镜中这颗行星呈现淡蓝的颜色,不免让人想到蔚蓝色的大海,于是人们就用罗马神话中的海神尼普顿的名字命名它,译成中文就是“海王星”。
这颗新行星是由理论计算预测的,这在天文学史上还是第一次。巴黎天文台台长阿拉贡说:“天文学家有时偶而碰见一个动点,在望远镜里发现一颗行星,可是勒维烈先生发现的这颗新的天体,却不是在天上瞥见的,他在他的笔尖下便看见这颗行星了。”
因此,也有人把海王星的发现称为是“笔尖下的新发现”。
今天,大家认为,海王星是由法国的勒维烈和英国的约·亚当斯共同发现的。
海王星的发现,是摄动理论一个最有名的成就,它反映了牛顿力学在更大的宇宙尺度上,也是正确的。
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