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德国天文学家波德
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现在让我们回到寻找新行星的宏伟大业上来。细心的读者或许已经从前面列举的行星轨道数据中看出了一个问题,那就是火星和木星这两个相邻行星的轨道在提丢斯-波德定则中分别对应于n=2和n=4,中间在距太阳2.8天文单位的地方缺了一个n=3。大自然怎么会在火星和木星之间留下如此显著的一个空缺呢?这个问题提丢斯在提出他的定则时就注意到了。这个奇怪的空缺似乎是在虚席以待一颗尚未露面的新行星,但当时天王星尚未被发现,太阳系六大行星的观念还根深蒂固,提丢斯未敢在太岁头上动土,于是他猜测那里可能存在一颗火星或木星的卫星〔3〕。这个猜测很大胆,但也很荒唐,且不说如此远离行星的“卫星”能否稳定地存在,即便真有那样的卫星,又如何能用来填补属于行星轨道的空缺呢?这不成了“指鹿为马”吗?更何况卫星的轨道是以行星为中心的,它与太阳的平均距离与相应的行星与太阳的平均距离相差无几,从数值上讲也根本不可能对应于n=3的空缺。波德对这个空缺也很着迷,不过他在这点上比提丢斯略胜一筹,在“借用”提丢斯的结果时,他果断地将提丢斯那破绽百出的卫星猜测改成了行星猜测。
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那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界
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那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 显然,如果提丢斯-波德定则可以信赖,那么寻找新行星的首选战场就应该是火星与木星之间距太阳2.8天文单位的这一神秘空缺。相对于遥远的外行星,这一空缺距离地球可算是近在咫尺,观测起来也相对容易许多。于是天文学家们纷纷将目光汇聚到了那里。
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在那里,他们将会发现什么呢?
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〔1〕当然,这里采用的是现代的表述方式,提丢斯本人的表述是这样的:“将太阳到土星的距离分成100份,那么水星与太阳被4个这样的部分所分隔;金星被4+3=7个这样的部分所分隔;地球被4+6=10;火星被4+12=16;……所分隔。”
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〔2〕直到1772年再版后,提丢斯才用一个字母“T”(他的姓氏首字母)标明自己所注的内容。而到了1783年,不知是否是出于对波德“借用”其成果的不满,他又过分慷慨地将自己发现的这一经验规律归功给了德国哲学家沃夫(Christian von Wolff),其实沃夫只是曾经列出过行星轨道半径的相对大小,并未提出或暗示过任何经验规律。
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〔3〕提丢斯虽然未敢在太岁头上动土,不过比提丢斯更大胆的人也是有的。事实上,早在16世纪末,开普勒就曾猜测过火星与木星之间存在着行星(他还猜测水星与金星之间也存在行星)。在提丢斯之前大约5年,德国哲学家兰伯特(Johann Heinrich Lambert)也曾猜测过火星与木星之间有行星。
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那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 6 失而复得
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星空的浩渺对于没有真正体验过它的人来说是不容易想象的。即便知道了距离,以及大致的轨道平面,即便离地球如此之近,寻找一颗新行星依然不是一件容易的事情,因为行星出现在轨道的哪一段上仍然是未知的。这就好比警察抓捕逃犯,即便知道逃犯一定就在某座城市里,要想抓住依然不是一件容易的事情,因为逃犯躲在城市的哪个角落仍然是未知的。
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当时有意在夜空中抓捕“逃犯”的“警察”还真不少,其中有位叫做扎克(Franz Xaver von Zach)的匈牙利人尤为热心。他曾经拜访过赫歇耳,并从此对寻找新行星产生了浓厚兴趣。自1787年以来,扎克花了整整13年的时间试图寻找位于火星与木星之间的新行星,却一无所获。眼看着“逃犯”将要安然度过18世纪,扎克意识到单枪匹马抓捕“逃犯”的效率实在太低,便决定改变策略。他找了几位运气跟他差不多坏的伙伴商议了一下,决定将新行星的轨道区域分为24块,分别交由24位“天空警察”进行分片搜索。布下这样的天罗地网,无论狡猾的“逃犯”躲在哪个角落都将会难以遁形。老实说,这个分片包干的金点子并非扎克的首创,而是以前就有人提议过,只不过从未付诸实施。
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那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界
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那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 出人意料的是,正当扎克广发英雄帖给欧洲各地的天文学家,抓捕计划已如箭在弦的时候,从意大利的西西里岛(Sicily)忽然传来了“逃犯”落网的消息!勇擒“逃犯”的是一位单枪匹马的“明星警察”,名叫皮亚奇(Giuseppe Piazzi),他当时从事的工作并不是“抓逃犯”,而是“查户口”——为6700多颗星星确定坐标。这是一项枯燥而繁重的工作,为了完成这项工作,皮亚奇一片一片有规律地巡视着星空,在这点上他很像当年的赫歇耳。他这苦力活一干就是11年。1801年1月1日,新世纪来临后的第一天,皮亚奇的望远镜指向了金牛座。这个星座真是天文学家们的幸运星座,20年前赫歇耳就是在这附近发现了天王星,而此刻“户籍警”皮亚奇也在这里迎来了自己一生的一个重要时刻。他对这一小片天区中的50颗星星的坐标进行了记录,第二天,当他对这些星星进行复核时,发现其中有一颗暗淡星体的位置发生了移动!为了确定这种移动不是观测误差,皮亚奇立即对这一天体进行了跟踪观测,结果证实了这种移动的确是天体本身的移动。
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意大利天文学家 皮亚奇(1746-1826)
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1月24日,皮亚奇写信向同事波德、拉兰德(Joseph Lalande)及挚友奥里安尼(Barnaba Oriani)宣布了自己的发现。为了谨慎起见,他在给波德和拉兰德的信中将自己发现的天体称为彗星。毫无疑问,这是一个与赫歇耳将天王星称为彗星同样的错误。不过在经历了天王星的发现后,皮亚奇比赫歇耳要稍稍大胆一点,他在给挚友奥里安尼的信中指出这个天体有可能是一个“比彗星更好”的东西,因为它的运动缓慢而均匀,并且不像彗星那样朦胧。为了最终确定这个天体的性质,皮亚奇决定进行更多的观测,并计算它的轨道。可惜他的观测只进行到2月11日就因病中止了。而这时波德、拉兰德及奥里安尼尚未收到他的信件。等那三位收到姗姗来迟的信件,想要确认皮亚奇的观测结果时,新天体已经运动到了太阳附近,消失在了光天化日之中。
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