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「封面」｜天王星🆚地球的对比 本篇预计阅读时长 7min，难度 🌟 大家好，我是科学羊🐑。这里是物理学第11季第27篇，本篇我们谈一个宇宙学相关的话题。 你喜欢看星星吗？ 在那些晴朗的夜晚，无论你是在郊外还是城市里，只要抬头仰望天空，都会发现星光闪烁。 即使在光污染较重的城市，我们仍然能够捕捉到不少星星的光芒。 这些星星，大部分是遥远的恒星。 恒星之“恒”，代表着它们的恒久不变，挂在天际，散发着自己的光芒，日复一日，年复一年。 然而，在这些恒星当中，最亮眼的常常并不是恒星本身，而是那些“行星”。 顾名思义，行星是会在天空中“行走”的星体。 与恒星不同，行星更靠近我们，它们与地球一样，都是太阳系的成员。 这些行星并不发光，所见的亮度其实是太阳光的反射。
你或许在夜空中见过金星、火星、木星、土星这些明亮的行星，它们肉眼可见，而其他一些行星则因为距离太远，反射的阳光微弱，难以被我们直接观测到。 今天，让我们走出肉眼的限制，借助人类科技的双眼——望远镜，去探索那些肉眼看不到的遥远行星。 01 望远镜：通往星空深处的钥匙 在人类还没有发明望远镜的古代，仰望天空时，能观测到的行星数量有限。 在地球之外，古人只能通过肉眼发现五颗行星。 直到望远镜的出现，才让人类看到了更多的宇宙奥秘。天文学家们凭借这项发明，逐渐揭开了宇宙的神秘面纱，发现了无数新的天体。 望远镜的发明，极大地扩展了人类的观测范围。那个时代并没有今天随处可见的商品望远镜，每个天文学家都得自己制作工具。 这导致了许多原本并非专业天文学家的人，因为动手能力出众，开始参与到望远镜的制作与天体观测中。 其中一位非凡的制镜师便是威廉·赫歇尔。
威廉·赫歇尔 02 威廉·赫歇尔：从音乐家到天文学家的传奇 威廉·赫歇尔的故事充满了传奇色彩。 出生于德国的他原本并不是天文学家，而是一位音乐家。 他写过曲子，组织过乐队，并且在音乐领域小有成就。 然而，赫歇尔的命运因一个朋友而改变——一位数学家兼天文学的业余爱好者引发了他对天文学和望远镜制作的浓厚兴趣。 赫歇尔凭借聪明才智和不懈的努力，成功制作了许多精密的望远镜，甚至还有一架望远镜远渡重洋，最终被送到了中国，至今还陈列在故宫中，成为一段中西科技交流的见证。 但是，赫歇尔并不仅仅是个望远镜制作大师，他也是一位杰出的观测者。
威廉和卡罗琳·赫歇尔正在抛光一架望远镜镜片，1896年版画。 通过他自己亲手打造的望远镜，赫歇尔观测到了无数新的天体。 一次偶然的机会，他发现了一颗异常的星体。最初，他以为这是一颗彗星，并将这一发现报告给了天文学会。 然而，其他天文学家仔细研究后，认为赫歇尔的判断存在问题——因为彗星通常都有尾巴，而赫歇尔观测到的这颗星体却没有。 经过进一步的观测，天文学家们发现这颗星体的轨道与彗星截然不同。 彗星的轨道往往是扁平的椭圆，而这颗星体的轨道却几乎是圆形的。于是，这颗星体的身份被重新定义——赫歇尔发现的并不是彗星，而是一颗行星！ 为了纪念他的功绩，这颗行星被命名为天王星，采用了希腊神话中的“天空之神”乌拉诺斯的名字。 03 肉眼之外的行星世界 虽然天王星距离太阳遥远，看起来非常暗淡，但在某些特殊的条件下，天王星其实是可以被肉眼观测到的。 在赫歇尔发现天王星之后，天文学家们检索了前人的观测记录，惊奇地发现，早在赫歇尔之前的100年，一位英国天文学家就曾记录过这颗星体。 然而，当时的他误将天王星当作了一颗恒星，记录在金牛座的星表中。 然而，天文学家的工作并不仅仅是发现行星，还需要对这些行星的运行轨道进行精确计算。 赫歇尔发现天王星后，天文学家们立即开始对其轨道进行详细计算。 一位法国天文学家率先发布了天王星的运行表，但很快人们发现，这份表格误差越来越大，无法准确预测天王星的运行位置。 经过反复验证，天文学家们确认轨道计算本身没有错误，问题在于，天王星的轨道似乎受到了某种外力的干扰。 这种干扰的唯一合理解释是，在天王星的附近，可能还存在另一颗未知的行星，它的引力在影响天王星的运动。 04 海王星的神秘来客 从理论上讲，天文学家们可以通过天王星轨道的异常，反推出那个干扰天王星运行的天体的大小、位置和轨道。 但在那个没有计算器的年代，所有的计算都必须手工完成，这无疑是一项极其艰巨的工作。 英国天文学家亚当斯通过不懈的努力，首次计算出了这颗未知行星的轨道，并将结果呈交给当时英国最著名的天文学家。 然而，由于亚当斯名气尚小，这一重大发现没有引起足够的重视。 与此同时，法国天文学家勒维耶也在进行相同的计算。 他不仅成功计算出了这颗行星的轨道，还找到了愿意与他合作的天文台。在勒维耶的指导下，德国柏林天文台的天文学家开始在特定的区域内搜寻这颗行星。 终于，在1846年9月23日的夜晚，他们成功找到了这颗行星，并将这一发现公之于众。 后来，人们将这颗行星命名为海王星。 至此，海王星作为太阳系的第八颗行星，被载入了史册。
海王星彩照特写 图源wiki 然而，天文学的探索并没有结束。 在发现海王星之后，小赫歇尔（威廉·赫歇尔的儿子）和他的团队回顾了自己的观测记录，发现他们其实早在一个月前就已经观测到了海王星，但由于当时没有意识到这颗星的特殊性，错失了一个重大的发现机会。 结语：探索永无止境的宇宙 天文学家的发现，让我们重新认识了这个浩瀚的宇宙。 每一次的探索，不仅是对未知的求索，更是对自身认知的突破。从威廉·赫歇尔用手工制作的望远镜，到现代科学家借助先进设备寻找宇宙的深处，人类从未停止过对星空的追问。 好，今天就先这样啦～ 科学羊🐏 2024/09/22 祝幸福~ 「感恩关注，科学羊持续为您带来最好的科普知识」 |
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