小行星的发现
自1930年3月天文学家们发现冥王星以后,我们便知道,太阳系中环绕着太阳这颗中心天体运动的,有九大行星及其卫星,同时还有许许多多的小行星、彗星、流星体和星际物质等等。
那么,小行星又是怎样发现的,它们位于太阳系宇宙空间什么地方,共有多少颗小行星,它们又是怎样形成的呢?
很多年以来,科学家们在研究太阳系里各个行星的轨道时,发现了一件有趣的事。他们发觉,行星并不是随随便便的散居在太空的,而是非常有“秩序”地按着某种规则分布在太阳的周围;它们几乎是像排过队似的,彼此之间的距离都成一定的比例。
1766年,德国有一位中学教师提丢斯,发现当时已知的水星、金星、地球、火星、木星和土星这6颗行星与太阳的平均距离有一定的规律,它们可以用有趣的数列来表示,即是:4,4+3,4+6,4+12,4+48,4+96。4即为水星距太阳之间的平均距离(约58百万千米);4+3为金星与太阳之间的平均距离,即58百万千米+58百万千米的四分之三(43.5百万千米),等于101.5百万千米;4+6为地球与太阳之间的平均距离,即58百万千米+87百万千米,等于145百万千米,以次类推。这样计算的结果,虽然这6颗行星与太阳之间的距离,与我们现在知道的它们与太阳之间的平均距离还有些出入,但是已相差不了多少,例如,地球与太阳之间的平均距离仅差2.67%。
提丢斯的这个发现大家觉得很有意义,于是引起了人们的重视。几年后,柏林天文台长波得,对上述规律作了进一步的论述,人们就把它称为“提丢斯——波得定则”,一般简单的称为波得定则。
对上面的数列,如果我们仔细地看,每项后面的数都是前项后面数的两倍。但是第四项和第五项之间,却把这个“秩序”给打乱了,少了一项4+24,这是什么缘故呢?当时便引起人们的注意,而根据波得的推测,在火星和木星之间应该有一颗行星。然而,天文学家怎么找也没有发现这颗行星,这使天文学家们感到非常奇怪,但大家认为,在火星和木星之间,肯定还有一颗行星存在着。如果找不到它,它一定是“躲”起来了,为了寻找这个“空缺”的行星,天文工作者和天文爱好者花费了许多时间,对火星和木星之间进行了大量的观测,直到19世纪初的1801年1月1日夜里,这个“躲”起来的行星,终于被意大利的天文学家皮亚齐在天文望远镜里“捉”到了。人们给这个行星起名为谷神星。这样,就完整的填补了波得定则。
天文学家一面感到高兴,一面也感到有些失望。因为这颗行星出奇的小,其直径只有770千米。还不到我们地球的卫星——月亮直径(3467千米)的四分之一。它只算个很小的行星。大约过了一年的时间,1802年,业余天文爱好者,德国医生奥伯斯又发现了第二颗小行星——智神星。智神星比谷神星还要小,它的直径还不到500千米。
当智神星被发现的时候,让当时的天文学家感到惊异。因为他们原来只想找到一颗行星,而现在却找到了一双。这时他们便猜想,既然发现了第二颗小行星,还会不会在火星和木星轨道之间存在着第三颗、第四颗、乃至更多的小行星呢?
事实也正如这些天文学家所猜想的那样,过了两年,1804年,人们又发现了第三颗小行星——婚神星。到1807年,又发现了第四颗小行星——灶神星。
后来,又大约过了40天,天文学家又发现了第五颗小行星。在发现第五颗小行星后的第二年,又发现了第六颗小行星,在整个第19世纪,天文学家们共发现的小行星有400颗以上。到了20世纪,随着科学技术的发展,不断先进的观测手段,小行星的发现便越来越多了。到目前为止。天文学家发现的小行星已经有2000个以上。那么,火星和木星这两颗大行星轨道之间,到底有多少颗小行星呢?具体数字很难确定。因为随时都可能会发现新的小行星。因此,关于小行星的数字,或者说有2000多颗,或说有成千上万颗。
由于在火星和木星轨道之间的小行星太多了。因此,我们称它们为一个小行星带。它们就像九大行星一样绕太阳公转。不过,它们的质量体积都很小。最大的直径只有1000千米;小的直径还不到1千米。有人估计,全部小行星的总质量,不会多于地球质量的万分之四。当然,这需要我们进一步考察。
至于这些小行星是怎样形成的,目前说法不一,有的人认为:在火星和木星之间本来是有一颗大行星的,但不知是什么原因,也许是跟一个什么星球相撞了,这个行星爆裂了。现在的小行星,可能就是这颗星的残体,不然的话,为什么这些小行星形状都不那么规则呢?还有人认为,在火星和木星之间,本来就有一些星际物质可以凝聚成为一个大行星的,但这些物质凝聚得不够结实,结果就分裂成大小不一样的小行星了。总之,有关小行星的成因,尚无定论,有待于科学家进一步的考察、分析、定论。
在发现这些小行星的工作中,我国天文工作者也作出了不少贡献。在已编号的2000多颗小行星中,有一颗名叫“中华”的第1125号小行星,是由我国天文学家张钰哲于1928年发现的。解放后,我国天文事业有了飞跃的发展,由于有了强有力的天文望远镜,从1954年秋天起,我国南京紫金山天文台已先后发现了400多颗小行星。其中,1977年有4颗新的小行星曾在国际上得到正式编号,分别被命名为“张衡”、“祖冲之”、“一行”和“郭守敬”,以纪念我国古代著名的天文学家。1979年下半年,又有4颗由我国发现的新小行星,被正式编号命名为:第2027号“沈括”;第2045号“北京”;第2077号“江苏”,第2078号“南京”。这4颗小行星都已经过多次观测,并计算出了它们的轨道。在这以后,紫金山天文台又连续发现了5颗小行星,被国际上正式编号为:第2058号“河南”;第2162号“安徽”;第2169号“台湾”;第2184号“福建”;第2185号“广东”。
第2051号小行星
1902年2月16日,张钰哲出生在福建省闽侯县。他在小学和中学时代,学习成绩一直都很好。1919年以优异的成绩考入清华学堂高等科,1923年毕业后即去美国留学。他选择了古老而有趣的天文学作为自己学习、研究的对象,并把毕生的精力都倾注于这门学科的研究上。
1925年张钰哲进入美国芝加哥大学天文系学习,两年后获硕士学位;接着,他一面在叶凯士天文台作小行星和彗星的照相观测工作,一面继续学习,攻读博士学位。在这期间,他通过连续的观察和计算,成功地发现了一颗新的小行星,从此结束了小行星由外国人发现的历史,为我国当时极其落后的天文事业争得了荣誉。为了表示对远隔重洋的祖国的怀念,张钰哲把他发现的小行星命名为“中华”。
1929年,张钰哲以《有一定平面的双星轨道极轴指向空间的分布》的论文获得博士学位。学成归国时,他到威尔逊天文台、罗威耳天文台、立克天文台及加拿大维多利亚天文台进行了参观访问,以便回国后在中国创办天文台时有所参考借鉴。
1946年,张钰哲再度赴美考察,观测中发现了一颗新变星,并在美国天文学会年会上宣读了题为《新的食变星的速度曲线》的论文,同时对许多其他问题也做了进一步的探讨和研究,为紫金山天文台的重建做好了准备工作。
南京解放后,张钰哲担任了中国科学院紫金山天文台台长,从1949年底开始,他全身心致力于小行星和彗星的观测研究,开展了小行星轨道测定、摄动计算和改进轨道方面的计算研究。30年来,张钰哲和他领导的行星研究室总共获得了五六千次小行星的成功观测,陆续发现了几百颗星历表上未有编号的小行星,有的已用我国古代天文学家和省市的名字来命名。
张钰哲以毕生精力致力于祖国天文事业,他治学严谨,事必躬亲,不仅勤于观测,而且勤于理论研究和著作编译工作。
国际天文协会为了表彰他在小行星研究和其他方面的贡献,特意把1976年10月23日美国哈佛天文台所发现的2051号小行星命名为“张”,以作为永久的纪念。