行星身份變遷簡史

　　①托勒密認為行星繞地球而轉。

　　②根據托勒密理論繪製的行星軌道圖。

　　③行星和其他星體一起組成了太陽系大家庭。

　　④凌日是尋找系外行星的重要方法。

　　人類第一次證實了太陽系外的「太陽系」的存在，回首過去，人類認識我們所在的星系就是一個艱難的過程。下面，我們就以行星為代表，回顧一下人類從近到遠，認識「星系」的壯美歷史。

　　1 早期發現 「淘氣包」的大家族

　　在地球上，人類能用肉眼觀察到的行星有五顆。地球和其他的太陽系行星都繞著太陽轉，因為這種轉動，行星相對於地球的運動就相當複雜。相比起來，除太陽外的恆星因為離地球非常遙遠，所以看上去運動是非常規律的。因為行星這種「神出鬼沒」的特性，所以古希臘人把它們叫做「遊走者」，現在英文中的行星「planet」一詞正是源於古希臘文「planetes」。

　　古代中國人也注意到了這五個「淘氣的傢伙」。天文史博士王玉民介紹說，在《漢書·天文志》中就出現了「行星」一詞，所以這個詞的出現不晚於漢代。「行星」開始時分別叫「太白、歲星、辰星、熒惑、鎮星」，因為數量正好填進「五行」的結構中，後來又被命名為「金星、木星、水星、火星、土星」。同時，又把日、月和行星算在一起，叫做「七政」。在英文中，這五顆星分別叫維納斯、朱庇特、墨丘利、瑪爾斯、薩杜恩，分別對應著古希臘/羅馬神話中的一個神。比如「金星」在地球上看起來很漂亮，所以用最美的愛神命名。其實比起藍藍綠綠的地球和有光環的土星，金星並不特別美麗。

　　古希臘的大天文學家托勒密，在公元二世紀時，總結了前人在400年間觀測的成果，寫成《天文集》（即《至大論》）一書，提出「地球是宇宙中心」，行星圍繞地球旋轉。為此，他設計了一個複雜的模型來解釋行星詭異的運動，即行星在圍繞地球做大圓周運動的同時，還在做小圓周運動。而哥白尼在1543年發表的《天體運行論》提出了「日心說」，認為地球和其他的行星一起圍繞太陽旋轉的觀點。他的觀點開始時被認為是荒謬不經的，後來又被批為異端邪說，直到1609年，開普勒計算中令人信服的橢圓形行星運動軌道後，日心說才普遍被人們接受，我們的地球被歸於行星的行列。

　　富於諷刺意義的是，在當代英文中，「Planet」這個詞出現時多半不是指金、木、水、火、土之類的行星，而是指我們腳下的行星，地球。文藝青年們最愛的旅行書「Longly Planet」（《孤獨行星》）就是最好的例證。

　　2 擴大隊伍 被運算出來的海王星

　　在望遠鏡發明之前，人類只能看到五顆行星（不包括地球）。1690年，天文學家第一次用望遠鏡看到天王星時，錯把它當作恆星。直到1781年，英國天文學家赫歇爾發現，天王星看起來的大小是隨著望遠鏡的放大率的增加而增大，但是恆星的大小是不會因望遠鏡放大率的增加而增大的。經驗告訴他，天王星不是恆星而是太陽系裡的一顆行星，他以希臘天神「烏拉諾斯」的名字命名了這顆行星。

　　1820年，法國天文學家布瓦德搜集當時的全部觀測資料，根據天體力學原理計算天王星的運動軌道時，出現了一個奇怪的現象：他算出的軌道與1781年以後的觀測極不相符。很快，絕大多數天文學家都接受了一個假說，在比天王星更遠的地方還存在一顆「未知行星」，它的存在干擾了天王星的圓周運動，於是大家開始了轟轟烈烈地「找星運動」，方法是計算這顆星在哪兒。

　　兩位年輕的天文學家———英國的亞當斯和法國的勒威耶，在這個繁複的計算課題面前表現出高超的智慧和堅強的毅力，各自獨立地算出了新行星的質量和軌道，於是天文台在指定的天空區域發現了新的行星，被命名為「海王星」。

　　海王星的發現，是科學史上，乃至人類認識史上一個值得稱頌的事件。海王星本身並無什麼奇特之處，然而它的發現卻運用了空前新穎的方法。以前發現的行星，都是先通過肉眼或望遠鏡看到，然後根據觀測記錄計算出它們的運動軌道。而海王星的發現恰恰相反，是先通過理論分析，計算出了它的運動軌道，然後用望遠鏡按照計算的結果去觀測，果然在預言的位置附近發現了它，它的發現證明了科學方法的巨大威力。現在，人們發現太陽系外的行星正是用的這種方法。

　　3 必先正名 冥王星降級事件

　　1930年，人們又發現了冥王星，後來人們一直說太陽系有「九大行星」，但是在2006年，冥王星卻被開除了「行星身份」。

　　事情的緣起是2005年7月美國加州理工學院天文學家布朗公布了發現新「行星」齊娜（UB313）。它比冥王星還大，於是有天文學家呼籲把「齊娜」列為「第十大行星」。2006年8月天文學家在國際天文學聯合會代表大會上進行表決，表決的結果是，它沒有獲得行星的正式身份，而被列為「矮行星」。與此同時，比它略小的冥王星也被剔出了「行星」的行列。從此，太陽系只剩下「八大行星」。

　　該會議還對行星進行了定義：首先，它必須圍繞著恆星運轉。第二，它要有足夠大的質量來克服固體應力，以達到流體靜力平衡的形狀。第三，它已清空其軌道附近區域。

　　還有可能尋找到太陽系內更多的行星嗎？親歷過2006年「行星大會」的北京天文台台長朱進表示，看來不大可能。但太陽系大得很，人類現在只認識到它的中部，所以也不排除外圍還有行星的可能性。那有可能再把冥王星、齊娜之類的矮行星「扶正」嗎？朱進說：「不可能。」

　　4 拓展視野 全力尋系外行星

　　喬爾丹諾·布魯諾曾經提出，「千千萬萬顆恆星都是如同太陽那樣巨大而熾熱的星辰，這些星辰都以巨大的速度向四面八方疾馳不息。它們的周圍也有許多像我們地球這樣的行星，行星周圍又有許多衛星。生命不僅在我們的地球上有，也可能存在於那些人們看不到的遙遠的行星上……」

　　事實上，人類第一次確證發現了太陽系外行星是在1995年，瑞士日內瓦大學天文學家邁克爾·梅爾（Michel Mayor）和迪第爾·奎勒茲（Didier Queloz）宣布在恆星飛馬座51（51 Pegasi）附近發現了一顆行星，之後系外行星就如雨後春筍般被發現。截至2008年8月，已經有306顆系外小行星被發現，其中既有比太陽系中最小的行星水星還小的，也有比太陽系中最大的行星大很多倍的。

　　但是，所有這些系外行星的存在都是通過間接方式推測出來的，天文儀器還沒有真正拍攝到任何一顆系外行星。真正拍到系外行星，是未來望遠鏡發展的一大目標。那麼，什麼時候才能真正拍到系外行星呢？朱進說，這樣的願望離我們可能也已經不太遠了。

　　 延伸

　　如何尋找 系外行星？

　　太陽系外的行星體積相對很小，又離我們太遠，天文學家現在還無法直接觀察到它們，所以都是採用間接的方法推測它們的存在和特性。

　　下面介紹幾種主要的方法：

　　天體測量法

　　這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨著時間的改變而改變。如果恆星有一顆行星，則行星的重力將造成恆星在一條微小的圓形軌道上移動。

　　凌日法

　　當行星運行到恆星前方的時候，恆星的光芒會相應減弱。光芒減弱的程度取決於恆星和行星的體積。

　　脈衝星計時法

　　通過觀察脈衝星的信號周期以推斷行星是否存在。一般來說，脈衝星的自轉周期，也就是它的信號周期就像鐘錶一樣穩定。如果脈衝星有一顆行星，脈衝星信號周期會發生變化。

　　重力微透鏡法

　　因為行星的質量，會使恆星發出的光發生彎曲，就像在透鏡中光會折射彎曲一樣，用這種方法可以發現行星的存在。

　　新知專題采寫/本報記者 劉錚 本專題感謝 朱進（北京天文台台長） 王玉民（中國科學院天文史博士）