天王星是如何被發(fā)現(xiàn)的？

郭紅鋒

彗星還是行星？

原來，在那個(gè)時(shí)代，天文學(xué)家所擁有的望遠(yuǎn)鏡口徑都不太大，他們把能看到的比較亮的天體都觀察過了，很多人轉(zhuǎn)去尋找一類比較特別的天體，例如彗星。當(dāng)時(shí)，人們已經(jīng)知道了牛頓萬有引力定律，可以計(jì)算出天體運(yùn)行的軌道。人們知道彗星都是沿著非常扁長的軌道運(yùn)行，只有運(yùn)動(dòng)到接近太陽的時(shí)候，才開始長出“尾巴”，在離太陽比較遠(yuǎn)的地方還是比較模糊的一團(tuán)。這時(shí)，眼睛是看不到的，但使用當(dāng)時(shí)的小望遠(yuǎn)鏡就可以看到了，所以能夠用它預(yù)報(bào)新彗星的到來。

威廉·赫歇爾觀察到的這顆未知的天體，很像一顆彗星。因?yàn)?，?dāng)他連續(xù)觀察這顆星的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)該星在恒星背景里有緩慢的移動(dòng)（就像彗星逐漸接近太陽一樣），所以他最初向皇家天文學(xué)會(huì)報(bào)告說發(fā)現(xiàn)了一顆新的彗星。

有了新彗星的發(fā)現(xiàn)報(bào)告，自然就有很多人追蹤觀察，但觀察了一段時(shí)間之后，威廉·赫歇爾和其他天文學(xué)家都意識(shí)到這顆星不像彗星。因?yàn)殄缧窃陔x太陽愈來愈近的時(shí)候，“尾巴”會(huì)越來越明顯，在望遠(yuǎn)鏡里看起來邊緣也會(huì)越來越模糊。但這顆“彗星”始終也沒有彗尾拖出來的跡象。

天文學(xué)家們經(jīng)過計(jì)算，得出了它的軌道并不扁長而是近似圓形，這更像人們已知的行星軌道。特別是著名的法國數(shù)學(xué)家拉普拉斯精確計(jì)算出了天王星的軌道參數(shù)，指出它距離太陽大約19. 2個(gè)天文單位，比當(dāng)時(shí)已知太陽系最遠(yuǎn)的行星——土星的距離（距太陽約9.5個(gè)天文單位）還遠(yuǎn)出了一倍，也就等于把人類認(rèn)識(shí)的太陽系疆界擴(kuò)大了一倍啊?。ㄌ煳膯挝皇翘栂祪?nèi)測量各天體之間距離的尺子，1天文單位為日地平均距離，等于1.5億千米）

到了1871年秋天，天文界終于一致認(rèn)定這顆星不是新彗星，而是我們太陽系里的一顆新行星，后來被命名為天王星。天王星是第一個(gè)用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的太陽系行星。威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)新行星是一個(gè)重要的里程碑事件，打破了幾千年來人類肉眼的有限視界和對(duì)宇宙的偏狹認(rèn)識(shí)，開啟了人類尋找太陽系疆界的新征程。

偶然還是必然？

很多人以為威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)天王星是偶然事件，但如果沒有他近乎癡迷地對(duì)天空一小片一小片地連續(xù)巡查，單憑偶然的機(jī)會(huì)是不可能有此發(fā)現(xiàn)的。因?yàn)閺臍v史記錄中人們發(fā)現(xiàn)天王星在威廉·赫歇爾之前起碼已被記錄過22次之多，最早的記錄可以追溯到1690年，比威廉·赫歇爾早了近1個(gè)世紀(jì)?？上Я粝逻@些紀(jì)錄的天文學(xué)家們無一例外地都以為自己看到的是一顆恒星，與發(fā)現(xiàn)新行星的榮譽(yù)擦肩而過。

只有威廉·赫歇爾，經(jīng)年累月地對(duì)天空中的每顆星星都進(jìn)行著有規(guī)律的巡查。他解釋說，它（天王星）只不過是恰好在那個(gè)夜晚被發(fā)現(xiàn)，假如有什么事情妨礙了那個(gè)夜晚，我必定會(huì)在下個(gè)夜晚發(fā)現(xiàn)它。威廉·赫歇爾的這段文字不僅為自己發(fā)現(xiàn)天王星的必然性做了注解，而且也很好地說明了為什么在他之前那么多的天文學(xué)家即使看到了也沒有發(fā)現(xiàn)天王星是行星。要知道，看到一顆暗淡的星星雖然困難，但比這困難得多的則是要判斷出它是行星而不是恒星。正是威廉·赫歇爾所進(jìn)行的巡天觀測，使他在周密而系統(tǒng)的對(duì)大自然的“品讀”中，最終發(fā)現(xiàn)了天王星。