主题：[科普]漫谈小行星（根据n久以前出版的《小行星趣谈》改写） -- 多嘴的江南

1、让人烦恼的智神星

天空巡警队的努力很快就有了成果。1802年3月，离谷神星失而复得还不到3个月，天空巡警队发布了一个消息。那个德国医学教授奥伯斯报告说，3月28日晚上他在室女座附近天区发现了一个新天体，亮度约为7等，估计轨道也在火星与木星之间。奥伯斯早早的就给这个新天体起了名字——Pallas，也就是我们所说的“智神星”。

发现新天体本来应该是高兴的事情，可奇怪的是，人们的反应很冷淡，尤其是天文学家们，对这个发现表现出既惊讶又怀疑的态度。因为他们认为，火星与木星之间的“空隙”已经被谷神星填满了，既然空房子已经有了住客，怎么还能容纳另外的不速之客呢？

人们从以前的经验出发，几乎都不能相信奥伯斯的发现。一个行星轨道能容纳两颗行星？真是难以想象！

可是，望远镜内的那颗“智神星”的确就在那里熠熠闪光，天文学家们真是烦恼极了。就连当时已经德高望重的观测大师赫歇尔也很为难，“如果这两颗星是不同种类的话，波得定则是仍可维持成立的”，他也希望奥伯斯找到的只是一颗小彗星。还有人干脆对奥伯斯破口大骂，说他真是多管闲事，把精力放到他的医学老本行上多好，干嘛非得要把这一池清水搅混呢？

但是事实就是事实，即使让一些人讨厌，智神星的存在也是无可置疑的。计算表明，智神星的轨道就在火星和木星之间，与谷神星极其相似，轨道半长径为2.77天文单位，公转周期为1680天，只是它的偏心率和轨道倾角比谷神星大一些，但比起彗星的偏心率和轨道倾角还是小得多，所以它的的确确就是谷神星的“孪生兄弟”。

奥伯斯(Olbers,Heinrich Wilhelm Matthaeus，1758——1840)1758年10月11日生于阿德伯根Abergen(现在的不来梅附近)，父亲是是一名路德教派牧师。虽然他从小就对数学和天文学有强烈的兴趣，但后来他却进了格廷根大学University of Goettingen学习医学，当然同时他也旁听数学和天文学课程。他在1781年获得医生资格并定居不来梅，在那里成功地开业行医直到1823年退休。但行医期间，他将房屋的顶层改建成天文台，安置了好几具望远镜进行正式的天文观测。

1779年，还在上大学的奥伯斯就已经发现了一种彗星轨道计算方法。1796年，奥伯斯独立发现了一颗彗星，并用他自己制定的新方法计算了它的轨道。这个方法十分成功，在整个19世纪被奉为标准方法，奥伯斯也因此树立了他作为著名天文学家的形象。事实上，这种计算方法至今仍被天文学家使用。奥伯斯一生中发现过7 颗彗星，其中1815 年发现的那颗彗星是以他的名字命名的。奥伯斯彗星是颗周期为72 年的周期彗星，后来曾两度回归，最近的一次是在1956 年。奥伯斯在彗星研究上的成就还有，他最先指出构成彗星尾巴的物质云是彗星核挥发而来，并且是由于太阳风吹拂而形成。

尽管奥伯斯在彗星和小行星的研究上硕果累累，但他在天文史上取得的最大“荣誉”却不是这些。1826年（有说1823年），67岁的奥伯斯发表了他关于黑暗夜天空难题的论述，那就是：“夜间天空为什么是黑的？”他指出，如果宇宙是无限的，而当中的恒星分布又是均匀的话，那么整个天空无论日夜都该像太阳般明亮，但事实上并不是这样。理论与实际之间的这种矛盾，被叫做“奥伯斯佯谬”。奥伯斯当时给出的解释是有气体和尘埃形态的稀薄云状物质充斥在恒星之间，正是这样的云状物遮挡了遥远恒星的光和热，所以天空仍然是黑的（他并没有认识到云状物在遮挡星光的同时，它们的温度将会变得很高，以致它们自身将同恒星一样发出耀眼的光芒）。后来还有很多科学家研究过这个问题，并提出了很多假设，但都不能合理的解释它。直到大爆炸理论出台，奥伯斯佯谬的假设才被打破，即宇宙并不是无限大的。现在，奥伯斯佯谬被作为论证宇宙必定诞生于有限时间以前的理由。事实上，奥伯斯佯谬的提出，标志着科学宇宙学的萌芽，对宇宙学的研究有重大意义。

1840年3月2日，奥伯斯在不来梅逝世。

书归正文，奥伯斯跟小行星的故事还没有结束。智神星的发现让他更加自信，因为事实证明，他的观测记录是正确的，于是他认为智神星的出现给天文学提出了新的研究课题。奥伯斯从此不再把全部精力放在找寻彗星了，小行星成了他另外的重要研究对象。

• [科普]漫谈小行星（根据n久以前出版的《小行星趣谈》改写）

6、天才高斯来解围

皮亚齐算不出新天体的轨道，所以没有办法知道它什么时候还会再出现，这样一来，恐怕这个新天体会得而复失，万一再也找不到它了，那就是大麻烦了！

就在天文学家们束手无策的时候，救星来了！这个“及时雨”正是后来大名鼎鼎的数学家高斯(Gauss,Carl Friedrich,1777-1855)。

高斯1777年4月30日生于不伦瑞克的一个工匠家庭，小时候他的家里很穷，但他聪慧异常，三岁时就能指出父亲帐册上的错误了。十岁时，他的数学老师考了那道著名的“从一加到一百”的算术题，高斯的答案让老师知道自己的能力不足以教授高斯，于是老师就从汉堡买了一本较深的数学书让高斯学习，从此高斯开始了他精彩的数学人生。1795年高斯进入哥廷根大学学习，第二年19岁时他发现了正十七边形的尺规作图法，并给出了可用尺规作出的正多边形的条件，解决了自从欧几里得以来一直悬而未决的问题。高斯用代数的方法解决了二千多年来的几何难题，他也视此为生平得意之作，还交待要把正十七边形刻在他的墓碑上，但后来他的墓碑上并没有刻上十七边形，而是十七角星，因为负责刻碑的雕刻家认为，正十七边形和圆太像了，大家一定分辨不出来。

1801年，高斯24岁的时候开始进行天文研究，天才就是天才，他在天文学的领域第一次出手就给当时正为皮亚齐发现的新天体焦头烂额的天文学家们帮了大忙！

高斯得知皮亚齐遇到的难题后，很快就创建出一种只有三次观测记录资料就能确定行星轨道的新方法，这个方法——他当时并没有公布——就是“最小平方法”(Method of Least Square)。

皮亚齐有41天的观测资料，因此高斯可以把新天体的轨道算得很准确。他很快公布了自己的计算结果，即新天体的六个轨道要素（确定一个天体的轨道需要6个独立的量值，天文学中称作轨道要素）：它的轨道是个椭圆，其半长径（即离太阳的平均距离）为2.77天文单位，绕太阳的公转周期为1680天（即4.6年），轨道的偏心率为0.08（比火星还小），轨道与黄道面的交角为11度（比水星稍大）等等。

根据高斯计算之后预报的位置，1801年12月7日，冯·赞奇首先找到了那个失踪的新天体。1802年新年夜，距离皮亚齐第一次看到它整整一年的时间，皮亚齐和“天空巡警队”的另一个成员医生奥伯斯(Olbers，Heinrich Wilhelm Matthaüs，1758-1840)也分别看到了它的踪迹。（关于奥伯斯的事迹，下文还会重点介绍）

新行星终于找回来了，这回谁都不怀疑了，皮亚齐发现的这个行星正好在火星与木星轨道之间，与提丢斯-波得定则规定的位置2.8天文单位仅仅相差1%，公转周期与波得曾经预测的4.5年也相差不到1个月。皮亚齐根据天文学上以神话中的人物命名行星的惯例，巧妙地把新行星命名为“谷神星”(Cere)，这是西西里岛的农业守护神。

新行星给五十五岁的皮亚齐带来了巨大的荣誉，他被推荐为那不勒斯皇家学会会员，一下子成了大名。而在新行星被发现后获利最多的居然是商人们，他们把穿着波旁王朝服装的皮亚齐头像印到各种装饰品、纪念品上，不少人发了大财。

皮亚齐并没有沉迷在荣誉之中，他仍然继续为编制那份新的星表默默苦干，一直到1813年，终于编制完成。这个包含有7646颗恒星的精密星表几乎花掉了他大半生的心血，1826年皮亚齐就与世长辞了。

谷神星的发现让不少天文学家很高兴，但是仍然有人提出了不同的意见。德国“天空巡警队”就认为，谷神星的亮度只有7、8等，也就是只有木星亮度的千分之一左右，而由于它冲日时到地球的距离，只有木星与地球最近距离时的2.5分之一，这样算起来，谷神星的直径只有几百公里，作为行星实在是太小了。“天空巡警队”觉得或许火星与木星之间的“真正的行星”尚未露面，于是他们开始继续对天空的“巡逻”……

• [科普]漫谈小行星（根据n久以前出版的《小行星趣谈》改写）