海王星的发现与行星公转周期

2011年的某天，我接到了一位同事的电话，对话如下。

同事：“现在我的学生要画一本关于“发现海王星”的绘本，可以直接让他在科学家绘制的星空图中随便画几个星座吗？”

我：“当然不可以！必须依照当时的观测记录精确绘制。”

同事：“海王星的发现时间是1846年9月23日，您那儿有相关资料吗？”

我：“我可以查查。”

我查阅相关资料后得知，1846年9月23日，德国天文学家约翰·格弗里恩·伽勒（JohannGottfriedGalle）在柏林天文台上，通过天文望远镜第一次观测到了海王星。当时海王星位于摩羯座与水瓶座之间，并且当天晚上土星也在附近出现了。海王星的视星等为7.85，肉眼无法看到，而土星的视星等为1.15，肉眼可以看到。

我将相关资料交给这位同事后，当天晚上与家人聊了此事，第二天阿远说：“昨晚我们聊到了海王星，我挺好奇的，就用Stellarium（一种天文软件）查了一下，找到了海王星。没想到过了一百多年，它还位于水瓶座附近，但是这次没有在附近找到土星。”

我对这一巧合感到十分惊奇，通过查阅资料得知，各行星围绕太阳公转的周期不同，海王星围绕太阳公转的周期是165年，而从1846年到2011年恰好是165年，也就是说海王星完成了一次公转，如图1.27（a）和图1.27（b）所示。

（a）1896年海王星的位置

（b）2011年海王星的位置

图1.27　海王星的位置

海王星的发现

海王星是太阳系唯一一颗通过天文计算发现的行星。在天王星被发现后不久，有人注意到，天王星在运动时总是偏离通过天体力学计算得出的轨道，于是推测在它的外侧可能还有一颗行星，并且受到那颗行星的引力影响，因此偏离了轨道。1845年，英国剑桥大学数学系的学生亚当斯（Adams）首先计算出了海王星的质量和公转轨道，并将这一结果寄给了英国皇家天文台台长艾里（Airy），但亚当斯的研究成果并未受到重视。1846年9月18日，在法国巴黎天文台工作的勒威耶（LeVerrier）教授也进行了类似的研究，并将结果寄给了德国天文学家伽勒。伽勒在收到结果的当天（9月23日）晚上，通过天文望远镜发现了海王星。

太阳系各行星到太阳的平均距离与公转周期

太阳系各行星到太阳的平均距离与公转周期如表1.2所示。

表1.2　太阳系各行星到太阳的平均距离与公转周期

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(1) 表中的时间单位“日”和“年”均以为地球上的时间为基准。