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哈雷:揭开“扫把星”的神秘面纱,哈雷,牛顿,开普勒

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2023-11-21

在茫茫太空中,有这样一种星体,它们看起来像云雾状的圆球。当圆球靠近太阳时,受太阳风的吹拂,背着太阳方向的某部分变成长长的尾巴。古代科技不发达,人们便把这种像扫把一样星星叫做“扫把星”。

扫把星,生活中经常有人提到,尤其是骂人的时候。说某人是扫把星,是说他不但运气不好,周围的人也跟着倒霉。

其实,扫把星只是个浑名,它的学名叫彗星,长长的尾巴则叫作彗尾。(注一)太阳系这个大家庭中,有大行星、小行星、恒星、卫星、彗星等,它们按照各自的轨道运转着。彗星只是其中一种。

哈雷彗星的运行图 

彗星运行图

太阳系里虽然有无数个或大或小、或明或暗的彗星,但地球上的人类肉眼能看见的短周期彗星(注二)只有一颗。所谓短周期彗星,是指围绕太阳运行周期小于200年的彗星。世界各国历史都有关于这颗短周期彗星的记录。中国的官方记录可追溯到公元前1057年,被称为世界上最早的慧星记录。

但这些记录只是停留在记事的层面,并没有深入的研究和分析。这种情况一直持续到17世纪。第一个揭开扫把星神秘面纱的人叫哈雷,英国科学家。

1

公元1682年8月初,在号称“世界音乐之都”的欧洲维也纳都市里,人们纷纷传言,说扫把星将于本月“造访”地球,世界末日要来了。

当月11日,维也纳发生了地震,死伤不少人。人们更加相信扫把星会带来灾难。于是,地震中活下来的市民有的选择了自杀,有的选择醉生梦死。

欧洲的天文学家们不相信这个说法。哈雷则对这颗扫把星产生了浓厚的兴趣。8月18日,一颗拖着尾巴的扫把星出现在天空中。哈雷躲在院子认真观测着。接下几天,他详细记录下这颗扫把星的位置,以及它在星空中的变化路线。“这个长长的、令人畏惧而充满迷信的星星,飘然来到太阳系,奔向太阳,在那儿稍作逗留,然后又迅速神秘地飞逝而去。它是不是遵循运动规律?它还会回来吗?”哈雷一边自言自语,一边飞快地记录着。

哈雷画像 

哈雷画像

当然,哈雷记录这颗星星的名字并不是扫把星,而是彗星。

“这家伙好像不是第一次来到太阳附近!”哈雷脑海中冒出这样的念头。为了证明这种想法,他全身心地投入到彗星的观测中。半月后,哈雷向欧洲的科学家们宣布,这颗彗星将于1758年底或1759年初再次回归到空中,间隔时间是76至77年。

哈雷彗星图 

哈雷彗星图

彗星的组成 

2

一石激起千层浪。哈雷的预言在欧洲引起巨大轰动。很多人都持反对态度,只有一个人例外,那就是大名鼎鼎的科学家牛顿。

“与其等待70多年来证实这个预言,不如查查过去的记录;或许这家伙曾经定期出现在空中呢!” 牛顿提出一个很有用的建议。

“这种笨方法似乎有效。”哈雷说。

“最笨的方法往往是最有效的方法。尽管这样做工作量很大,但肯定值得一试。”牛顿鼓励道。

于是,哈雷开始寻查这颗彗星的可靠记录。这个工作看似简单,其实非常艰巨,因为他要把这些记录转化成精确描绘的星空图,再从三个不同点的可靠观察材料来确定彗星的位置,最后再看它是不是经过同一路线。

花开花落,一年又一年过去了,哈雷的胡子长了一茬又一茬,但一直没有找到这颗彗星的记录。

苦心人,天不负。21年后,哈雷终于找到可靠资料,说1607年天文学家开普勒观察到的一颗彗星和1682年描述的那颗相符。两次出现的时间相隔75年,与原先推测的76或77年很相近。

天文学家开普勒 

天文学家开普勒

3

“恭喜你。”好友牛顿说,“这会不会是一种巧合呢?我们不这么认为,但世人肯定会。”

“有道理。”为此,哈雷决定继续向前查证。换言之,就是从公元1607年向前推算75、76或77年。

又过了几年,哈雷终于找到那颗彗星在公元1531年的历史记录,与公元1607年相隔76年。再接再励,经过一段时间,他查到那颗星星出现在公元1456年,与上一次(公元1531年)记录相差75年。

感觉已经有足够的证据后,哈雷终于向全世界科学界公开宣布:他于公元1682年观测到的那颗彗星将于公元1758年底或1759年初再次出现在天空中,大家可以拭目以待;之所以只能确定大致时间,是因为它接近木星时,被对方的引力“拖了后腿”。(注三)

宣布完这事儿,哈雷猛然醒悟:要证明这个预言,至少要50多年,那时他和牛顿都已经100多岁,早不在人世了。于是哈雷幽默而苦笑地对朋友们说:“如果那颗彗星到时真的出现在天空中的预定位置,后人应该承认这是一个英国人的发现吧。”

4

时光飞逝,哈雷和牛顿都渐渐老了。公元1727年,牛顿去世。老头儿哈雷孤独地躺在星空下,想象着那颗彗星在漫长而寂寥的旅途中飞驰,身后是一条长长的尾巴。

牛顿 

牛顿

“如果把世人比作天上的星星,那我宁愿做那颗彗星,让若干年后还有人研究我。”1742年1月14日,哈雷对着星空自言自语,然后永远地闭上了眼睛。

公元1759年3月13日黄昏,一颗明亮的星星拖着长长的尾巴,出现在星空中。它正是哈雷预言的那颗彗星。此时,哈雷已经逝世了16年。

全世界的天文学家都被哈雷的预言震惊了。为此,科学家们把这颗星星取名“哈雷彗星”,并相信它运行的轨道正是哈雷所测算的扁长的椭圆形。

哈雷彗星的轨道 

哈雷彗星运行轨道是一个扁长的椭圆

从此,人们知道茫茫太阳系中,还有一类质量非常小,尾巴非常长的星体,那便是彗星。科学家们进一步测知,宇宙中彗星很多,但能观测到的仅约1600颗。

按照哈雷生前的推测,哈雷彗星分别于公元1835年、1910年和1986年再次出现在天空中的预定位置。目前,按照天文学家的精确推测,哈雷彗星将于2061年7月28日再次出现在天空中。(注四)

人们通过哈雷彗星认识到,彗星其实是和地球、月亮、水星等一样的星体;它与其它星体最大的不同,就是有一个很长很长的尾巴。

当然,人们再也不会把彗星叫做“扫把星”了。

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文章注释:

注一:按运行周期来看,彗星分为周期彗星和非周期彗星。其中周期彗星又分长周期彗星和短周期彗星。短周期彗星是指绕太阳公转周期小于200年的彗星。地球上人类的肉眼只能看见一个短周期彗星,就是那颗所谓的“扫把星”。

注二:彗星主要由冰冻物质和尘埃的凝结物构成,所以远离太阳时,体积很小;接近太阳时,彗尾变长,体积变得十分巨大。彗星的尾巴一般都有几千万千米,最长可达几亿千米。

注三:木星是太阳的八大行星之一,位于火星与土星之间。木星的引力比地球强2.5倍。可以说,一个地球人在木星表面,就如同背负90千克重物一样。这种引力会影响离它最近的小行星或彗星;最新研究表明,还会影响地球的气候。

注四:按哈雷观测和推算,哈雷彗星出现的年份依次为:1531年——1607年——1682年——1759年——1835年——1910年——1986年——2061年。由此可见,哈雷彗星的平均公转周期为75年或76年。

Tags:彗星,哈雷彗星,太阳系  
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