天王星。科学发现的历史和本质

天王星。科学发现的历史和本质

最重要的科学发现

从望远镜发现到XNUMX世纪末，人们对太阳系的观念发生了重大变化。只有一件事保持不变：太阳系中的行星数量，等于六。土星被认为是离太阳最远的行星，很少有人承认另一颗行星在土星轨道之外的日心轨道上徘徊在世界空间中。

这颗行星是由德国天文学家发现的威廉·赫歇尔. 在他漫长的一生中，赫歇尔做出了许多与太阳系和恒星宇宙有关的非凡发现。例如，他证明了银河系是“不可测星层”，即具有恒星性质。他拥有对双星的独特观察以及对银河系形状和结构的基础研究。这位科学家还发现了火星两极白帽的周期性增加和减少以及太阳、行星和卫星上发生的许多其他各种现象。

但毫无疑问，在他的众多发现中，天王星的发现占据了第一位，赫歇尔的名字足以永远留在自然科学史上。

弗里德里希·威廉·赫歇尔 (Friedrich Wilhelm Herschel, 1738–1822) 出生于汉诺威，由汉诺威卫队双簧管演奏家艾萨克·赫歇尔和安娜·伊尔莎·莫里岑 (Anna Ilse Moritzen) 出生。赫歇尔新教徒来自摩拉维亚，他们可能出于宗教原因离开了摩拉维亚。父母家的气氛可以称为知识分子。 “传记笔记”、威廉的日记和信件、他的妹妹卡罗琳的回忆录向我们介绍了赫歇尔的房子和感兴趣的世界，并展示了造就杰出观察者和研究人员的真正巨大的工作和奉献精神。他接受了广泛但不系统的教育。数学、天文学、哲学课程揭示了他精通科学的能力。但除此之外，威廉还拥有出色的音乐才能，十四岁时他就成为了团乐队的音乐家。 1757 年，在服了四年兵役后，他前往英格兰，他的兄弟、汉诺威军团的乐队指挥雅科夫早些搬到了那里。

口袋里没有一分钱，威廉（在英国改名为威廉）在伦敦开始抄笔记。 1766年，他搬到巴斯，在那里他很快就以表演者、指挥家和音乐老师的身份声名鹊起，但这样的生活并不能完全满足他。赫歇尔对自然科学和哲学的兴趣，不断的自我教育使他对天文学产生了热情。 “可惜音乐并不比科学难一百倍，我喜欢活动，我需要做点事情，”他写信给他的兄弟。

1772 年，威廉的妹妹卡罗琳·卢克雷蒂亚抵达巴斯。 1773 年，赫歇尔获得了许多关于光学和天文学的著作。史密斯的完整光学系统和弗格森的天文学成为他的参考书。同年，他第一次用焦距约75厘米的小型望远镜观察天空，但如此低倍率的观测并没有让研究人员满意。由于没有资金购买更快的望远镜，他决定自己制造。在购买了必要的工具和毛坯后，他为他的第一台望远镜独立铸造和抛光了一面镜子。克服重重困难，赫歇尔在同一个 1773 年制作了焦距超过 1,5 米的反射镜。 Herschel 手工抛光镜子（仅在 10 年后，他就为此创造了一台机器），经常连续工作 12、16 甚至 XNUMX 个小时，因为停止研磨过程会降低镜子的质量。事实证明，这项工作不仅困难，而且危险，有一次熔炉在制造镜子的空白时发生了爆炸。

在这项艰巨的工作中，卡罗琳姐妹和亚历山大兄弟是威廉忠实而耐心的助手。勤奋和热情取得了优异的成绩。赫歇尔用铜和锡合金制成的镜子质量上乘，可以呈现完美的圆形星星图像。

正如美国著名天文学家 C. Whitney 所写：“从 1773 年到 1782 年，赫歇尔一家忙于从专业音乐家转变为专业天文学家。”

1775 年，赫歇尔开始了他的第一次“天空调查”。此时，他仍然继续以音乐家的身份谋生，但天文观测成为他真正的爱好。在音乐课之间，他为望远镜制作镜子，在晚上举办音乐会，并在晚上观察星星。为此，赫歇尔提出了一种独创的“星勺”新方法，即统计天空某些区域的恒星数量。

13 年 1781 月 10 日，在观察时，赫歇尔注意到了一些不寻常的事情：“晚上 11 点到 XNUMX 点之间，当我在双子座 H 附近研究暗星时，我注意到一颗看起来比其他的大。对其不寻常的大小感到惊讶，我把她和H双子座以及御夫座和双子座之间方格上的一颗小星星进行了比较，发现它比它们中的任何一个都大得多，我怀疑它是一颗彗星。” 该物体有一个明显的圆盘，并沿着黄道移动。在将“彗星”的发现告知其他天文学家后，赫歇尔继续对其进行观测。

15 月 1781 日的观察表明，发光圈确实有其相对于恒星的运动。根据这一事实，赫歇尔断定他发现了一颗新彗星，尽管在离太阳不远的地方既没有观察到彗星的尾巴，也没有观察到彗星固有的雾壳。赫歇尔向格林威治天文台报告了这一发现，天上流浪者的观察者圈子大大扩大了。到 1740 年夏天，观测次数足以计算轨道参数。这些复杂而繁琐的计算是由安德烈·伊万诺维奇·莱克塞尔院士（1784-19 年）完成的，他发现赫歇尔星号在几乎是圆形的轨道上围绕太阳运行，其距离是太阳与地球之间距离的 84 倍。 Leksel 还确定了绕太阳公转的周期，结果约为 XNUMX 年。从这些计算中可以清楚地看出，威廉·赫歇尔发现的不是彗星，而是一颗新的、迄今未知的行星，因为即使在那时，人们也知道大多数彗星的轨道是拉长的椭圆，具有很大的偏心率，甚至是双曲线。

为了纪念英国国王乔治三世，赫歇尔提议将这颗新行星命名为乔治星，但这个名字并没有被广泛传播。在德国天文学家约翰·博勒（1747-1826）的建议下，她被命名为天王星，取名为天王星。来自古罗马神话，意思是最古老的众神的名字。天王星距离太阳近 3 亿公里，体积是地球的 60 多倍。

这一独特的发现在一般自然科学中，特别是在天文学中占有特殊的地位。赫歇尔的发现推翻了关于太阳系大小和结构的古老传统观点，并将其边界推到了土星轨道之外。太阳系的线性尺寸增加了一倍，现在它的边界沿着天王星的轨道在 19,2 天文单位的距离处通过。 e. 来自太阳。

随后，赫歇尔逐渐增加镜子的直径。它的巅峰之作是建于 1789 年的望远镜——在当时是一个巨人，管子长 12 米，镜子直径 122 厘米。直到 1845 年，爱尔兰天文学家 W. 帕森斯 (W. Parsons) 建造了一个更大的望远镜，这台望远镜一直保持着无与伦比的地位——长约 18 米，镜子直径为 183 厘米。

使用最新的望远镜，赫歇尔发现了天王星的两颗卫星和土星的两颗卫星。因此，太阳系中几个天体的发现与赫歇尔的名字有关。

作者：萨明 D.K.

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