首 页 > 学习交流

用铅笔尖发现新行星
【字体: 】【2009-10-24】 【作者/来源 基础部】 【阅读: 次】 【关 闭

 【来源:中国基础教育网】 

谷神星的发现

    在1871年以前,人们只知道除地球以外有五大行星:金、木、水、火、土星。1766年提替斯总结出一个经验公式:设地球与太阳的平均距离(即一个天文单们)是10,那么各行星与太阳的距离可表示如下:  水星 4=4+0(3.9)

金星 7=4+3(7.2)

地球 10=4+6(10)

  火星 16=4+12(15.2)

  ? 28=4+24(?)

  木星 52=4+48(52.0)

  土星 100=4+96(95.4)

  括号内是实际距离,它和左边计算出来的数很接近。左边的数是用数列0、3、6、12,……加上4得出来的,这数列除第一项外,每一项都是前一项的二倍。

1772年,德国天文学家波德对此进行整理后公开发表,并定名为"波德定律",于是引起了天文学家的极大兴趣,大家都认为在相当于28那个空当里,可能有一个未被发现的行星。

  1781年3月13日,赫歇尔发现土星之外还有一个行星,后来被定名的天王星,它和太阳的距离是192,和波德定律计算的结果196很接近。这更增强了人们寻找与太阳距离为28的那个空当里的新行星的信心。终于在19世纪的第一个晚上,皮亚齐在意大利西西里岛的巴勒莫天文台上核对星图时,在金牛星座附近偶然发现一颗8等星与星图不合。第二天晚上他发现它已向西移动。他连续观测了40天,一直到2月11日,终于因劳累过度病倒了。后来他将观测结果写信告诉欧洲大陆的天文学家。当时正值拿破仑远征埃及,英国舰队封锁了地中海。直到1801年9月,大陆上的天文学家才知道这件事,但那时这颗星已接近太阳,被太阳光所掩,望远镜不管用了,怎么办?

  对此,有人提出一个设想,能否根据有限的观测数据确定出新行星的轨道?当时很多天文学家曾致力于研究这一问题,但未能成功。而当时年仅24岁的德国数学家高斯,没有用望远镜,只在办公室里夜以继日地用铅笔在纸上计算,经过几个星期的努力,创造了一种只需要三次观测数据就可以定位行星椭圆轨道的计算方法,从而成功地解决了这一问题。

  于是天文学家查赫根据高斯的方法,造了一个觅星表,并预报了距离太阳为28的这颗星的位置。直到这年的除夕,天气大晴,天文学家终于在预报的位置上找到了这颗星。这颗星的发现显示了数学理论的巨大威力。

  这颗星后来命名为谷神星,与太阳的距离27.7.和波德定律大致相符。

 

海王星的发现

太阳系中的九大行星,几乎每一颗的发现都包含着科学家不断探索的动人故事。
    在古代,人们凭着极好的眼力在茫茫星海中先后找到了水星、金星、木星、土星、火星。1781年,英国恒星天文学家威廉·赫歇尔借助自己建造的高倍天文望远镜,观测到了太阳系中的一颗新行星——天王星。天王星的发现又为随后发现的“海王星”奠定了坚实的基础。有趣的是,“海王星”并不是通过观测发现的,而是由两位天文学家用“数学方法”算出来的。

    从威廉·赫歇尔用望远镜偶然发现天王星以来,这颗行星带给天文学家的困惑大大多于喜悦,因为人们越来越感觉到这颗行星“越轨”严重。天王星“殿下”像一个十足的醉汉,走起路来常常一摇三晃,跌跌撞撞。

    心细的法国天文学家勒威耶在1845年听到这个消息后,认真研究了已有的观测资料,并根据多次观测得到的数据,建立了9个条件方程,并在1846年8月31日用最小工乘法算出了一个未知行星的轨道参数、质量和出现的位置。后来这一结论得到了柏林天文台副台长伽勒的注意,伽勒后来亲自发现了海王星。

    其实,最早计算出“海王星”的并不是勒威耶,而是英国的亚当斯。亚当斯早在1845年9月至10月,就综合运用逆向逼近法与数学一-物理方法,通过计算预测到了这颗未知行星,他还分别向剑桥大学天文台和格林尼治天文台呼吁,请他们搜寻他预测的行星。可由于他当时在天文学界还默默无闻,因此他的发现未引起足够的重视。

    后来,英法两因为谁先发现“海王星”而争得不可开交。而勒威耶和亚当斯却超脱了这场争吵,成了好朋友。

    用数学方法找到海王星这个事实,再一次验证了数学的威力。

六安职业技术学院版权所有 2005 Luan Vocation Technology College 地址:六安市六寿路18号(市区201公交车直达学院)
联系我们 webmaster@luanteccol.net.cn 技术支持:龙讯科技 皖ICP备05019133号