爲什麼海王星的發現是個意外?

洪俊毅

作為八大行星中的遠日行星,海王星向來以“筆尖下的行星”著稱,的確,海王星是目前唯一利用數學計算及物理規律預測而非有計劃的觀測發現的行星 。然而,鮮為人知的是,歷史上對海王星的首次觀測卻是由我們熟知的意大利天文學家伽利略完成的:伽利略在1612年12月28日首度觀測並描繪出海王星,並於1613年1月27日完成了二次觀測。然而令人惋惜的是,因為觀測到的海王星過於接近木星,而且海王星距離遙遠,相對於背景星空的移動很小,當時的望遠鏡無法分辨出圓面,伽利略的這兩次觀測都誤認海王星是一顆恆星。

海王星是太陽系內體積第四大、質量第三大的行星。海王星有著太陽系最強烈的風暴(測量到的風速高達2100km/h)。海王星因為距離太陽最遠,所以是太陽系最冷的地區之一,其雲頂的溫度為-218 ℃ 。儘管如此,海王星有著一個熾熱的內部,海王星核心的溫度約7000℃。由於海王星的大氣層以氫和氦為主,還有微量的甲烷,因此它散發出熒熒的淡藍色光,西方人用羅馬神話中的海神——“涅普頓 ”的名字來稱呼它,在中文裡,把它譯為海王星,它的天文符號(♆)為海神所用的三叉戟。

海王星也有光環,總共包含5個主要的行星環,這些環最早是由天文學家帕特里斯·布歇、萊因霍爾德·哈夫納和讓·曼弗雷德在1984年觀測海王星掩星時發現的,而這些環的第一張照片是由旅行者2號探測器拍攝的。這5個環後來分別以對發現海王星作出重大貢獻的5個人命名:最外面的是亞當斯環 ,亞當斯環擁有五個明亮的環弧,分別被命名為博愛、平等1、平等2 、自由和勇氣),其次是阿拉戈環 ,阿拉戈支持勒維耶對天王星運動反常的研究,這一研究導致了海王星的發現),然後是拉塞爾環 ,拉塞爾在伽勒觀測到海王星僅僅17天之後就發現了海王星的最大衛星海衛一),接著是勒維耶環 ,最裡面暗淡但很寬闊的叫伽勒環 。

自1846年9月23日被發現,迄今只有美國的旅行者2號探測器曾經在1989年8月25日掠過海王星。除了圖像數據之外,旅行者2號航天器還發現了一個相當於歐亞大陸大小的大黑斑;這個颶風系統最初是完全黑暗的,但在"旅行者"接近過程中,一個明亮的核心逐漸形成,並且出現在大多數最高分辨率的圖像上。然而隨後在1994年11月2日,哈勃太空望遠鏡拍攝海王星時,人們卻驚奇地發現大黑斑消失了,這更增加了這顆淡藍色的行星的神秘性。


天馬行文

海王星的發現並不是意外,而是通過萬有引力定律直接計算出來的。在很早之前,除了地球之外,人類認識到的太陽系行星就只有水星、金星、火星、木星以及土星,直到1781年,英國天文學家赫歇爾首次在土星軌道之外發現了一顆新的行星,那就是天王星,這一發現大大拓展了人類對於太陽系的認識。

隨後數十年裡,通過對天王星的觀測發現,這顆行星的運行軌道偏離了牛頓引力理論的預言。要知道萬有引力定律是能夠解釋當時所有的天體運動現象,所以有天文學家懷疑可能是天王星軌道之外還有一顆行星,這顆行星對天王星產生引力攝動,導致運行軌道出現偏差。於是,根據萬有引力定律,法國天文學家勒維耶和英國天文學家亞當斯各自獨立計算出了天王星軌道之外的那顆行星的軌道。到了1846年,德國天文學家伽勒在理論預測的星空位置找到了這顆行星,後來被命名為海王星。因此,海王星的發現並不是意外,而是牛頓引力理論預言的必然結果。

迄今為止,只有美國宇航局(NASA)的旅行者2號在大約30年前造訪過海王星。海王星的平均半徑為24622千米,是太陽系中尺寸第四大的行星,大約是地球的3.9倍。海王星的質量為1.0243×10^26千克,大約是地球的17倍,在太陽系的八大行星中位列第三。自從冥王星在2006年被降級為矮行星之後,海王星成了人類已知距離太陽最遠的行星,平均距離約為30天文單位,公轉週期為164.8年,所以自海王星發現以來,它才剛剛完成一次公轉。


火星一號

海王星是在筆尖上被發現的。自從1781年天王星被發現後,它的運行軌道總是偏離人們根據萬有引力計算出的路線,這使人們開始懷疑萬有引力與哥白尼的日心說。然而,來自英國的23歲的青年亞當斯並不相信,經過仔細而又漫長的計算,終於於1845年推算出了影響天王星的那顆未知星體(既海王星)的運行軌道。\n 可是當他要發表他的意見時卻連連受挫,當時一些愚昧的人根本不相信他的見解。直到次年8月31日,一位名叫勒威耶的人算出了與亞當斯相同的計算結果時,他們的結論才為人們所注意。經過一段時間的觀察,觀測員終於發現了這顆星體的位置:黃經326度處寶瓶座內黃道上的一點,在距離該點大約1度的區域內有一顆亮度為9等的行星,它便是海王星。這一發現不但證實了萬有引力定律,也表明了日心說的正確性。\n 實際上,半

\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t個世紀前拉朗德就觀測到了海王星,但由於他沒有堅持自己的意見,使得人類錯過了提早發現海王星的機會。


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