谷神星(1 Ceres)是人們最早發(fā)現(xiàn)的第一顆小行星,由意大利人皮亞齊于1801年1月1日發(fā)現(xiàn)。其平均直徑為952公里,是小行星帶中最大最重的天體。
(發(fā)現(xiàn)):
1766年,德國(guó)有一位名叫提丟斯的中學(xué)數(shù)學(xué)教師,把下面的數(shù)列:
3,6,12,24,48,96,192……的前面加上0,即:
0,3,6,12,24,48,96,192……然后再把每個(gè)數(shù)字都加上4,就得到了下面的數(shù)列:
4,7,10,16,28,52,100,196……再把每個(gè)數(shù)都除以10,最后得到:
0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6……
令提丟斯驚奇的是,他發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)列的每一項(xiàng)與當(dāng)時(shí)已知的六大行星(即水星、金星、地球、火星、木星、土星)到太陽(yáng)的距離比例(地球到太陽(yáng)的距離定為1個(gè)單位)有著一定的聯(lián)系。
提丟斯的朋友,天文學(xué)家波得深知這一發(fā)現(xiàn)的重要意義,就于1772年公布了提丟斯的這一發(fā)現(xiàn),這串?dāng)?shù)從此引起了科學(xué)家的極大重視;并被稱為提丟斯——波得定則,即:
當(dāng)時(shí),人們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)天王星、海王星和冥王星,以為土星就是距太陽(yáng)最遠(yuǎn)的行星。
1781年,英籍德國(guó)人赫歇爾在接近19.6的位置上(即數(shù)列中的第八項(xiàng))發(fā)現(xiàn)了天王星,從此,人們就對(duì)這一定則深信不疑了。根據(jù)這一定則,在數(shù)列的第五項(xiàng)即2.8的位置上也應(yīng)該對(duì)應(yīng)一顆行星,只是現(xiàn)在還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。于是,許多天文學(xué)家和天文愛(ài)好者便以極大的熱情,踏上了尋找這顆新行星的征程。
1801年新年的晚上,意大利天文學(xué)家皮亞齊還在聚精會(huì)神地觀察著星空。突然,他從望遠(yuǎn)鏡里發(fā)現(xiàn)了一顆非常小的星星,正好在提丟斯——波得定則中2.8的位置上。可是,當(dāng)皮亞齊再想進(jìn)一步觀察這顆小行星時(shí),他卻病倒了。等到他恢復(fù)健康,再想尋找這顆小行星時(shí),它卻不知去向了。皮亞齊沒(méi)有放棄這一偶然的機(jī)會(huì),他認(rèn)為這可能就是人們一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的那顆行星,并把它命名為“谷神星”。
天文學(xué)家對(duì)皮亞齊的這一發(fā)現(xiàn)持有不同的看法。有人認(rèn)為皮亞齊是正確的;也有人認(rèn)為這可能是一顆慧星,不然的話,為什么它只露了一面就不見了呢?
幾個(gè)月過(guò)去了,人們的爭(zhēng)論也沒(méi)見分曉?墒,這場(chǎng)爭(zhēng)論卻引起了德國(guó)數(shù)學(xué)家高斯的注意。高斯想,既然天文學(xué)家通過(guò)觀察找不到谷神星,那么,是否可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法找到它呢?許多天文學(xué)家對(duì)高斯的這一提法不以為然。天文學(xué)家都找不到谷神星,難道高斯還能把它算出來(lái)嗎?朋友們也勸他不要把自己的時(shí)間和才智浪費(fèi)在這一毫無(wú)希望的問(wèn)題上。
年輕的高斯卻有自己的看法。他認(rèn)為,天文學(xué)是離不開數(shù)學(xué)的。如果沒(méi)有雄厚的數(shù)學(xué)知識(shí),是不可能成為一個(gè)出色的天文學(xué)家的。在天文學(xué)發(fā)展史上,情況也正是如此。開普勒正是憑借著自己的數(shù)學(xué)才能,才發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律。牛頓也是憑著淵博的數(shù)學(xué)知識(shí),才發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律。
在高斯之前,著名數(shù)學(xué)家歐拉曾經(jīng)研究出了一種計(jì)算行星軌道的方法?墒牵@個(gè)方法太麻煩。高斯決心去尋找一種簡(jiǎn)便易行的方法。在前人的基礎(chǔ)上,高斯經(jīng)過(guò)艱苦的運(yùn)算,以其卓越的數(shù)學(xué)才能創(chuàng)立了一種嶄新的行星軌道計(jì)算理論。他根據(jù)皮亞齊的觀測(cè)資料,利用這種方法,只用了一個(gè)小時(shí)就算出了谷神星的軌道形狀,并指出它將于何時(shí)出現(xiàn)在哪一片天空里。
1801年12月31日夜,德國(guó)天文愛(ài)好者奧伯斯,在高斯預(yù)言的時(shí)間里,用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)了這片天空。果然不出所料,谷神星出現(xiàn)了!
高斯的計(jì)算方法成功了。高斯從筆尖上尋找到的這顆行星,在隱藏了整整一年后,卻又成為人類的最好的新年禮物。這一禮物向人們顯示了數(shù)學(xué)在科學(xué)研究中的巨大作用。
在發(fā)現(xiàn)小行星之前,皮亞齊原是找尋Francis Wollaston的恒星列表中所記載的Mayer 87星,但他在表中所述的位置找不到該星。及后他找到一顆會(huì)移動(dòng)的星,最初他認(rèn)為這是顆彗星。
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