5.2.1 冥王星的發現
法國數學家勒威耶(Urbain Le Verrier)計算天王星軌道的變化,察覺到其中存在一顆行星質量的天體位置,促進1846年海王星的發現。而對於天王星、海王星的後續觀測是人們猜測有另一個地球質量的行星隱藏於更遠的地方。冥王星是太陽系邊緣的古柏帶中已知的最大天體,與太陽平均距離59億公里,於1930年2月18日,由克萊爾.威廉.湯博根據美國天文學家洛韋爾的計算發現,並以古羅馬神話中的冥王普路托(Pluto)命名。
導圖
人物小史與趣事
克萊爾.威廉.湯博(Clyde William Tombaugh,1906—1997),美國天文學家,1930年根據其他天文學家的預測而發現冥王星。
自20世紀30年代發現冥王星後,被堪薩斯大學和北亞利桑那大學授予天文學學位。從1955年起,他在新墨西哥州立大學任教直到退休。
從1929年他發現第2839號小行星起,他一共發現14顆小行星,包括第2941號、3310號、3583號、3754號、3775號、3824號、4510號、4755號、5701號、6618號、7101號、7150號和8778號。1931年,第1604號小行星以他的名字命名。
★冥王星的前世今生
冥王星是最大的古柏帶天體,也有很可能是體積最大的海王星外天體。冥王星是直接圍繞太陽運轉的第十大天體,它與其他古柏帶天體一樣主要由岩石和冰組成。冥王星相對較小,質量僅有月球的六分之一,體積僅有月球的三分之一。冥王星的軌道離心率及傾角皆較高,近日點為30天文單位(44億公里),遠日點為49天文單位(74億公里)。
冥王星於1930年被克萊爾.威廉.湯博發現,並被視為第九大行星。後續75年內,對冥王星及太陽系內其他天體的研究,挑戰冥王星的行星地位。自1977年以來,發現小行星凱龍(Chiron)後,人們發現眾多軌道高度離心的冰質天體。2005年發現的離散盤天體鬩神星質量比冥王星多出27%。國際天文學聯合會(IAU)認識到,冥王星僅為眾多外太陽系較大冰質天體中的一員,於2006年正式定義行星概念。新定義將冥王星排除行星範圍,將其劃為矮行星。但是,一些天文學家則認為冥王星仍屬於行星。
1906年,羅威爾天文臺的創辦者帕西瓦爾.羅威爾(Percival Lowell)開始搜索第九大行星—X行星。1909年,羅威爾和威廉.亨利.皮克林(William Henry Pickering)提出若干該天體可能處於的天球座標。這項搜索一直持續到1916年羅威爾逝世為止,但並沒有任何成果。1915年3月19日的巡天已經拍攝到兩張帶有模糊的冥王星圖像的照片,但這些圖像並沒有被正確辨認出來。
羅威爾的遺孀—康斯坦斯.羅威爾企圖獲取天文臺中其夫所有的份額,對X行星的搜索因由此產生的法律糾紛直至1929年才恢復。時任天文臺主管維斯托.斯萊弗(Vesto Melvin Slipher)在看到湯博的天文繪圖樣品後,將搜索X行星的任務交給湯博。湯博的主要任務是成對拍攝夜空照片、分析每對照片中位置變化的天體。湯博借助閃爍比對器,快速地調換感光板搜索天體的位置變化或外觀變化。1930年2月18日,湯博在經歷近1年的搜索後,在當年1月23日與1月29日拍攝的照片中發現一個可能移動的天體。1月21日,透過一張品質不佳的照片確認該天體的運動。湯博在天文臺進一步拍攝驗證照片後,將發現第九大行星的消息於1930年3月13日由電報發往哈佛大學天文臺。
發現第九大行星的消息在全世界產生轟動。羅威爾天文臺擁有對此天體的命名權,並且從全世界收到超過一千條建議。湯博敦促斯萊弗儘快在他人起名前提出一個名字。
英國牛津的11歲學童—威妮夏.伯尼,由於其對古典神話的興趣建議以冥王普路托命名此行星。伯尼在與其祖父福爾克納.梅丹交談中提出這個名字。原任牛津大學博多利圖書館的館員梅丹將這個名字交給天文學教授赫伯特.霍爾.特納(Herbert Hall Turner)。特納將此資訊電報給美國同行。該天體正式於1930年3月24日命名,並於同年的5月1日公布。梅丹在得知此消息後,獎勵孫女5英鎊。
自發現冥王星後,人們便因其模糊圖像懷疑冥王星不是羅威爾所設想的X行星。20世紀以來,冥王星質量的估計值不斷縮小。天文學家最初按照冥王星假定對天王星與海王星軌道的影響計算冥王星質量。1931年,計算得出的冥王星質量和地球質量相近,1948年的進一步計算結果則接近火星質量。1976年,夏威夷大學的戴爾.克魯克香克、卡爾.佩爾徹與莫里森首次計算出冥王星的反照率,發現其與固態甲烷相似。冥王星因而比有相同尺寸的其他天體明亮,質量不會超過地球的百分之一。1978年,冥衛一的發現允許天文學家首次測量冥王星的質量。冥王星質量僅相當於地球質量的0.2%,並不足以解釋天王星的軌道擾動。隨後,包括羅伯特.薩頓.哈靈頓在內的諸多天文學家並未能找到冥王星以外的X行星。1992年,邁爾斯.斯坦迪什用「旅行者2號」1989年飛掠海王星時所測的資料,重新計算海王星對天王星的引力作用。「旅行者2號」的資料將海王星質量的估計值降低0.5%,相當於一個火星質量。重新計算的結果中,天王星的軌道並無異常,自此X行星也無存在的必要。
1992年,在冥王星附近發現的諸多天體顯示冥王星是古柏帶的一部分。冥王星的行星地位因此受到挑戰。天文學家們在古柏帶發現越來越多與冥王星大小相似的天體後,便認為冥王星應重新劃為古柏帶天體。2005年7月29日,發現新的海外天體鬩神星的消息對外公布。根據推測鬩神星比冥王星大,是1846年發現海衛一後發現的太陽系內最大的天體。儘管當時並沒有將其歸為行星的正式共識,但是媒體與發現鬩神星的天文學家最初仍將其稱為第十大行星。天文學界中,有人將此視為將冥王星劃為小行星的最有力論據。
隨著2006年8月24日IAU決議,對冥王星地位的辯論進入關鍵階段。國際天文學聯合會(IAU)決議列出三個條件,符合這些條件的天體可被視為行星:該天體的軌道必須圍繞太陽運轉;該天體必須有足夠的質量透過自身引力成為球形;該天體必須清理軌道附近的其他天體。冥王星的質量是其軌道上其他所有天體質量之和的7%,無法滿足第三項條件。國際天文學聯合會進一步決定同冥王星一樣無法滿足第三項條件的天體為矮行星。
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知識連結
鬩神星
鬩神星(136199 Eris)是一個已知第二大的屬於古柏帶及海王星外天體的矮行星,根據早期資料觀測估算比冥王星大,在公布發現時曾被其發現者和美國國家航空暨太空總署(NASA)等組織稱為第十大行星,並且曾經被傳為第十大行星「齊娜」。鬩神星有一顆衛星,在國際天文學聯合會議上,該衛星被正式命名為Eris I(Dysnomia,迪絲諾美亞)。
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