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寻找冥王星

已有 2294 次阅读 2021-11-14 20:32 |系统分类:人文社科



寻找冥王星


文 / 杨天林(本文源自作者的科普著作《天文的故事》,科学出版社2018年12月出版)


    


    发现海王星之后,天文学家仍然不明白天王星运动轨道的歧异。因为它依然从计算的轨道上扯出了一点点,还包括海王星运动轨道的某种异常现象。美国天文学家洛韦尔(Percival Lowell1855-1916年)认为,这一定是由于海王星之外还存在另外一颗行星,正是因为它的摄动才导致了天王星和海王星运动轨道的歧异。

洛韦尔根据这颗行星对天王星和海王星的影响计算了它在天空中的可能位置,洛韦尔当时并不清楚,他要寻找的那颗行星实在是太小了,以至于它对天王星和海王星运动轨道的摄动也很微弱,这是造成他计算不可靠的重要原因。尽管如此,洛韦尔决心还是很大,他致力于寻找这颗未知行星(他称之为X星),但最终未果。

一位叫皮科林(William Pickering1858-1938)的美国天文学家也预言过太阳系第九大行星的存在。不过他的预言也仅仅停留在预言阶段,因为他做出预言的依据(数学计算)也存在一定问题。

晚年的洛韦尔非常寂寞,探索宇宙的热情也一落千丈。这主要是因为他的预言(包括火星运河、季节更替和智慧生命的预言)逐一落空。梦想没有成真,是一个人灵魂深处真正的失败。1916年,洛韦尔带着无尽遗憾离开人世。他不知道,他的接班人正在走来。

16年后,美国天文学家汤博Clyde Tombaugh1906-1997年)将不同夜晚拍摄的星空各部位的照片逐一进行比较,以寻找在固定位置的星星背景中移动的物体,1930218日,汤博终于从这些照片中找到了人们盼望的冥王星,也算是对洛韦尔和皮科林当初预言的一个安慰

虽然皮科林当初预言海外未知行星的计算不可靠包括洛韦尔的计算),但皮科林用照相的方法去搜寻这颗遥远行星的主张启发了汤博皮科林认为,每隔几天就对同一天区进行拍照,有位置移动的天体就会从前后两张底片上找出来,就能够辨认出未知行星。

来自堪萨斯州一个小农庄、只有中学文化程度的汤博从小喜欢看星星,由于家境贫寒,汤博自制了一架望远镜进行天文观测。一个偶然机会使他来到洛韦尔天文台,成为天文台的一名观测者。汤博非常珍惜自己的这份工作,利用自己制作望远镜的技术和经验,帮助天文台装配了一架33厘米的反射式天体照相仪

由于预言的未知行星位置很不可靠,汤博只能沿黄道带有计划地系统拍照。19301月的那些夜晚是汤博的不眠之夜,因为他拍摄到双子座附近的天区有一颗未知的新行星。这正是天文学家洛韦曾经预言过的太阳系第九颗大行星。汤博利用闪视比较仪(Blink comparator),有计划的对不同夜晚巡天拍摄的同一天区星空的照片进行比较,以寻找在星空背景中移动的天体。

1930218日,汤博在上个月(即1月)18日与23日在双子座天区拍摄的两张照片的对比中发现了那个在星空背景中移动的天体。为了谨慎起见,天文台的几位资深天文学家和斯莱弗台长立即对该天体作进一步的观测证实,结果确实是这样。

1930313日,洛韦尔天文台正式对外宣布发现了一颗海外行星,它成为太阳系第九大行星。这一天正是洛韦尔诞辰75周年,而在149年前的同一天,德国天文学家赫歇尔发现了天王星。真的是无巧不成书啊。

一时间,给这颗新星命名成了全世界关注的热门话题,专业天文学家和业余天文爱好者提出的候选名称越来越多。几个星期后,洛韦尔天文台经过慎重选择,决定用罗马神话中地狱之神的名字普鲁托Pluto命名这颗行星。让人侧目的是,提出这一名称的是一个对古希腊罗马神话感兴趣的11岁英国小女孩。在汉语中,就把Pluto译为冥王星。

冥王星的发现使美国科学界为之一振,在沉寂了很多年之后,美国天文学家终于找到了属于自己的科学自豪感,大概同时也找到了一种文化自豪感吧。

发现冥王星是汤博一生最重要的贡献,由于这一贡献,堪萨斯大学北亚利桑那大学授予他天文学学位,对一个只有中学文化程度的年轻人来说,这就是一个梦想和理想的实现。1955年,汤博来到新墨西哥州立大学,在那里任教直到退休。除了冥王星之外,汤博还发现了14颗小行星。其中有一颗小行星以他的名字命名。

1997117日,汤博去世。

2006119美国国家航空航天局(简称NASA新视野号New Horizons探测器开始了飞往冥王星的旅程,这一年也是汤博100岁诞辰。飞船上除了满足研究所需要的科学仪器外,还搭载了汤博的部分骨灰,算是对这位天文学家的最好纪念。

新视野号探测器的神圣使命是解开冥王星的神秘面纱和探索冥王星轨道以外的天体,之后将飞往太阳系边缘,在奥尔特云际之间徘徊

奥尔特云(Oort cloud)是处在太阳系边缘、却包围着太阳系的一层云团,距离太阳约50,000100,000天文单位,最大半径差不多一光年,这个距离相当于太阳与最近的恒星比邻星距离的四分之一。天文学家普遍认为,奥尔特云是50亿年前形成太阳及其行星的星云的残余物质,那里有许许多多不怎么活跃的彗星

在那里,汤博或许会看到许多奇异的宇宙景观。有一天,新视野号探测器终会飞出太阳系,成为宇宙深处孤独和寂寞的探索者和巡游者。汤博非常幸运,因为那很可能是一个人生命的最好归宿。


 

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