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探索远离我们居住的地球以外的天空在历史上是件勤奋和令人振奋的事情。自从公元前3000年,苏美尔人发现了太阳、月亮、水星、金星、火星、木星、土星等七大“行星”后的4700年中,从没有人能再有什么突破性的发现(这里不包括彗星)。人们觉得既然已知的行星都能射出光,而如果还存在其他行星,人们应该很容易地发现它们。那么,怎么还能有什么未发现的行星呢?因此,人们就武断地判定再不会有什么新发现了。
很久以前,人们就已知道行星自身并不能发光。古希腊人首先通过对月亮的观测发现,它只是一个不发光的星体。望远镜发明后,人们又利用它观测到金星和水星也不能发光。因此,人们推断,所有的行星都不能发光,而只能反射太阳光。
根据这一推断,可得出这样一个结论:即一颗行星离太阳越远,体积越小,那么它所接收到的阳光就越少,从而反射的光也就越少,我们从地面所观察到这颗行星形体的可能性自然也就越小。如果在土星外侧仍存在其他行星,且这颗行星的体积小于土星,那么,它所反射的太阳光有可能非常暗淡,以至于在地球上无法观测到。此外,行星距太阳越远,那么它公转的速度将会越慢,从而使其隐藏在其他星体后面的时间也就越长。
这一切在如今看来是明显的,但对于当时的天文学家们来说,即使他们拥有天文望远镜这样较先进的设备,仍坚持认为所有行星都能“发出”较强的光,而那些微微闪烁于天际的星体却未能引起他们的注意,他们实际上是完全忽略了那些星体是行星的这种可能性。来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-29.html
1781年,一颗新的行星终于在一个偶然的情况下被发现了,发现者名叫威廉·赫歇耳,一位职业音乐家却酷爱天文学。他一直想拥有一架天文望远镜,但却无力支付高昂的费用,于是他自己动手制作了一架,而这架望远镜的性能竟比当时其他的望远镜倍数都高。就是利用这架自制的望远镜对天空进行观测时,威廉·赫歇耳偶然发现了一颗发着微光的星体,从这颗星体圆盘状的形态来看,极似一颗行星,但最初并未引起威廉·赫歇耳的关注,他本来还以为发现了一颗新的彗星呢,可彗星都拖着一条长长的“尾巴”,而这颗新星的外形又十分明显,并且在天幕中的运动速度又异常缓慢,实际上,这的的确确是人们梦寐以求的一颗新的行星。后来,人们将其命名为“天王星”。它的公转半径约为土星公转半径的两倍,足有28.7亿公里,因此它所反射的太阳光也就少之又少,在地球上几乎无法用肉眼观测到。
第八颗发现的行星是海王星。与天王星不一样,海王星是由数学计算发现的。首次尝试确定天王星的轨道是杰恩-巴普提斯特·德兰博瑞在该行星发现后进行观测的基础上于1790年完成的,但即使是考虑了巨大的木星的引力作用的影响,该轨道也相当不准确。来源:https://www.wzwxpx.com/xwzx/202412-8.html
英国数学家约翰·库奇·亚当斯和法国数学家厄贝恩·勒瓦瑞尔进一步研究了天王星轨道的紊乱问题。亚当斯怀疑有什么东西将天王星从它的轨道上拉开,1845年10月,他将他的计算结果寄给英国皇家天文学家乔治·埃尔瑞爵士,并描述了一颗可能存在的新行星的位置。埃尔瑞并不认识这位年轻的数学家,按照当时的传统,他给亚当斯提出一个简单的数学问题,来测试他的数学能力,但询问没有得到回答,这件事就搁置了下来。这对亚当斯和埃尔瑞都是不幸的,亚当斯的该行星位置计算值仅背离了正确值2度。
与此同时,对亚当斯所作工作并不知晓的勒瓦瑞尔正在致力于同一个问题。不过,他的计算结果离准确值仅相差1度。勒瓦瑞尔在宣传自己的思想上也比亚当斯积极,他在1846年6月出版了自己的工作成果。埃尔瑞手中有亚当斯的计算结果,于是他给勒瓦瑞尔寄去了他的惯常质疑——一则简单的数学题,以测试勒瓦瑞尔的数学功底。当勒瓦瑞尔寄回正确的答案后,埃尔瑞相信他做对了,这是一份有可能存在的行星的真实的计算结果。
埃尔瑞把勒瓦瑞尔的讯息传给剑桥天文台台长查利斯,以便找到被指称的行星。不过,此时找到合用的星图即便不是不可能,也是很难的,精密度阻碍了在预测位置(宝瓶星座)上发现行星。柏林天文台的乔纳斯·加利和海恩瑞克·路德维格·达瑞斯特在查利斯致力于发现这颗行星后一个月,接受了勒瓦瑞尔的请求,于1846年9月23日核查了星座中的这块测试部位。就在那天夜里,加利和达瑞斯特发现了行星盘状物,它就是海王星(Neptune),以海洋的君主命名来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-11.html。
找到了土星轨道以外的行星,进一步激发了天文学家们探索的热情。不过,只是在用去一个世纪的时间之后,人类才发现了目前我们拥有的行星表上的最后一颗行星。
冥王星(Pluto)的发现像海王星一样是一次重大探索,它是在测算和思考年代结束以后完成的。在天王星和海王星轨道的讨论平息下来后,几个天文学家依然相信此事没有结束,尤其是海王星Q一直在受到干扰。包括威廉·H·匹克瑞因和珀西瓦尔·洛厄尔的许多天文学家追逐天文学上的时兴,他们指出,海王星轨迹以外有第九大行星的重力引力存在(今天我们已清楚,许多被指称的紊乱来自原始观测中的误差;另外,当我们对冥王星较近的测量继续显示它比早先设想的规模小时,天文学家们已明白海王星轨道的不规则与冥王星没有什么关系)。
事实上,正是洛厄尔行星扰乱问题的解决导致了冥王星的实际发现。洛厄尔预言了双子星座中的一颗行星,它的质量约为地球的6.6倍,是一颗超越海王星运行轨道以外的“x行星”。洛厄尔在他的亚利桑那天文台(现在位于亚利桑那夫拉格斯达夫Flagstaff的洛厄尔天文台)核查这个未知名的天体达10年,直到他在1916年去世,他一直没能找到行星。
洛厄尔的梦想没有随着这位天文学家的离世而消失,他的3位忠实助手继续开展着他的工作,他们是V.M.斯利夫尔,C.D.朗普兰德和E.C.斯利夫尔。
不过,继续这项探索工作因财产诉讼和缺乏资金陷入了困境,最后,在洛厄尔的侄子罗杰·洛厄尔·普特奈姆的支持下,该天文台在1929年换装了一台33毫米摄像望远镜(劳伦斯·洛厄尔望远镜,现在叫冥王星望远镜),它可将12乘以12度的天空区间拍摄成单张相片。这项探索进而在双子星座开始,但要攻克该星座(它靠近银河的星雾旁)的星体质量关是个大问题。不过希望还在,显微镜中的闪烁情形与18世纪后期摄影术出现时马克斯·沃尔夫发现小行星所用的显微镜中出现的情形相类似。
1929年,在洛厄尔天文台从事搜寻海王星以外行星的是天文学家克里德·托姆鲍,他在V.M.斯利夫尔的指导下工作。由洛厄尔望远镜拍摄下来的配对相片被拿来与闪烁显微镜中的景物进行检测对照,这台显微镜迅速地变换着两幅在不同时间拍摄的同一星体位置的景象,运动中的宇宙天体在固定的星体背景下出现“闪光”,来回跳跃。
冥王星是本世纪发现的惟一行星,引出了一个十分振奋的发现故事。1930年元月23日和29日夜里用洛厄尔望远镜拍摄的图像最为重要来源:https://www.wzwxpx.com/bkjj/202412-145.html。
托姆鲍在他的著作《走出黑暗》(与帕特利克·摩尔合著)中写到:(1930年)2月18日上午,我将1月23日和1月29日的摄影底片放在闪烁对比仪上,从东面那半边开始。这是一个最幸运的决定,否则的话,冥王星不会在1930年被发现。
那天下午4点钟前,我遮盖住那组像对的1/4,在做完了左面一半的水平像带后,我将水平滑动架转动至南北向的中心线(我总是在像对中后拍摄的那张底片上绘出细墨线)。我工作时养成了将它们往左移动的习惯,这样我就不会忘掉在出现中断的时候该怎样处置……我将目镜装置抬升到一个水平像带,在中心线处,我把一颗“三角宝石”指示星置于目镜的小长方形视域内。当向左扫视几个场景后,我将下一场景转动进入视线。突然,我看到了一个1/15视星等的影像弹跳出来,而在迅速交替的视场中又消失。接着我向左3毫米(或0.125英寸)观察别的影像,进行同样的操作。“就是它!”我大声对自己说。那么哪个影像属哪张底片呢?我关闭了相机上的自动闪光灯,使用小的机械控制杆来回转动光闸,右边的影像在先拍摄的底片上(1月23日那次),而在视场的左手是西方。接着,我将光闸转向1月29日的底片进行观察,这一影像出现在其他影像的左边。反向转动也行。如果移位的方向往东,这些影像则都是散乱的,要么就是那些在交替变换状态时碰巧被逮住的两颗各自黯然失色的反复不定的星体的影像。考虑到底片间的间隔,其平行移位表明,该物体远在海王星轨道之外,也许要远出10亿英里!该目标物正是在大约这一距离上位于海王星轨道之外一颗新行星,这一发现于1930年3月13日宣布,约2280公里(最近的测算)大的新行星被命名为冥王星(Pluto),其名取自阴间世界的神话人物。
在围绕太阳的地球和8颗行星中,有5颗可用肉眼看见:水星、金星、火星、木星以及土星。另外3颗行星——天王星、海王星、冥王星若不借助于望远镜则是难以看见的。
水星、金星、地球、火星有时被称为地球类行星。因为它们都相当小,稠密而坚硬。因此,你可以落在它们的表面。而木星、土星、天王星和海王星则是巨型气团,一点也不紧密,就像氢和氦气球一样。假如你想降落在它们的表面,必定会被卷进去,最后被其强大的气流压得粉碎。这些行星叫作木星类行星。而冥王星则根本没有类别。它既小,又遥远,因此难以研究。它可能更近于地球类而不属于木星类。
古时候,人们每天看到太阳、月亮和星星东升西落,仿佛看到一个巨大的圆穹形的“天”绕着大地不停地转动。
公元前4世纪,古希腊哲学家亚里斯多德提出了大地是球形的证据。他说,大地实际上是一个球体,一部分是陆地,一部分是海洋,外面包围着空气。还作了论证,朋食时的黑影是地球的投影,它是个圆弧,可见地球是球体或者是近似的球体。
公元前270年,古希腊天文学家阿里斯塔克曾经测定太阳和月亮对地球距离的近似比值,同时还提出地球绕太阳运转的理论。可异这古代朴素的“日心说”,在那时候却没有人相信。
在欧洲,基督教认为,宇宙万物都是上帝创造的,《圣经》中说,上帝花了6天工夫“创造了世界”。有1天,上帝来到一片空荡虚无、黑黝黝的空间,他把它分为天和地,又创造了光,把光亮和黑暗分开,就有了昼和夜。第2天,又创造了光,把光亮和黑暗分开,就有了昼和夜。第2天,又创造了空气,把天和地之间用空气隔开。第3天,他又把地上的水聚在一起,使海陆分开,让陆地生长出青草、蔬菜和果树。第4天,他创造了太阳、月亮和星星,普照大地。第5天,他又创造了飞鸟和游鱼,使世界更富有生气。第6天,上帝又创造了昆虫、野兽和牲畜,还嫌美中不足,又按照自己形象创造了人,让人来管理世界上的一切。他对自己的杰作感到十分满意,到了第7天,他便休息了,并把第7天定为圣日,也就是人们所说的礼拜(星期日)。
公元2世纪,希腊天文学家说,地球处于宇宙的中心,太阳、月亮和行星,都是围绕着地球转动的。这种“地球中心说”正符合“上帝创世说”的需要,为它提供了“科学依据”。《圣经》成了当时检验真理的标准,谁要是宣传和《圣经》不同的观点,谁就是“异端邪说”,谁就亵渎了“神灵”,谁就要受到宗教法庭的严厉制裁。因此,在漫长的历史时期里,科学真理的传播被禁锢了。
到了16世纪,波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》一书中首先提出:地球不是宇宙的中心,地球和其他行星一样,都是绕着太阳运动的,而地球也在不停地自转着。
哥白尼完成了这部著作后,犹豫了36年才拿出出版。书一出版,即遭到了罗马天主教会的激烈反对。他们宣布太阳中心说是“异端邪说”,烧了哥白尼的书,残酷迫害传播哥白尼学说的人。
意大利思想家布鲁诺宣传和发展了哥白尼的思想来源:https://wanghongming.com/cshi/202501-183.html。他说,地球并不是宇宙的中心,它不过是绕着太阳运行的一个石头而已。空间是辽阔的,宇宙是无限的,星星都是一些遥远的太阳。
教会将布鲁诺送进监狱,罪名是反对《圣经》。布鲁诺坚强不屈,最后却被送到火弄场上活活烧死。
来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-151.html
真理的声音是元法烧毁的。在布鲁诺死后9年,德国天文学家刻卜勒出版了《新天文学》一书,第一次指出行星运动的轨道是椭圆形的,太阳的位置在椭圆形的一个焦点上。
意大利科学家伽利略站在威尼斯的圣马尔谷教堂塔楼上,第一次用望远镜观测浩瀚的天空,发现了哥白尼假设的天文事实,有4个卫星在绕木星不停地转动。伽利略也因此受到迫害。
来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-169.html
真理是扼杀不了的,哥白尼的学说被越来越多的科学家证实来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-96.html。地球照样转个不停。
之后,德国科学家开普勒发现了行星运动的规律,英国科学家牛顿又进一步证明了行星 围绕太阳运行是受到“万有引力”的作用,从而进一步揭示了宇宙的秘密。
现在,人们可以利用巨大的天文望远镜和先进的射电望远镜,对宇宙中遥远的天体进行观察。还可以利用人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等把仪器和人送到宇宙空间或其他星球上,探索更多的宇宙秘密来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-159.html。
通过多年的探索,现在人们知道:来源:https://www.wzwxpx.com/bkjj/202412-10.html
太阳并不是宇宙中唯一的恒星。天空中闪烁着群星,都是像太阳一样能发光的恒星。它们距离地球很远,其中最近的也有4.22光年。(光年是计量天体距离的单位,光每秒传播约30万千米。)
来源:https://www.wzwxpx.com/zhishi/202412-63.html
有些恒星离我们太远,肉眼无法分辨。如果通过天文望远镜观察,可以发现:横贯天空的银河,原来是由许多恒星构成的。这个庞大的恒星集团,大约有1000亿~2000亿颗恒星,构成“铁饼”形,直径约10万光年。人们把这个庞大的恒星集团叫做银河系。我们的太阳系是银河系的一员,距银河系中心约3万光年,与众多恒星一起,围绕银河系中心运动着。
银河系在宇宙中并不是唯一的恒星集团来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-36.html。在银河系外还有很多像银河系一样的庞大的恒星集团,例如仙女座星系、猎犬座星系。我们把银河系以外的恒星集团,叫做河外星系。目前,人类已经发现了约10亿个河外星系,这些河外星系也都在运动着。
银河系和我们现在所能观测到的所有河外星系,被称做总星系。
现在,用射电望远镜已能观测到150亿光年外的宇宙空间情况,但仍没有找到宇宙的边缘。
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