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每76年回归一次,神秘的哈雷彗星,是怎么被发现的?

作者:阿山讲科普

导语

自从英国著名天文学家埃德蒙·哈雷在18世纪首次揭示了彗星的周期性运动规律,人类便对哈雷彗星十分关注,每次哈雷彗星回归都会引发全球天文学家的密切关注。

正是凭借他对哈雷彗星轨道的研究,人类才得以第一次认识到彗星也是跟地球轨道形态相同的天体,这一新认识开阔了人们对太阳系动力学的视角。

哈雷彗星以创始者的名字命名,再加上哈雷自己所研究并且预测出了它的周期性运动,因此这颗彗星被称作“哈雷彗星”。

每当哈雷彗星回归地球时,科学家们都会利用这一机会对哈雷彗星展开观测,这一系列观测数据为我们对彗星角动量、太阳系动力学的认识提供了丰富的信息。

那么哈雷彗星又是如何被发现的呢?

哈雷彗星的周期是多久一次,它的轨道形态呢?

它又有着哪些奥秘?

一、埃德蒙·哈雷发现“哈雷”。

哈雷彗星历经人类观测,拥有相对详细的观测数据,但彗星本身早在公元前240年,著名的古希腊天文学家希波克拉底就已经发现过这颗彗星。

尽管希波克拉底认为“哈雷”所代表的天体有着周期性的特征,但是由于古代观测技术的滞后,因此希波克拉底所发现的彗星虽然可能是哈雷彗星,但并不是人类认知中的哈雷彗星。

在之后的公元66年和公元141年,有两位来自中国的著名天文学家,他们对每24年回归一次的“哈雷”彗星进行了观测,并且记录了彗星周期性回归的规律。

这两位天文学家分别是张衡和裴勰,他们都在《后汉书•巽传》以及《梁书•天文志》中有着详细记录。

没想到人类古代观测技术受限,埃及的古老文明以及玛雅文明、印加文明和其他文明都有对哈雷的可回归的记录,而只有中国的记录有着极强的周期性,而且时间准确。

据汉代天文学家章衡所记录,张衡在仰饶偶立天文之功,亦绝于太史之術,乃独推以己之见,於隽巧之思,审视天地之变化,以明上下之纪数。

因此不论古代还是现代,都有人将中国称之为天文学的“发源地”。

鉴于中国在哈雷彗星周期性观测上的超强表现,十七世纪初期,英国皇家学院主管克里斯托弗·雷恩德提议,将哈雷彗星以“哈雷”命名的“哈雷彗星”加长了76年的周期性,这也是英国皇家学会将哈雷彗星命名为哈雷的原因。

直到十六世纪,英国人霍利布什想要用奥特加斯·皮恩在16世纪做巡天观测时的数据验证哈雷彗星的周期性。

然而,他们手里的数据和观测精度都无法精准验证哈雷彗星的周期性,直到埃德蒙·哈雷出生修复了哈雷彗星的周期性。

埃德蒙·哈雷出生于1656年,母亲逝世后,他便和父亲一起北上伦敦求学。

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但是父亲几年后接连遭遇商业失败以及破产,随后于1605年去世,埃德蒙·哈雷为了生存下去,于是便决定赎身当兵,用自己的后半生作为报答。

埃德蒙·哈雷虽然是一个天才,但是他的才华并不擅长绘画等方面,因此他就常常和同学进行切磋,这为他结识了即便很多年后的生活也带来很大的帮扶。

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再加上他自己的努力,最终埃德蒙·哈雷顺利通过伦敦皇家学院的全额奖学金考试,修读《文学》专业。

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二、埃德蒙·哈雷研究彗星。

在这里,埃德蒙·哈雷遇到了克里斯托弗·雷恩德,后者不仅是皇家学会的创始人,还是哈雷的资助人,这位埃德蒙·哈雷为埃德蒙·哈雷提供了很多帮助。

克里斯托弗·雷恩德在哈雷的资助学生中非常看好埃德蒙·哈雷,此外还有汤姆·斯特里特兰等人。

他们所引领的科学思想大大影响着埃德蒙·哈雷,因此埃德蒙·哈雷在天文学的道路上步入正轨。

在他二十岁那年,他开始在校园周围的东伦敦进行天文观测,并朝着更高层次的物质努力,一边,他在牛顿的劝说下,在1679年进行的环食观测,在牛顿的督促下,哈雷第一次提出了“牛顿的分散”。

在1676年,他和罗伯特·胡克在一起,已经开始研究彗星的运行。

埃德蒙·哈雷研究了一段时间,发现哈雷彗星每次都在不同的位置回归,因此他产生怀疑,这应该是一颗周期性的彗星。

在1686年,牛顿正式发布了《自然哲学的数学原理》,这本书是牛顿关于万有引力定律、开普勒第一和第二定律的相关内容。

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然而,牛顿并不研究彗星轨迹,仅仅利用力学的原理进行推演,并没有得出结论,因此,埃德蒙·哈雷要从牛顿的著作中找出“规律”并不容易。

正是在1684年,埃德蒙·哈雷找到了这本书,他认真阅读后,总结出从牛顿的引力力学规律中可以推导出哈雷彗星的周期性运动。

根据牛顿所编著的天文学著作,埃德蒙·哈雷已经得出结论,哈雷彗星每76年回归一次,埃德蒙·哈雷相信哈雷彗星在公元前1066年就回归过一次,此外还有关于哈雷彗星归来的几支彗拌的照片。

正是凭借对哈雷彗星轨道的研究,哈雷就不再是一个飞跃,人类第一次认识到彗星也是跟地球轨道形态相同的天体,这一新认识开阔了人们对太阳系动力学的视角。

哈雷彗星以创始者的名字命名,再加上哈雷自己所研究并且预测出了它的周期性运动,因此这颗彗星被称作“哈雷彗星”。

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然而,埃德蒙·哈雷却没有遇到一支好的彗拌,使得哈雷彗星没有得到进一步的观测和发现,知道1759年,德国天文学家希波克拉底建造了第一台望远镜。

在1910年,当哈雷彗星回归时,人类首次对它进行了详细观测,并通过照片记录了这一历史性的时刻。

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三、88年爱因斯坦提出广义相对论预测哈雷彗星返回。

哈雷彗星的周期是76年,它的轨道呈高度椭圆形,这样的轨道形态非常罕见,每次回归哈雷彗星都离地球非常近,这一距离甚至远近远大于太阳系中的其他彗星,因此哈雷彗星每次回归,都能够呈现非常壮观的景象。

有没有什么方法可以快速让哈雷彗星回归,那就是使用强大的引擎将它引入地球方向,需要的燃料仅需3%。

如果要让它以每秒42.36千米的速度靠近地球,就需要额外的努力,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年由希腊人发现的,此后哈雷彗星十分重要的一次回归是1066年,由于当时哈尔德·哈德拉达和他的挪威军队袭击了英国,此时哈雷彗星刚好回归地球。

哈拉尔德·哈德拉达这一夜就留在了历史上,因为1087年,这位挪威国王在他即位的想要纪念父亲,于是就在他的葬礼中建造了一座宏伟的纪念祠,给哈雷彗星画像,而在1136年,这个城堡被英王腓特烈二世所毁。

由于哈雷彗星有着非常稳定的周期性,因此就有一个人写诗预测出哈雷彗星还会在2061年回归,这位人就是19世纪的诗人安·诺尔·帕托。

每76年回归一次,神秘的哈雷彗星,是怎么被发现的?

哈雷彗星在1910年回归时,由于功夫太差,以至于他错过了哈雷彗星1970年回归的时机,这一年,哈雷彗星与木星撞击。

当哈雷彗在1986年回归时,科学家们利用强大功率的太空望远镜对它进行观测,当时哈雷彗星距离地球仅有5400万千米,距离太阳仅有8900万千米。

在哈雷彗星回归后,人类首次利用航天器对它进行了近距禋探测,这一次的观测数据非常详细,有些数据甚至连质量都没有,提供了哈雷彗星的详细数据,未来可以将一些探测器发射到哈雷彗星上,进一步检查哈雷彗星的内部情况。

此外,哈雷是一颗太阳系中最古老的天体,它存在的时间已经达到了46亿年,有人认为哈雷有潜力成为太阳系早期的一部分条件,因此它本身对于研究太阳系统的形成和演化都具有重要意义。

每76年回归一次,神秘的哈雷彗星,是怎么被发现的?

结语

哈雷彗星的周期是76年,每次回归的时候都会引起关注,它也是天文学的神话,这样每一次的回归,都发生在天文学的重要时刻,因此哈雷彗星的每一次回归都被正式记录在天文学史上,哈雷彗星的周期性也为人类研究太阳系中彗星运动的规律方面提供了极为珍贵的资料,对人类太阳系动力学的认识也提供了很重要的信息。