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1700893688 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 现在该是它为自己的“小”付出代价的时候了。
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1700893690 但赫歇耳的这一提议却遭到了很多人的反对。客气的将之视为文字游戏,不客气的则干脆认为赫歇耳之所以这样提议,目的乃是要让自己发现天王星的贡献盖过皮亚奇和奥伯斯发现谷神星和智神星的贡献(看来荣誉有时还真是一种包袱)。也许归根到底,是人们期待新行星已经期待得太辛苦,实在不想失去已经被发现的新“行星”。不过皮亚奇和奥伯斯这两位发现者本人反倒是没有介意,他们同意了赫歇耳的观点(皮亚奇提议用planetoid取代asteroid,但在谷神星和智神星不具有行星资格这点上他并无异议)。
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1700893692 这场早期的行星名分之争并未持续太久。两年之后,1804年9月1日,德国天文学家哈丁(Karl Harding)在火星与木星之间又发现了一颗新天体,这颗新天体很快被命名为婚神星(Juno),它的轨道也基本满足提丢斯-波德定则的预期。这下算是热闹了,在火星和木星之间抢夺行星宝座的天体由两个变成了三个。不过热闹是热闹了,同时却也成为了最终葬送所有候选者荣登行星宝座机会的导火索。正所谓“三个和尚没水喝”,没有新行星虽然令人失望,可新行星太多了却更让人受不了,于是大家逐渐同意了赫歇耳的提议,将这几个小家伙通通贬为了“小行星”〔2〕。后来的观测表明,在火星和木星之间存在着成千上万的小行星,它们环绕太阳组成了一个美丽的小行星带。
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1700893694 不过当时谁也不会想到,某些小行星的名分会在时隔两个世纪之后又起了微妙的变化,这是后话。
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1700893705 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 〔1〕赫歇耳提出的名称是“star-like”,意思是“像星星一样”,形容其小。“asteroid”是这一名称在希腊文中的对应。
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1700893707 〔2〕这一名分之争的完全落幕其实经历了一个较长的时间。直到1852年,还有天文学教材将当时已发现的小行星与行星合在一起(共计23颗),统称为行星。不过这一趋势在那之后便戛然而止。
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1700893713 那颗星星不在星图上:寻找太阳系的疆界 8 轨道拉锯
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1700893715 小行星带的发现对提丢斯-波德定则无疑又是一个很大的支持,同时也填补了行星轨道分布中唯一的空缺。如果太阳系还存在其他行星,那么寻找的范围应该是在天王星的轨道之外,对应于n=7的地方。这一轨道的半径为38.8天文单位。不过,无论天文学家们对提丢斯-波德定则的信心如何爆棚,一个再明显不过的事实是:即便提丢斯-波德定则真的是一个普遍规律(事实上它并不是),它也绝不可能告诉我们太阳系到底会有几颗行星。提丢斯-波德定则中的n可以无限增大,太阳系却不可能是漫无边际的。小行星带由于出现在火星和木星之间的空缺上,因此很多人有理由相信在那里能有所发现。但天王星之外是否存在新的行星,则完全是一个未知数,这使得天文学家们寻找新行星的兴趣在经历了天王星和小行星带的发现之后有所降温。
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1700893717 可惜树欲静而风不止,老天爷看来并不想让天文学家们的日子过得太平静。
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1700893719 天王星被发现之后,摆在天文学家们面前的一个显而易见的任务就是计算它的轨道。这在当时是很受青睐的工作,这项工作几乎立刻就展开了。如我们在第3章中所说,在短短几个月内,萨隆、莱克塞尔和拉普拉斯就各自计算出了天王星的近似圆轨道,这对于确定天王星的行星地位起了重要作用。两年后,拉普拉斯和他的法国同事梅尚(Pierre Méchain)又率先计算出了天王星的椭圆轨道。
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1700893721 计算出了轨道,人们就可以预言天王星在每个夜晚的位置。一颗遥远行星在天空中的舞步居然可以用科学家手中的纸和笔来导演,这是牛顿力学最令人心醉的地方,也一直是天文学家们在艰苦计算之余最大的欣慰和享受,那种惬意的感觉,宛如是在劳作之后品尝一坛醇香四溢的美酒。不幸的是,这美酒在天王星这里却变了味。当天文学家们放下手中的纸和笔,将望远镜指向理论预言过的位置,打算像往常一样欣赏一次理论与观测的完美契合时,这位太阳系的新成员却出人意料地缺席了。
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1700893723 天王星的缺席让天文学家们感到了一丝意外。但他们没有想到的是,这小小的意外竟是他们与天王星之间一场长达数十年的拉锯战的开始。
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1700893725 天文学家们起先并未对天王星的缺席太过担忧,因为天王星的轨道周期长达84年,而当时积累的观测数据只有区区两年,还不到轨道周期的3%,凭借这么少的数据是很难进行精确计算的。那么怎样才能改善计算的精度呢?显然需要更多的数据。可积累数据需要时间,这却是半点也着急不得的。怎么办呢?波德想出了一个好主意,那就是翻旧账,看看天王星是否在赫歇耳之前就曾经被天文学家们记录过。如果记录过,那么将那些历史记录与自赫歇耳以来的现代数据合并在一起,就可以既提高计算的精度,又避免漫长的等待。这个一举两得的好主意没有让波德失望,如我们在第4章中所说,天王星的确在赫歇耳之前就曾被反复记录过,其中最早的记录是英国天文学家弗拉姆斯蒂德(John Flamsteed)留下的,时间是1690年,比赫歇耳早了91年。
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1700893730 英国天文学家 弗拉姆斯蒂德(1646-1719)
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