今天的节目,我们讲一讲曾经位于太阳系行列的一颗行星——冥王星,看一看这颗行星是如何被发现的。
19世纪中叶,由天王星运动的“反常”发现了海王星,成为天文学史上的一段佳话。可是,在对天王星的运动加入了海王星的摄动影响后,仍然显示有一些微量的残余摄动。
美国天文学家洛威尔(P Lowell)认为这是海王星之外存在着另一颗行星的标志。他拥有巨额财富,此前受关于“火星运河”猜想的鼓动,在美国亚利桑那州的沙漠里建造起一座私人天文台--洛威尔天文台。天文台于1894年火星大冲来临前落成,所在处空气干燥,远离城市灯光,观测条件极好。
1906年,他在他的私人天文台里,开始实施搜索这颗行星的计划。他对黄道天区拍摄了大量底片,并对这些底片作了仔细的检查,始终一无所获。搜索工作进行到1916年洛威尔逝世而中止。
在此期间,洛威尔曾于1915年发表论文《海王星外行星的研究报告》。他认为这颗“X行星”的质量为地球的7倍。离太阳的距离为43天文单位,然后根据摄动理论推算出了它在天空的可能位置。
1919年,美国天文学家WH皮克林(WHPickering)也作出了类似的预言,他用威尔逊山天文台的望远镜也未能找到这颗未知行星。此后10多年中。洛威尔天文台和威尔逊山天文台的天文学家们持续不断地坚持搜索,一直未能发现它的踪影。

天文学家洛威尔
1929年1月,美国年轻的天文爱好者汤博(C.W. Tombaugh)进入洛威尔天文台工作。
从这年3月开始,他用一架口径33厘米的天体照相仪,依次对理论上认为未知行星有可能存在的黄道天区进行拍摄。对同一天区隔数日再拍摄一次,随后用闪视比较仪对前后两次拍摄的照片逐一进行校核,试图发现跳动的星点。因为星点跳动即表明该星的位置数日后发生了变动,它就可能是要寻觅的未知星。
汤博日复一日地工作,并设法排除了小行星星像和底片上疵点的干扰。经过近一年辛勤而单调的工作,校核了数百万个星点。1930年2月18日,在双子座δ以东40′处,发觉一个15等的星点来回跳动。后来经过20多天的检验,排除了它是小行星的可能性,且证明它的距离远在海王星之外。这个新行星终于发现了。由于这颗行星位于太阳系边缘黑暗无际的“幽冥”之地,它按照传统以希腊神话中的地狱之神普鲁托(Pluto)命名,中文译名为冥王星。

汤博(C.W. Tombaugh)
冥王星的发现过程与海王星的发现从表面看来有相似之处。起初都是从天王星轨道运动的“反常”受到启发,由此算出未知行星的理论位置,进而由观测搜索而得到。实际上冥王星质量太小,不可能如海王星摄动天王星那样对海王星或天王星产生明显的摄动,因此不可能从后两者的运动中察觉它的影响。
冥王星的发现首先要归功于洛威尔和 H.皮克林等前辈天文学家,虽屡经失败而仍坚持不懈的努力。直接成果则自于汤博的不惮辛劳和单调的反复观测和长期坚持。
冥王星的发现把太阳系的疆界在线度上又扩大了1/4,为太阳系及其起源的研究提供了一个新的样品和着眼点。
冥王星的运动形态和物理特征与4颗外行星很不相同,它的轨道倾角(即其轨道平面与黄道面的夹角)大到17°。当汤博发现它的时候,它刚通过黄道面,有人认为,从这个意义上说,汤博的发现也有些“运气”。当然,如前所述,运气不会随便眷顾没有准备的人,汤博是凭着他的勤奋和坚持才拔得头筹。同时,冥王星轨道的偏心率很大,部分轨道深入海王星的轨道之内。冥王星的质量和体积都很小,比月球等6颗大的卫星还小。此外,它所处的位置是在柯伊伯带之内。它的大气和固态表面的成分,与柯伊伯带天体的类同。从20世纪末以来,它的大行星的地位就受到了一些天文学家的质疑,终于在2006年被降格为矮行星。
文字摘自《图解天文学史》,图片来源于网络。