2012年8月16日 星期四

一起尋找Planet X (2): 天文學家尋找Planet X 的原因



1983年 1月25日,NASA發射了當時最先進、攜帶著紅外線望遠鏡的人造衛星 ——  IRAS 上太空, 在發射後的五天,即1月30 日,當時《紐約時報》報導 IRAS 的目的是要找尋 Planet X。因此,Planet X這個名字是由NASA命名的 , 但現在NASA卻倒過來取笑別人說:「怎會有Planet X?」

John Noble Wilford 寫道: 「在太陽系旁邊,是有一些東西存在,引動天王星和海王星, 它的引力導致這些行星有不規則的飛行軌跡......我們看不到的遠方,有一個非常巨大的東西,這個引力,導致我們的行星產生了不規則的飛行軌跡。」他們統稱那東西為第十行星,就是 Planet X。

人類因海王星的軌跡引力擾亂,而尋找 Planet X

自有人類歷史以來,當人類觀察天象時,除了太陽和月亮以外,人肉眼能看見在天上不停走動的「行星」只有五顆,中國人就以「五行」即「金木水火土」來命名這五顆行星,即水星、金星、火星、木星和土星。

直到1781 年英國天文學家赫歇耳(Sir Frederick William Herschel)利用望遠鏡發現了天王星。 其後,到了十九世紀,人們在對天王星進行觀測時,發現它的運行軌跡總是不太「守規矩」, 老是偏離預先計算好的軌道,例如在1845年,它已偏離有兩分的角度。

這到底原因何在?

數學家貝塞爾(Friedrich Wilhelm Bessel) 和一些天文學家設想,在天王星外側一定還存在一顆行星,由於它的引力,才擾亂了天王星的運行。 因這種對天王星「引力擾亂」的引發,他們尋找出一顆新行星,一般人稱之為 Planet X。

而天文學家所講的引力擾亂,其實是指外太陽系的行星(即火星以外的行星,包括:木星、土星、天王星和海王星) ,每當飛到獵戶座的位置時,它們的軌跡便會出現不規則的形狀,
猶如有一顆巨大的行星拉著它們遠離太陽。


1843 年,英國劍橋大學二十二歲的學生亞當斯(John Couch Adams)根據力學原理, 並利用微積分等數學工具,足足用了十個月的時間,終於計算出這顆「未知行星」的位置。比亞當斯稍晚的法國巴黎天文學青年數學家勒維列(Urbain Le Verrier) ,則於 1845年解開了由幾十
個方程組成的方程組,於 1848 年8月31日計算出這顆新行星的軌道。 

所有天文學家經過了一段時間的討論,最後都公認海王星便是太陽系的第八顆大行星,並根據希臘神話的故事,把它命名為「海王星」,這就是人類最早利用數學計算而找到的行星。 但海王星的發現亦不能完全解釋天王星運行上的引力擾亂的現象, 所以,天文學家繼續尋找終極的行星 ──  Planet X。

到了 1915年美國天文學家洛韋耳(Percival Lowell) ,用同樣的方法算出了太陽系中最遠的一顆行星  —— 冥王星,證明它的存在。 直到 1930年美國的天文學家湯波(Clyde W. Tombaugh)發現了冥王星。

按當時的估計,冥王星的質量應如地球般大小,但到了 1948年,天文學家已經把冥王星的質量計算出來,把其質量下調到只有地球的十分一;及至 1976 年,更加下調到只有地球的一百分之一;隨後的1978 年天文學家羅拔‧夏寧頓(Robert Harrington) ,最後證明冥王星的質量其實只有地球的千分之二。 所以,冥王星一早已被天文學家公認,其質量不可能, 亦不足以導致木星、土星、天王星和海王星等巨大行星出現軌跡上的引力擾亂現象。 








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