冥王星是怎么被发现的呢?

(作者/刘博洋)

俗话说:“上知天文,下知地理”,在以前,通晓天文和地理一直被人们认为是博学的象征,而就天文学本身而言,它也是一门神秘、有意思的学科。

发现海王星和天王星

古人很早就注意到,天空中除了似乎恒久不变的无尽星场,还有那么几个不老实的“漫游者” — 行星。东汉时期发明地动仪的天文学家张衡在《灵宪》中曾写道:“凡文耀丽乎天,其动者七,日月五星是也。”这里提到的“五星”就是我们熟悉的几颗太阳系大行星:水星、金星、火星、木星和土星。在人类历史长河的大部分时间,这五颗行星(在“日心说”大行于世之后)再加上地球,是人们对太阳系行星家族的全部认知。

直到1781年,一个名叫威廉·赫歇尔的德裔英国天文学家,用他自制的反射式望远镜,发现了一个淡蓝色、具有行星般小圆面的新天体, 起初他以为这是一颗彗星,然而他的天文学家朋友圈中,很快就有人指出,这颗新天体的轨道几乎是正圆,而它的轨道比土星还远 , 这是一颗新的行星!这是在“日月五星”之后,人类第一次发现太阳系的新边疆。这颗新行星,被人们以希腊神话中主管天界的神明之名命名为“天王星”。

转眼过了半个多世纪,天王星自发现以来,绕太阳公转也差不多一周了。人们发现,天王星在天上的位置,似乎总与牛顿力学预报的不大相符 ,是牛顿错了么?人们并不这样认为。英国数学家约翰·亚当斯和法国数学家奥本·勒维耶在1846年夏天几乎同时发表文章,指出天王星运行的“异常”,应该是由其附近另一个还没有被发现的行星对它的引力影响导致。他们分别计算出这颗未知行星的可能位置,提请各天文台在预测范围内观测寻找。果不其然,只用了几个月的时间,新柏林天文台就在这年的9月在预测区域附近发现了这颗“笔尖上的行星”——它被命名为“海王星”。

汤博发现冥王星

海王星的发现,让牛顿力学 “伟大、光荣、正确”的形象更加深入人心。人们不禁期待, 太阳系中会不会还有更多的行星等待人们去发现?又是半个多世纪。20世纪初,一个土豪天文学家帕西瓦尔·罗威尔认为, 海王星的轨道也跟预测的不大一样,他断定在海王星之外,还有一颗尚未被发现的 “X行星” 。这位曾经率先发现火星上有“运河” 一样的沟堑、引发科幻文学 “火星人” 幻想狂潮的土豪大叔,建立了自己的 “罗威尔天文台” ,开始认真搜寻起来,遗憾的是,直到去世他还没有找到。同一时期,另一位美国天文学家威廉·皮克林也基于同样的理由,预测海王星之外他所谓 “O行星” 的存在,然而他动用美国威尔逊山天文台的望远镜进行搜寻,同样一无所获。

帕西瓦尔 · 罗威尔

罗威尔去世十年之后,罗威尔天文台接到了一封年轻人的来信。来信者名叫克莱德·汤博,是美国堪萨斯州一个20岁的农家孩子。他16岁失学,其父亲为了让他继续自己的天文理想,打工为他挣出造一架望远镜的钱。汤博给罗威尔天文台寄去的信,就是用这台自制望远镜观测描绘的月面和行星画像。这封信,为汤博换来了罗威尔天文台的一份工作——继承罗威尔的遗愿,继续搜寻“X行星”。

汤博用一台口径33厘米的望远镜对天空中各个可能位置拍照,并用一台“闪视比较镜”对观测结果进行观察。在这种闪视比较镜下,切换两张同一天区先后相隔几天拍摄的照片时,人眼对位置固定不动的恒星并不敏感,却容易发现其中个别位置发生显著变化的小亮点——它们就是行星、小行星、彗星等太阳系天体。

1930年2月18日,汤博迎来了他一生中最闪亮的时刻:在双子座境内的黄道附近,一个在几天之内显著移动的光点引起他的注意。经过计算,这是一颗比海王星更遥远的行星,罗威尔苦苦追寻的“X行星”或许就是它,而它也就是冥王星了。