经验法则和小行星
1781 年赫歇耳发现太阳系新行星后,是波得(1747—1826 年)第一个建议把它称做为天王星的。1786 年,波得任柏林天文台台长后,致力于改善天文台的装备,使之达到最先进的程度。他曾经编制了两本很好的星表。
波得是位积极普及宣传科学知识的热情人,他的名声尤其是与脍炙人口的“波得定则”联系在一起。定则最初是在 1766 年由德国人提丢斯提出,1772 年波得进一步研究之后,发表了它,现在被称做“提丢斯-波得定则”。
定则是这么说的:取一个数列 0、3、6、12、24、48、96⋯⋯在每个数上加 4,再用 10 来除,得到的商可以近似地表示各行星与太阳的平均距离(以地日之间平均距离为单位),即:
行星 |
波得定则数值 |
目前采用值(天文单位) |
---|---|---|
水星 |
(0+4)÷ 10=0.4 |
0.39 |
金星 |
(3+4) ÷ 10=0.7 |
0.72 |
地球 |
(6+4) ÷ 10=1.0 |
1.00 |
火星 |
(12+4)÷ 10=1.6 |
1.52 |
(小行星) |
(24+4) ÷ 10=2.8 |
(2.77) |
木星 |
(48+4)÷ 10=5. |
5.21 |
土星 |
(96+4)÷ 10=10.0 |
9.58 |
(天王星) |
(192+4)÷ 10=19.6 |
(19.28) |
定则发表的时候,各大行星(当时知道的最远行星是土星)与太阳之间平均距离的定则数值,与实际符合得很好。虽然“2.8”处留了个空隙,也没有引起人们的重视。1781 年,赫歇耳发现天王星,它几乎就在定则给出的距离上,这使天文学家们感到惊讶。
于是,普遍猜测在 2.8 天文单位处,应该有个环绕太阳运动的未知行星, 也就是说,它的绕日轨道理应在火星和木星之间。在欧洲,立即掀起了一场寻找和发现未知行星的热潮。
1800 年,正当 6 位天文学家在德国不来梅地方的一处私人天文台集会, 准备有计划有分工地寻找这颗未知行星的时候,1801 年元旦夜,意大利天文学家皮亚齐宣称就在这个位置上,发现了一颗新行星。它后来被证实为是一颗直径不大的小行星,皮亚齐把它取名为“谷神星”,它的英文名字 Ceres, 原是皮亚齐的巴勒莫天文台所在的地中海西西里岛守护女神的名字。
尽管提丢斯-波得定则只是个经验法则,但它确实在寻找小行星乃至发现海王星的过程中,起到了不小的作用。顺便提一下,海王星与太阳之间的实际距离跟定则符合得不好,而小行星则在定则预示的距离上接二连三地发现,今天已经发现的总数在 4000 个左右,有待发现的可能更多。
有意思的是,有的卫星与它所属行星之间的平均距离,似乎也存在类似提丢斯-波得定则那样的规律性。关于定则的起因,有人企图提出一些解释, 因为在这方面还存在着一些不同的看法。为纪念波得对天文学所作的贡献, 第 998 号小行星参照他的名字,被命名为“波地亚”。
1772 年,波得被委任为柏林科学院所属的《柏林天文年历》主编,他在
这个岗位上工作了 54 年,直到去世。他不仅大大改善和提高了《年历》的精
度,还使它得到普遍的欢迎而流传于全世界。