白怡然

興旺發(fā)達(dá)的太陽家族

人類對太陽系范圍的認(rèn)識，就象人類對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的認(rèn)識一樣，是逐步深化、不斷擴(kuò)大的。十八世紀(jì)時，人們還認(rèn)為太陽系中只有六大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星。也就是說，那時把土星看成是太陽系的邊界，太陽的家族，就由這六個成員組成。

一七八一年三月十三日德國人赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星，但由于當(dāng)時因循守舊勢力的阻撓，很長時間后，人們才公認(rèn)它是太陽系的第七大行星，從而把太陽系的邊界擴(kuò)大到天王星。

此后相繼于一八四六年九月廿三日由勒威耶和亞當(dāng)斯獨立發(fā)現(xiàn)了海王星；一九三○年三月十三日，湯斯發(fā)現(xiàn)了冥王星。于是，太陽系的邊界擴(kuò)大到冥王星。目前人們公認(rèn)太陽系由上述九大行星組成。

冥王星外，究竟還有沒有太陽系的第十個，乃至第十一個、第十二個……成員存在呢?冥王星難道就是太陽系內(nèi)最遠(yuǎn)的一顆行星了嗎?這個有趣的問題引起了天文學(xué)家和天文愛好者的強(qiáng)烈興趣和關(guān)注。

從理論上計算出太陽系不同邊界的大小:

最小:4，500天文單位；較大:60，000天文單位。

穩(wěn)定:100，000天文單位；最大:230，000天文單位(天文單位是指從地球到太陽的平均距離，1天文單位約為1.496×108公里。水星離太陽最近，為0.39天文單位；最遠(yuǎn)的冥王星為39.5天文單位)

綜上所述，不難看出目前已知的九大行星，只緊縮在太陽中心附近的一個很小的天區(qū)中，這同太陽系應(yīng)有的范圍是極不相稱的。并且和太陽系中最大的木星系統(tǒng)形成了極其鮮明的對照。

質(zhì)量僅為太陽質(zhì)量近千分之一的木星，卻伴有十四個衛(wèi)星，可見木衛(wèi)系統(tǒng)是“超載”了；而太陽系與之相比，顯然是大大“缺額”了。這表明冥外行星的存在是可能的，尋找太陽系的第十個成員，絕不是天文學(xué)家的一種獵奇!

尋找“冥外行星”由來已久

這里，我們就尋找第十顆行星的問題的提出作一簡述。事情還得從海王星的發(fā)現(xiàn)談起。自從一七八一年發(fā)現(xiàn)了天王星后，天文學(xué)家計算了天王星在其它幾顆大行星的引力影響下，圍繞太陽運行的軌道。這個軌道同行星只在太陽引力作用下的橢圓軌道是不一樣的。理論推算位置與實際觀測結(jié)果總不符，時間愈長，誤差愈大。這是什么原因引起的?多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為，天王星軌道的異常是由一個在天王星外面的未知行星引起的。一八四六年，果然在理論推算位置上找到了這顆星，它就是海王星。

可是，找到了海王星，并未解決全部問題。在實際測定了海王星的軌道和質(zhì)量后，重新計算了天王星的運行軌道。但實際觀測位置和理論預(yù)期位置還是有一定誤差。于是，人們自然聯(lián)想到，這個無法消除的誤差，是不是由海王星外面存在一顆未知行星引起的呢?這個問題的解決，其困難程度遠(yuǎn)比尋找海王星大得多。尋找海外行星的艱巨工作，終于在一九三○年由一名年輕的天文學(xué)工作者完成了。這顆未知行星便是冥王星。

現(xiàn)在的問題是有了冥王星，問題仍然未完全解決。天王星的軌道還是和觀測不符，海王星的計算軌道同觀測結(jié)果也同樣是符合近期，就不能表達(dá)遠(yuǎn)期，時間愈長，誤差愈大。這些差值雖然不大，但卻無法用目前已有的九大行星的作用來消除。于是，探索“冥外行星”的工作便開始了。

為第十顆行星“畫象”

目前的觀測和計算表明，冥王星是一顆正在“收縮”的行星，因此有人認(rèn)為冥王星是一顆比火星還要小的行星，甚至認(rèn)為是一顆大的小行星。隨著數(shù)據(jù)的不斷改善，冥王星的特點愈來愈象一個小天體，而不象大行星了。由于冥王星的質(zhì)量很小，不會造成對天王星或海王星可觀的攝動。這一點激起人們努力去探求引起攝動的原因。蘇聯(lián)天文學(xué)家已分析了可能受到這樣一顆行星攝動的某些遠(yuǎn)距離彗星的軌道。行星軌道有同某些彗星的遠(yuǎn)日距相一致的趨向。例如土星軌道是哈雷彗星及大約六個別的彗星遠(yuǎn)日距的標(biāo)志。五個彗星的遠(yuǎn)日距與冥王星的軌道一致。但由于冥王星施加的引力是微弱的，這一點必定是巧合。一九二八年皮克林就已知道有十六顆周期彗星的遠(yuǎn)日距近似為11.5億公里，即大約7.7天文單位，這使他形成了可能存在“冥王星”的信念。蘇聯(lián)人研究的正是遠(yuǎn)日點超過冥王星的這些彗星。引用的距離約為75天文單位。

一九七三年羅林斯和哈未頓，采取了一種更有希望的方法。他們采取“巡天”觀測，并在星圖上標(biāo)明天空中供攝影和用閃視儀搜尋最有希望的天區(qū)。他們也給出假設(shè)的引起攝動行星的軌道距離和相應(yīng)的質(zhì)量。如果彗星遠(yuǎn)日距為75天文單位，則該行星的質(zhì)量為5—10地球質(zhì)量。如果這個天體存在，它具有的星等約為17等。因此到一九七三年為止，第十顆行星的“肖象”為:一個適中的行星，而不是一個氣體巨星。假定密度為2.0克/厘米3時，其直徑接近于25，000公里；如密度為冥王星的密度，則直徑將在30，000公里以上。

但在克里斯蒂宣布發(fā)現(xiàn)了冥王星的衛(wèi)星“查龍”之后，美國海軍天文臺的哈林頓和范弗蘭德恩對導(dǎo)致形成“查龍”和冥王星的事件做出猜測。他們認(rèn)為:有一顆質(zhì)量為3—4個地球質(zhì)量的“第十顆行星”掠過海王星衛(wèi)星系統(tǒng)。并假定冥王星是海王星的一顆衛(wèi)星。而勞頓提出了另一種方案，他認(rèn)為冥王星曾經(jīng)是第十顆行星的衛(wèi)星。目前這一理論還只是一種設(shè)想而已。假如對“查龍”和冥王星的進(jìn)一步觀測能得到更多資料，那對尋找海王星的另外衛(wèi)星將是很有幫助的。第十顆行星的“肖象”，將是一顆中等質(zhì)量(5個地球質(zhì)量)、在平均距離為62.5天文單位、周期為495年的高偏心率軌道上運行的行星。

上面的描述還只是一種猜測，或許第十顆行星并不存在，太陽僅僅支配八大行星，而海王星處于它的邊緣，冥王星則是海王星的衛(wèi)星?？傊话倌陙?，人們從不同角度探索了第十顆行星存在的可能性，而從未有人對此給予否認(rèn)。從發(fā)現(xiàn)天王星到發(fā)現(xiàn)海王星相隔65年，到發(fā)現(xiàn)冥王星又相隔84年。發(fā)現(xiàn)冥王星至今已有50年的歷史，可以肯定，第十顆行星的發(fā)現(xiàn)必將更困難，任務(wù)更為艱巨。

(摘自1980年第6、7期《天文愛好者》，本刊請作者對原文作了壓縮改寫)

(插圖:劉洛平)