发现海王星与冥王星

我们都知道，太阳系包括八大行星（注：根据2006年8月召开的国际天文学联合会大会的决议，冥王星被视为是太阳系的“矮行星”，不再被视为行星，因此“太阳系有九大行星”的说法不复存在），另外还有许多彗星、流星和小行星。可是，在望远镜没发明之前，由于科技水平有限，人们用肉眼只能看见5颗行星，因此一直认为太阳系中只有5大行星，加上地球一共是6颗行星，以为太阳系的范围就只有这么大。1781年3月，人们发现了天王星。而海王星和冥王星的发现，就与天王星有关。

自从牛顿提出了万有引力定律之后，天文学家根据万有引力定律，就能更加准确地计算行星的运动，预报水星、金星、火星、木星和土星在天空中的位置。不过，这时出现了一个奇怪的现象，人们用万有引力定律来预报天王星的位置时却总是不成功，即天王星的实际运行轨道总是与星历表不相符合。到1845年间，天王星运动出现更为“失常”的现象，它出现的位置常常与星历表有很大的误差。

当时许多天文工作者对天王星的这种怪现象束手无策。是万有引力定律失去了作用，还是观测出错了呢？人们反复核校有关天王星的观测数据，并没有发现什么错误。后来，有人猜想，可能在天王星轨道之外有一颗未被发现的大行星，由于受到这颗行星的强大引力，所以天王星的运行出现了偏差。可是，这颗未知的行星真的存在吗？怎样找到它呢？

19世纪中叶，欧洲两位年轻的天文学家几乎同时攻克了这个难题。他们分别是法国的勒维耶（1811～1877年）和英国的亚当斯（1819～1892年）。

在天文学史上流传着一个在“笔尖上”发现海王星的故事。英国剑桥大学的学生亚当斯于1845年10月就计算出海王星的轨道和位置，遗憾的是，剑桥天文台和格林尼治天文台并不十分重视他的相关报告。

法国天文学家勒维耶于1846年8月底，也独立计算出了“未知行星”的质量、轨道和位置数据。勒维耶将他的计算结果整理出来，并对那颗未知行星的位置作出了预告。勒维耶一方面向科学院写研究报告，另一方面，他还给欧洲一些国家的天文台写信，请求他们用天文望远镜帮助寻找新行星。这一次，天文学界对勒维耶的研究十分重视。当年的9月23日，柏林天文台的加勒先生在看到勒维耶来信的当天晚上就按信中指出的位置，用望远镜进行了认真的搜寻。第二天晚上，加勒发现这颗小星星在恒星背景上的位置发生了一点点移动。由此表明，确实有一颗行星存在。以后其他天文学家经过进一步观测研究，终于证明这颗行星是太阳系的第八颗大行星。这项新发现，给天文学的发展增添了新的一页，人类对太阳系及其范围的认识又进了一步。

自从发现海王星后，一些天文学家曾认为天王星的运动轨道发生异常现象是能够解释的。但海王星的引力真的大到能干扰天王星运行的地步吗？会不会还有其他星体对天王星起着扰动作用？不断有人提出诸如此类的疑问。出身于美国马萨诸塞州波士顿名门望族的波西瓦尔·洛韦尔就坚信，除了海王星，对天王星有吸引作用的其他未知星体一定存在。抱着这一信念，他和其他天文学家从1905年起，在亚利桑那州西南角的天文台开始进行太空观测，希望找到第九颗行星。

他们首先用数学方法将这个未知行星的大体位置计算出来，然后通过天文望远镜拍摄大量夜空照片，根据照片细细地搜寻。他们先在某个夜晚对夜空中某个特定位置进行拍照，几天后再拍下同一位置的另一张照片，接着详细比较这两张照片，以发现任何移动的星体。但每一次的结果都令他们大失所望。

后来，一位名叫克莱德·汤姆勃的年轻人在洛韦尔天文台利用闪视比较镜考察了大量星空的底片。从底片中寻找未知星体并不比大海捞针轻松。然而，耐力极高的汤姆勃居然有所收获。经过5年的艰苦努力，终于完成了对金牛座40万颗星的核查工作。这颗神秘的行星终于在1930年2月，被他发现了。它就是冥王星。

洛韦尔天文台用了将近一个月的时间对其追踪观测，于3月13日，也就是在波西瓦尔·洛韦尔诞辰75周年的纪念日宣布了克莱德·汤姆勃的发现。经认真讨论，天文学家们给这颗新行星取名为Pluto。Pluto的前两个字母PL取自波西瓦尔·洛韦尔名字的前2个字母。另外，它还有地狱之神的含义。

现在人们已经知道，长期的“离群索居”，使冥王星与其他行星显得格格不入。

首先，在太阳系所有的行星里，八大行星的轨道比较规则，冥王星的轨道偏心率则最大。这就是说，只有它是在拉长的椭圆形的轨道上运行，其他外层行星几乎都是在正圆形的轨道上围绕太阳旋转的。冥王星的轨道的倾斜度要比其他行星大得多，其轨道对地球轨道的倾斜角约为17°2′，而海王星的倾斜角要小得多，所以，当它和海王星的轨道相交时，虽然两者与太阳之间的距离相等，一个却远在另一个的下方，它们之间永远不会出现距离小于24亿千米的情况。

其次，它与太阳的距离与洛韦尔和其他天文学家的设想差距很大。冥王星离太阳最近时为43.44亿千米，最远时为74亿千米。它离太阳的平均距离为5.9×10.9千米，只比海王星远30%。其近日点较海王星实际近了1600万千米，即比海王星更接近太阳。它的公转周期是247.7年，其中有20年比海王星更靠近太阳。从1979～1999年间，即在20世纪的最后20年中，冥王星实际已跑进了海王星轨道之内。

另外，人们一直想知道冥王星的体积到底是多少。由于它看上去非常暗淡，天文学家们推测它不会是一个气体巨行星，如果其体积接近天王星和海王星的话，冥王星应该远远比现在亮。

天文学家们对此进行了新的探索。最初，他们推测冥王星与地球差不多大。1950年，天文学家柯伊伯提出，冥王星的直径为5800千米。一些人对这种说法提出了质疑。后来，天文学家们于1965年4月观测到，冥王星十分接近一颗微弱的恒星，却并没有使其变得模糊，人们遂意识到冥王星的体积要比他们想象的小得多。天文学家们还发现，冥王星的亮度的变化很有规律，每6.4天反复一次，说明它每6.4天自转一周——自转周期特别长。

1978年7月，美国海军天文台的克里斯蒂在观察冥王星照片时，发现在冥王星上有个隆起。于是，他又对自1970年以来所有的冥王星照片重新观察了一遍，结果发现这个隆起在有规律地围着冥王星旋转。这个隆起物就是冥王星的卫星。后来这个冥王星的卫星被命名为“卡罗”，取专门把亡灵渡过冥河进入冥府的艄公之意。

人类对太阳系范围的认识随着科学的发展逐步扩大。如果将来有一天发现了冥外行星，那将与发现海王星和冥王星一样，载入天文学发展的史册，人类对太阳系及其范围的认识又会向前迈进一步。