海王星是如何被發現的?被遺忘的19世紀科學家

2022-04-11 16:42:31 字數 5158 閱讀 6450

1樓:李論科學

在19世紀晚期,天文學領域得到了快速的發展,在望遠鏡的尺寸和技術、對天體執行的精確**和對公共觀測系統的完善以及在此時也出現了大量的深空天體目錄,所以在天文學的各個方面人們都取得了傲人的成績。

在2023年發生的一件事,對天文學產生了深遠的影響,英國天文學家威廉·赫歇爾在我們的太陽系中發現了一顆新行星——天王星,這一發現迅速點燃了科學界的熱情。

天王星的軌道異常

20世紀80年代美國宇航局旅行者2號,拍到的天王星影象

天王星是自古以來人類通過望遠鏡發現的第一顆行星,並且意義重大!我們都知道在那個年代支配宇宙最強大的法則就是牛頓的引力理論,而天王星的特別之處在於,它為人們提供了一個直接檢驗萬有引力定律的試驗場。

根據牛頓的引力理論,如果我們能算出一個天體離太陽有多遠,並且知道天體在其軌道上移動的速度有多快,我們就能立刻得出天體在其整個軌道上的運**況。這就是理論科學的力量,一個完善的科學理論應當具有**一個物理系統未來行為的能力。

在天王星首次被發現的40年後,也就是2023年,天文學家亞歷克西斯·布瓦德通過對遙遠新世界的敏銳觀察發表了他對天王星的第一張觀測結果表。

牛頓定律在當時能夠準確地**任何大質量物體在繞太陽公轉軌道上運動的速度,包括當時對四大岩石行星和木星、土星的觀測,都很符合牛頓引力的**!(受限於當時的觀測條件)

然而,在天王星身上卻出現了一個問題。

藍色代表海王星軌道,綠色代表天王星軌道,木星和土星分別是青色和橙色。

上面哪個**就可以看出,天王星在近日軌道上運動的速度比牛頓引力**速度快出了很多,然後實際速度逐漸放緩到**速度,隨後又進一步放緩,並且在遠日軌道上低於引力**的速度。

天王星表現出的執行速度和它實際的軌道出現了巨大的偏差,這與牛頓的理論**相悖。布瓦德當時就預言,在天王星的軌道之外是否有第八顆行星在擾亂天王星的軌道!

**海王星位置的競賽

今天已經被人們遺忘的天文學英雄約翰·柯西·亞當斯(john couch adams)對天王星軌道的異常現象產生了濃厚的興趣,在他早期的科學生涯中一直投身於這個問題的研究中。

托馬斯·莫格福德(thomas mogford)以約翰·柯西·亞當斯(john coach adams)為主題的畫作《塞繆爾·庫辛斯的繪畫》

約翰·柯西·亞當斯也有著許多男同胞的痛苦,在他相對年輕的時候就開始禿頂了。

如果要找到預言的第八顆行星,天文學家首先要知道這顆行星大致位置在哪,才能把望遠鏡對準那片天空,在整個天空漫無目的的搜尋一個微弱的光點是不現實的。所以得到一個精確的**位置非常重要。

在19世紀40年代,為了給當代天文學家提供一個觀測的目標區域,約翰·柯西·亞當斯就試圖準確的**這顆新世界在**。

到19世紀40年代中期,約翰·柯西·亞當斯與天文學家詹姆斯·查利斯(james challis)和喬治·艾裡(george airy)就他的**結果進行了多次溝通,天文學家始終沒有在他預言的位置發現這顆行星。

事實上,亞當斯在2023年至2023年期間,一口氣連續給查利斯發出了六封相互矛盾的信件。亞當斯在不斷地完善自己工作中發現的錯誤,在12°的範圍內給出了六個不一致**位置!事實證明,亞當斯的**結果中至少有一個非常準確,而查利斯本人至少也觀察過海王星一次,也可能是兩次,但查利斯把自己觀察到的行星誤認為是一顆恆星!

我們都知道科學屬於全人類的科學,你在努力的同時,別人也在努力,例如:牛頓和萊布尼茨,愛因斯坦和戴維·希爾伯特,阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林,事實證明誰領先一步,誰就名垂青史!而我們很難記住第二個人的名字!

這也是所有科學家的噩夢!

亞當斯錯過了一次機會,科學家的噩夢毫不奇怪的也發生在亞當斯身上:他被別人搶先了一步!

2023年8月31日,法國人奧本·勒維耶宣佈,他已經計算出這顆新行星的位置,並立即給德國和柏林天文臺的約翰·格弗裡恩·伽勒發了一封信。信於9月23日抵達柏林,信上說:當天晚上在**的位置就可以清楚地看到這顆新行星。

伽勒和他的助手達赫斯特把望遠鏡對準了勒維耶**的確切位置,在相差距離不到1°的地方,海王星就在那裡!

亞當斯晚年在科學界和時尚界的偉大成就

海王星!太陽系的一顆新行星,是唯一利用數學**發現的行星!雖然當時很多英國人試圖把功勞歸於亞當斯,但亞當斯本人對自己所作的工作和態度,表現的卻極為謙遜。

2023年11月,在他向皇家天文學會提交的一份報告中說:

報告中提到的內容和時間表,僅僅是為了證明我的研究結果是獨立於其他人得出的,而且是在勒維耶先生的研究發表之前得出的,並不是為了干涉勒維耶先生對這一發現的榮譽所提出的正當要求,因為毫無疑問,勒維耶先生的研究首先向全世界發表,並導致了伽勒博士對這顆新行星的實際發現,因此上述的事實絲毫不能減損勒維耶先生的功勞。

隨著年齡的增長,亞當斯繼續投身於天文學重要問題的研究,在精確計算月球軌道運動和視差偏差的問題上取得了重大進展。這時的亞當斯還選擇了一個禿頂男人最糟糕的髮型:地中海!

這是一個男人最後的堅強。

在隨後發生的一場壯觀獅子座流星雨中,亞當斯計算出,一定有一團塵埃碎片在繞太陽的長橢圓形軌道上運動,週期為33.25年,它的軌道穿過了木星、土星,甚至天王星的軌道。事實上,亞當斯預言的這條軌道與坦佩爾-塔特爾彗星的軌道相匹配,並讓人們認識到流星雨是地球穿過彗星軌道時,由彗星碎片穿過大氣層造成的天文現象!

並且成功預言了2023年11月的獅子座流星雨大爆發。

這是亞當斯一生中最偉大的科學成就,在晚年,他也在時尚界做出了他一生中最正確的決定:剃掉了頭髮,蓄起了大鬍子!

2樓:冷侃娛文

海王星的發現實際上是英國的一個科學家。他在偶然的機會發現了這個海王星,通過牛頓定律我們知道了海王星的存在,這也是一個很好的理論聯絡實際的例子。

3樓:阿寶值班

海王星的發現屬於一個偶然的機會,因為天王星執行軌跡與預期不符,因此大家在研究發生此現象是原因,發現了處在周圍的海王星。

4樓:我居美如天仙

海王星是通過計算得來了,當時歐洲的科學家發現天王星的軌道有點與眾不同,一定有一個其他的星體在牽引他,所以在一個可能出現的位置進行觀測,併成功發現了海王星。

5樓:葉美美呵呵

當天王星被發現之後,人類對天王星的研究就變得多了起來,而在天王星的身上,卻發現了另外一種作用力,因此,推斷出存在另外一個星系-那就是海王星。

海王星是如何被發現的?

6樓:北京理工大學出版社

恆星視差及海王星的發現

19世紀,天文學進入天體物理學階段。在觀測天文學時代最後激動人心的事情莫過於恆星視差的發現及海王星的發現。

在18世紀,赫舍爾偶然的觀察而發現了天王星,讓人們視域大增,為之激動不已。至此太陽系已有七大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星。

天王星發現不久,天文學家根據天體力學萬有引力及各種原理規律,計算了軌道,編制了星體執行表。

人們不斷地觀測天王星,發現了問題。

起初,天王星的執行與計算出的軌道十分吻合,自2023年發現天王星並記錄以來直到19世紀20年代,雖然有些誤差,但不是十分厲害。

然而從2023年起,尤其是又過了10年之後,天王星與計算的軌道越來越不相符合,已經超出了誤差的範圍。

如果還想通過公式計算天王星軌道的話,已經是不可能了。

人們分析這種情況,有人懷疑計算有誤,但是怎麼核查也沒有運算錯誤,甚至有人想到了萬有引力不可靠。

德國數學家和天文學家白塞爾並不這樣認為,這位因測量恆星的周年視差而著稱於世的權威科學家提出:「天王星在其行進中,受到某種未知力量的干擾,這種攝動作用應該來自天王星軌道之外的某顆未知行星。」

人們相信白塞爾的話,但是若已知天體,推求攝動,並不太困難,而要反過來計算,可真是一個難題了。

有人說不用計算的方法,那麼星空茫茫,誰能像赫舍爾那樣幸運地發現新星呢?這種大海撈針的做法實在不可取。

人們知道,要計算這個未知行星,必須先假設一部分條件,根據假設算出攝動,將結果對比執行表,這樣反覆修改、反覆對比直到成功。要是把握不好,計算量是巨大的,還可能勞而無功。即使較順利,計算量也不小。

科學史上往往出現困難擋不住的人,也往往產生最「意想不到」的事。

7樓:科學放映室

海王星的位置如何被發現?

海王星是怎麼被發現的?

8樓:廣西師範大學出版社

2023年,勒威耶把他的圖紙寄給了一位名叫伽雷的年輕的德國天文學家。就在那天晚上,伽雷在夜空中觀測到了這顆藍色的行星。

2023年8月,「旅行者」2號從海王星旁邊飛過。在這之前的幾個月,「旅行者」2號的照相機已經拍攝到海王星的詳細情況這些從地球上是無法看到的。海王星上有一個巨大的鵝卵形風暴,直徑大約1.

28萬千米,看上去猶如海王星向外注視著的一隻大眼睛,科學家們稱之為「大黑斑」。在這個風暴的眼裡,直徑640千米的「雨果」號颶風只是一個斑點而已。

不過,這種風暴並不是海王星獨有的。「旅行者」2號發現,木星和土星上的風暴更大而且更為強烈。這種風暴天氣使科學家們感到興奮,這使他們瞭解到這些行星在氣象方面是活躍的。

讓科學家感到欣慰的是,「旅行者」2號共發現了6顆海王星的新衛星**,使海王星的衛星總數增加到8顆。海衛一是海王星最大的一顆衛星,也是「旅行者」2號照相機拍攝的主要目標。

從科學家們觀測到的情況來看,海衛一曾經是一顆行星。這種說法的主要證據是,海衛一是唯一一顆沿著與其母行星執行方向相反的軌道執行的大衛星。在整個太陽系裡沒有一顆大衛星這樣逆行。

海王星是怎樣發現的?

9樓:德瑪西亞之力五號

海王星是唯利用數學**發現的行星。

2023年海王星被發現的時候曾出現過一些困難。一開始人們犯了一些錯誤(海王星曾經被誤認為天王星,後來又消失蹤影一段時間),2023年,伽利略觀察到了這個行星,並將其判定為木星的衛星。

伽利略在2023年12月28日首度觀測並描繪出海王星。2023年1月27日又再次觀測,但因為觀測的位置在夜空中都靠近木星(在合的位置),這兩次機會伽利略都誤認海王星是一顆恆星。

相信是恆星,而不相信自己的發現,是因為2023年12月第一次觀測的,海王星在留轉向退行的位置,因為剛開始退行時的運動還十分微小,以至於伽利略的小望遠鏡察覺不出位置的改變。

擴充套件資料

在20世紀80年代,「旅行者」號向地球傳回了海王星的**,發現上面存在巨大的風暴系統。「旅行者」號還發現了這顆冰狀行星的光環系統,它們太過闇弱,在地球上無法清晰觀測到。

許多研究者認為,2023年「旅行者」號飛越海王星可以作為「新視野」號夏天探測的預演。科學家認為,衛星triton有著冰冷的表面,明亮的雙極以及變化的地形,是一顆被海王星拖拽到當前軌道的類冥王星天體。

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