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每76年回歸一次,神秘的哈雷彗星,是怎麼被發現的?

作者:阿山講科普

導語

自從英國著名天文學家埃德蒙·哈雷在18世紀首次揭示了彗星的周期性運動規律,人類便對哈雷彗星十分關注,每次哈雷彗星回歸都會引發全球天文學家的密切關注。

正是憑借他對哈雷彗星軌道的研究,人類才得以第一次認識到彗星也是跟地球軌道形态相同的天體,這一新認識開闊了人們對太陽系動力學的視角。

哈雷彗星以創始者的名字命名,再加上哈雷自己所研究并且預測出了它的周期性運動,是以這顆彗星被稱作“哈雷彗星”。

每當哈雷彗星回歸地球時,科學家們都會利用這一機會對哈雷彗星展開觀測,這一系列觀測資料為我們對彗星角動量、太陽系動力學的認識提供了豐富的資訊。

那麼哈雷彗星又是如何被發現的呢?

哈雷彗星的周期是多久一次,它的軌道形态呢?

它又有着哪些奧秘?

一、埃德蒙·哈雷發現“哈雷”。

哈雷彗星曆經人類觀測,擁有相對詳細的觀測資料,但彗星本身早在公元前240年,著名的古希臘天文學家希波克拉底就已經發現過這顆彗星。

盡管希波克拉底認為“哈雷”所代表的天體有着周期性的特征,但是由于古代觀測技術的滞後,是以希波克拉底所發現的彗星雖然可能是哈雷彗星,但并不是人類認知中的哈雷彗星。

在之後的公元66年和公元141年,有兩位來自中國的著名天文學家,他們對每24年回歸一次的“哈雷”彗星進行了觀測,并且記錄了彗星周期性回歸的規律。

這兩位天文學家分别是張衡和裴勰,他們都在《後漢書•巽傳》以及《梁書•天文志》中有着詳細記錄。

沒想到人類古代觀測技術受限,埃及的古老文明以及瑪雅文明、印加文明和其他文明都有對哈雷的可回歸的記錄,而隻有中國的記錄有着極強的周期性,而且時間準确。

據漢代天文學家章衡所記錄,張衡在仰饒偶立天文之功,亦絕于太史之術,乃獨推以己之見,於隽巧之思,審視天地之變化,以明上下之紀數。

是以不論古代還是現代,都有人将中國稱之為天文學的“發源地”。

鑒于中國在哈雷彗星周期性觀測上的超強表現,十七世紀初期,英國皇家學院主管克裡斯托弗·雷恩德提議,将哈雷彗星以“哈雷”命名的“哈雷彗星”加長了76年的周期性,這也是英國皇家學會将哈雷彗星命名為哈雷的原因。

直到十六世紀,英國人霍利布什想要用奧特加斯·皮恩在16世紀做巡天觀測時的資料驗證哈雷彗星的周期性。

然而,他們手裡的資料和觀測精度都無法精準驗證哈雷彗星的周期性,直到埃德蒙·哈雷出生修複了哈雷彗星的周期性。

埃德蒙·哈雷出生于1656年,母親逝世後,他便和父親一起北上倫敦求學。

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但是父親幾年後接連遭遇商業失敗以及破産,随後于1605年去世,埃德蒙·哈雷為了生存下去,于是便決定贖身當兵,用自己的後半生作為報答。

埃德蒙·哈雷雖然是一個天才,但是他的才華并不擅長繪畫等方面,是以他就常常和同學進行切磋,這為他結識了即便很多年後的生活也帶來很大的幫扶。

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再加上他自己的努力,最終埃德蒙·哈雷順利通過倫敦皇家學院的全額獎學金考試,修讀《文學》專業。

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二、埃德蒙·哈雷研究彗星。

在這裡,埃德蒙·哈雷遇到了克裡斯托弗·雷恩德,後者不僅是皇家學會的創始人,還是哈雷的資助人,這位埃德蒙·哈雷為埃德蒙·哈雷提供了很多幫助。

克裡斯托弗·雷恩德在哈雷的資助學生中非常看好埃德蒙·哈雷,此外還有湯姆·斯特裡特蘭等人。

他們所引領的科學思想大大影響着埃德蒙·哈雷,是以埃德蒙·哈雷在天文學的道路上步入正軌。

在他二十歲那年,他開始在校園周圍的東倫敦進行天文觀測,并朝着更高層次的物質努力,一邊,他在牛頓的勸說下,在1679年進行的環食觀測,在牛頓的督促下,哈雷第一次提出了“牛頓的分散”。

在1676年,他和羅伯特·胡克在一起,已經開始研究彗星的運作。

埃德蒙·哈雷研究了一段時間,發現哈雷彗星每次都在不同的位置回歸,是以他産生懷疑,這應該是一顆周期性的彗星。

在1686年,牛頓正式釋出了《自然哲學的數學原理》,這本書是牛頓關于萬有引力定律、開普勒第一和第二定律的相關内容。

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然而,牛頓并不研究彗星軌迹,僅僅利用力學的原理進行推演,并沒有得出結論,是以,埃德蒙·哈雷要從牛頓的著作中找出“規律”并不容易。

正是在1684年,埃德蒙·哈雷找到了這本書,他認真閱讀後,總結出從牛頓的引力力學規律中可以推導出哈雷彗星的周期性運動。

根據牛頓所編著的天文學著作,埃德蒙·哈雷已經得出結論,哈雷彗星每76年回歸一次,埃德蒙·哈雷相信哈雷彗星在公元前1066年就回歸過一次,此外還有關于哈雷彗星歸來的幾支彗拌的照片。

正是憑借對哈雷彗星軌道的研究,哈雷就不再是一個飛躍,人類第一次認識到彗星也是跟地球軌道形态相同的天體,這一新認識開闊了人們對太陽系動力學的視角。

哈雷彗星以創始者的名字命名,再加上哈雷自己所研究并且預測出了它的周期性運動,是以這顆彗星被稱作“哈雷彗星”。

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然而,埃德蒙·哈雷卻沒有遇到一支好的彗拌,使得哈雷彗星沒有得到進一步的觀測和發現,知道1759年,德國天文學家希波克拉底建造了第一台望遠鏡。

在1910年,當哈雷彗星回歸時,人類首次對它進行了詳細觀測,并通過照片記錄了這一曆史性的時刻。

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三、88年愛因斯坦提出廣義相對論預測哈雷彗星傳回。

哈雷彗星的周期是76年,它的軌道呈高度橢圓形,這樣的軌道形态非常罕見,每次回歸哈雷彗星都離地球非常近,這一距離甚至遠近遠大于太陽系中的其他彗星,是以哈雷彗星每次回歸,都能夠呈現非常壯觀的景象。

有沒有什麼方法可以快速讓哈雷彗星回歸,那就是使用強大的引擎将它引入地球方向,需要的燃料僅需3%。

如果要讓它以每秒42.36千米的速度靠近地球,就需要額外的努力,如果要以地球逃逸速度的一半的速度靠近地球,就需要更大的努力。

哈雷彗星最早是公元前240年由希臘人發現的,此後哈雷彗星十分重要的一次回歸是1066年,由于當時哈爾德·哈德拉達和他的挪威軍隊襲擊了英國,此時哈雷彗星剛好回歸地球。

哈拉爾德·哈德拉達這一夜就留在了曆史上,因為1087年,這位挪威國王在他即位的想要紀念父親,于是就在他的葬禮中建造了一座宏偉的紀念祠,給哈雷彗星畫像,而在1136年,這個城堡被英王腓特烈二世所毀。

由于哈雷彗星有着非常穩定的周期性,是以就有一個人寫詩預測出哈雷彗星還會在2061年回歸,這位人就是19世紀的詩人安·諾爾·帕托。

每76年回歸一次,神秘的哈雷彗星,是怎麼被發現的?

哈雷彗星在1910年回歸時,由于功夫太差,以至于他錯過了哈雷彗星1970年回歸的時機,這一年,哈雷彗星與木星撞擊。

當哈雷彗在1986年回歸時,科學家們利用強大功率的太空望遠鏡對它進行觀測,當時哈雷彗星距離地球僅有5400萬千米,距離太陽僅有8900萬千米。

在哈雷彗星回歸後,人類首次利用航天器對它進行了近距禋探測,這一次的觀測資料非常詳細,有些資料甚至連品質都沒有,提供了哈雷彗星的詳細資料,未來可以将一些探測器發射到哈雷彗星上,進一步檢查哈雷彗星的内部情況。

此外,哈雷是一顆太陽系中最古老的天體,它存在的時間已經達到了46億年,有人認為哈雷有潛力成為太陽系早期的一部分條件,是以它本身對于研究太陽系統的形成和演化都具有重要意義。

每76年回歸一次,神秘的哈雷彗星,是怎麼被發現的?

結語

哈雷彗星的周期是76年,每次回歸的時候都會引起關注,它也是天文學的神話,這樣每一次的回歸,都發生在天文學的重要時刻,是以哈雷彗星的每一次回歸都被正式記錄在天文學史上,哈雷彗星的周期性也為人類研究太陽系中彗星運動的規律方面提供了極為珍貴的資料,對人類太陽系動力學的認識也提供了很重要的資訊。