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寻觅新行星的问题现在成立了。剑桥大学的查利斯（Challis）在那一星区中作了很彻底的观测。在这里我必须说明一点：在那个没有计算机、没有光谱分析仪，甚至没有像样的摄像设备的年代，用那种简陋的工具来从周围无数恒星中但凭目视的望远镜来寻找出一颗那样微小的行星并不是件容易的事。而必须先反复确定若干次尽可能的多数星的位置，为的是由比较这些观测才能确定其中是否有一颗移动了位置。
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当查利斯正进行这工作时，勒威耶写了一封信给柏林天文台的伽勒，告诉他这颗行星在恒星中的被推定的位置。恰巧那时柏林的天文学家正好完成了一幅部分天空的星图，而该行星就被推定在这部分天空中。因此就在接到信的当天晚间，这些天文学家就拿起星图到望远镜下，想找找看是否望远镜中有不见于星图中的物体。这物体不久就被发现了，而且把它的位置和周围恒星一比较，仿佛它也有轻微的移动。但伽勒的为人是异常谨慎的，他要等第二天晚间来证实他的发现。第二晚发现那颗星已移动了很多，竟丝毫不容置疑了，于是他写信给勒威耶说这颗行星确实存在。
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这新闻传到英国以后，查利斯就去检查自己的观测，发现他实际上已经将这颗行星观测过两次。不幸他未曾把自己的观测比较研究，以致等到人家在柏林认出之后才知道。天文学家将发现海王星的荣誉给了勒威耶和亚当斯两人。
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海王星的卫星
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不用说这颗新发现的行星是要被全世界的天文学家所观测了。拉塞尔不久就发现海王星有一颗直径约有2 700千米的卫星陪伴着。
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这颗卫星离海王星约35.5万千米，几乎跟月亮离地球差不多。可是它的公转周期只是5天21小时，这表示海王星的质量比地球大17倍。
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这颗卫星自东而西旋转，轨道近圆形，向海王星赤道倾斜20度。在约600年间，这轨道不改倾斜度，向东方轻移一周。这种退行是由于海王星赤道部分的隆起。关于这退行速度的观测使我们能算出海王星赤道部分隆起的多少，这个量却小得不能从望远镜中所现出的遥远的海王星的小圆面上断然看出的。
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同天王星和木星一样，海王星的光环十分暗淡，但它的内部结构仍是未知数。人们已命名了海王星的光环：最外面的是亚当斯（Adams），它包括3段明显的圆弧，已分别命名为自由（Liberty）、平等（Equality）和互助（Fraternity），其次是一个未命名的包有加拉蒂（Galatea）卫星的弧，然后是莱弗里（Leverrier），最里面暗淡但很宽阔的叫盖尔（Galle）。
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图54 海王星和海卫一
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通俗天文学：和大师一起与宇宙对话（全彩四色珍藏版） [:1700937114]
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第十章 曾经的大行星冥王星
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海王星的发现，应该说是完全归功于数学和物理学的威力。可是，即使把海王星的引力算上，天王星的行动还是不怎么规矩，甚至连海王星自己的运动也显得有些淘气。
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尽管理论计算得出的轨道与观测得到的位置之间的差异已经非常小了——实际上已经小得使许多天文学家认为，如果还有未知行星存在的话那就太不可靠了。如果有新行星存在，搜索和观测起来会变得更困难，因为一则天王星和海王星由于这未知行星引力而造成的运动误差太小，二则新行星在望远镜中也一定是暗淡不明的物体。
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在亚利桑那的天文台中的罗尼尔一直在努力想解决这个问题。他计算出了可能存在的海王星外的那颗神秘行星的轨道，以后他和罗尼尔天文台的其他天文学家就开始用望远镜搜寻。这搜寻用的是摄影方法。先对推定新行星存在的一块天空拍摄一些照片，过几天再在同一区内摄取另一些照片与先前拍摄的相比较，用来确定有没有恒星改动了位置。如果有，这就绝不是颗恒星，只是行星，如果走运的话，也许就是正寻找着的行星。
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遗憾的是，罗尼尔没有等到冥王星发现的那一天，他于1916年离开了这个世界。但这搜寻却依然继续不断。其中有过许多次的欢呼和失望，因为有许多在火星和木星之间的小行星让观测者们误以为是那颗神秘的海外行星——观测者们在搜寻的过程中曾发现照片上有许多移动的物体，但过些时候又被证明是小行星而不是天文学家努力搜寻的行星。1930年1月间，照片中又出现了一颗移动物体，而且它移动得很慢，按照这速度来看，足够得上比海王星更远的行星的资格。这出现在双子座的δ星附近的神秘物体究竟真是所寻找的行星，还是另一颗让人空欢喜一场的小行星呢？时间会告诉我们的。于是，从那天起这物体就在千万里外无数目光的注视下，一夜接一夜地经受住了热心的守候——它并不加快运动！搜寻完成了。新行星发现了。这发现是在1930年3月13日宣布的，发现者是汤博（C.W.Tombaugh）。
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接着就在旧天空照片中仔细寻找新行星发现前的记录。找出了好些幅，一直回溯到1919年。这种有价值的记录发现就给了我们计算行星轨道必需的东西：它绕太阳公转的周期是249年，而对太阳的平均距离约为地日距离的39.6倍。
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平均说来，这颗海王星外的行星是在海王星外14亿千米。但是它的轨道离圆形还远得很——其曲率比其他任何主要行星都更大——竟切入了海王星的轨道。那么，这两颗遥远的行星有没有碰撞的危险呢？经过计算，答案是绝对没有。因为这颗新行星的轨道非常倾斜，尽管它离太阳有时比海王星更远，有时却更近，但它们两者之间的最小距离却足足有3.66亿千米。
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图55 冥王星的轨迹
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新行星定名为冥王星（Pluto），这有两层意义：一则这名字的前两字母PL正好是罗尼尔（Percival Lowell）的缩写，罗尼尔是亚利桑那的弗拉斯塔夫的罗尼尔天文台的创立人，这次发现就在那天文台上；二则命名的人以为冥王正是更外面的黑暗世界的王——但其原意是阴曹地府的王，而那儿却不见得特别黑暗。也许另一个天文学家提出的“海后星”（Amphitrite）更好些，因为那是海王的妻子。“冥王”的名字就可以留给也许还存在的更远的行星了，但这只是小事而已。
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可是冥王星自身情形怎样呢？它的大小和质量倒更像地球而不大像它那些近邻的巨人行星。它是只在大望远镜中才可看见的黄色星球，也是唯一一颗还没有太空飞行器访问过的行星。（美国国家航空航天局于2006年1月19日发射空间探测器新视野号，计划对冥王星及柯伊伯带进行探索，探测器预计在2015年7月抵达冥王星。）它的表面以及它的大气的详情现在还属未知之列。冥王星可能像海卫一一样是由70%岩石和30%冰水混合而成的，地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮、少量的固体甲烷和一氧化碳，大气可能主要由氮、一氧化碳及甲烷组成。有一点却是一定的，那儿的温度一定非常低——低得绝不允许生命存在。在冥王星上观察，太阳只是一大光点，光度不过比我们的满月之光大300倍罢了。毫无疑问，那儿绝对不会是生命繁衍的乐土。
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可是现在这故事最有趣的一部分来了。由照片的研究一发现新行星的存在，天文学家就马上着手计算它的轨道与大小。结果证明它非常小。那么难道它的存在可以如罗尼尔猜想的引起天王星运动的变化吗？平常人可以猜，但细心的计算却可以给我们一个确定的答案。这种工作的最大部分是由我们的关于这方面的最高权威——耶鲁大学（Yale University）的布朗教授（Prof.Er est W.Brown）担任了的，他的研究给了一个确切的答案。他发现冥王星给天王星的影响很小，小得如他所说“不能像罗尼尔那样由它加于天王星的影响而计算推断出它的存在”。罗尼尔的计算只有理论的趣味了。他的实际功劳只是用他的私产创立并且辅助了一座天文台，这天文台参加了普通的天体摄影研究，又为了发现新行星而刻意检查拍摄的照片。在他死后好久，这特殊物体才被找到。
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虽然冥王星的发现经过近乎传奇，但是它的大行星的地位只保持了70余年。在2006年8月24日的第26届国际天文学联合会（IAV）上，经投票，否定了冥王星是大行星。这样，太阳系的大行星又减为8颗。不过无论人们如何决定冥王星的地位，都改变不了它运行的轨道和方式。
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