海王星,天文学家计算出来的行星_海王星论文

海王星,天文学家计算出来的行星_海王星论文

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1821年有个法国人布瓦德,将1781年以来40年的天王星资料进行一番仔细推算,结果表明天王星总是不能进入开普勒的轨道。他又将1781年以前的观察资料(当时人们是将它错当恒星记录的)再算一遍,又得到另一个轨道。事情又过了10年,即1830年,有人将天王星的轨道再算一遍,却又得到第三种轨道。这一下,已平静了200 年的天文学界又沸腾了,难道哥白尼的假设、开普勒的理论都错了?如果没有,那只有天王星外还有一颗未发现的新星通过引力在影响天王星的轨道。

在宇宙中,这一颗新星会对其附近的另一颗星的运行轨道发生影响叫做摄动。根据开普勒的理论,在当时对已知星计算摄动是不成问题的。但现在要反过来,靠这么一点点的摄动来推算那颗未知的新星就成了大问题,犹如大海捞针,使人望而却步。

1846年8月31 日法国的勒维烈向法国科学院呈报了题为“论使天王星运行失常的行星,它的质量、轨道和现在位置的决定”的论文。同年9月23日,德国柏林天文台的老台长,加勒正在自己的办公室里, 工作人员送来一封从法国寄来的署名为勒维烈的信件。信中说:“尊敬的加勒台长:请你今天晚上,将望远镜对准摩羯座δ星(中文垒壁陈四)之东约5°的地方,就会发现一颗新星。 它就是你日夜在寻找的那颗未知行星,它小圆面直径约3″,运动速度每天后退69″(一圆周角=360°,1°=60″,1′=60″)……”加勒读完信,心里又惊又喜,难道他已观察到这颗新星?他能有这么好的观察设备吗?不然的话他又怎么预言得这么具体呢?天黑时,加勒将望远镜对准该星区,果然发现一个亮点,且与信中所说的位置相差不到1°。继续观察1个小时,测出这颗星果然后退3″。加勒及助手们狂欢拥抱以示庆贺。9月24日到25日又作了进一步的观测,逐步加以确认,几天后向全世界宣布:又一颗新星——海王星发现了。事后月余,加勒赶到巴黎,找到信上署名为勒维烈的人——一个30岁左右的小伙子,迫不及待的说:“你太伟大了,你太了不起了,请参观一下你的设备,勒维烈取出一大摞计算稿纸说:“我是用笔计算出来的”。

“请你介绍一下你的算法?”加勒问。

“其实也没有什么。我研究了一下其它行星与太阳的距离,木星、土星和天王星轨道的半径,差不多后一个半径都是前一个的二倍,就设未知星轨道半径也是天王星的两倍,列出方程求解。算出的结果和观察当然有误差,经过修正、计算、再修正、再计算、逐步逼近”。勒维烈答。

“算了多长时间?”

“我也记不清了,大概有好几年吧”。

“小伙子,有毅力,这颗星终于被你摘去了”。加勒仔细地审查了这堆稿纸,共有33个方程。

发现海王星的消息传开,英国皇家天文台如梦初醒,急忙查找自己的资料,这时才发现。正好也是一年前(即1845年9 月)就有个叫亚当斯的青年计算出这颗新星的位置,于1845年10月提出了这颗未知的新行星所在位置的报告,并且将报告分别送给格林威治天文台台长G·B·艾里和剑桥大学天文台台长J·查里士。但天文台台长瞧不起这个23 岁的无名小卒,根本没有做认真的观察,错失良机,以至在法国人和德国人摘走胜利果实后,查理士于1846年在剑桥大学天文台按亚当斯的报告用目视法找到了这颗新星。事实胜于雄辩,历史不容改写,后来人们还是公允地把勒维烈和亚当斯视为这颗新星——海王星的共同发现者。

海王星的发现,支持了哥白尼的日心说,证明了万有引力定律、开普勒三定律是正确的。后来,恩格斯论及此事时特别感叹地说:“哥白尼的太阳系学说有300年之久。一直是一种假说。 这个假说有百分之九十九,百分之九十九点九,百分之九十九点九九的可靠性。但毕竟是一种假说。而当勒维烈根据太阳系学说所提供的数据,不仅推算出一定还存在一个尚未知道的行星,而且还推算出这个行星在太空中的位置的时候,当后来加勒确定发现了这个行星的时候,哥白尼的学说就被证实了”。

19世纪60~70年代,勒维烈还编制了太阳系中当时已发现的8 颗行星和星历表,在此后的近半个世纪中得到了广泛的应用。

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