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回顧18世紀中對恆星所做的觀測,我們就會發現人們對天王星曾經做過幾次觀測,不過觀測的人把它當做是恆星罷了。根據這些觀測和1781年以後的觀測,天文學家便計算出了天王星的執行表。
1821年法國天文學家布瓦爾(Bouvard)所刊佈的天王星的執行表,對1781~1821年間的觀測表示得很好,可是和老的觀測就不太相合。布瓦爾猜想這不相合的原因究竟是老的觀測的誤差,還是由於行星在其行程裡所受的某種未知的攝動。到了1830年,這後面的一個假設愈來愈顯示出其正確性,因為天王星被觀測到的位置又與星曆錶上所預推的不相合了,而且這差異迅速增大起來。有幾位天文學家就嚴肅地考慮到這可能是由於天王星軌道之外一顆新行星所起的攝動作用。雖然從已知的行星去計算它所施的攝動成了經典的問題,但是要解決和它相反的問題,即從攝動的效果去求未知的攝動星,卻是很難的問題。可是在1844~1845年間有兩位天文學家同時做了這個工作,一位是英國的青年數學家亞當斯(1819~1892),另一位是巴黎天文臺的勒威耶(1811~1877)。勒威耶因研究天王星執行反常的問題,做了一系列報告,送呈法國科學院。1846年8月31日,他的最後一篇論文,題目叫做《論使天王星執行失常的行星,它的質量、軌道和現在的位置的決定》。在這篇文章中,他寫出這顆行星由計算得來的軌道根數。幾個星期後,1846年9月25日,這顆行星真的被德國柏林的天文學家加耳所發現,離勒威耶所算出的位置相差不到1°。這顆新行星由純粹計算而來的預測,得到這樣顯明的證實,引起當時的人無比的熱情。建議勒威耶從事這一研究的巴黎天文臺臺長阿臘果說道:“天文學家有時偶爾碰見一個動點,在望遠鏡裡發現一顆行星,可是勒威耶先生髮現這個新的天體,卻沒有朝天一瞥,他在他的筆頭的尖端便看見這顆行星了。只靠計算的力量,他決定了我們所知道的行星系的疆界之外的一個天體的位置與大小,這是離開太陽12億裡的一個天體,在最大望遠鏡裡也看不出它的圓輪來的。”同樣的計算同時在英國也被亞當斯做出,求得差不多相同的結果。不幸的是亞當斯那時還是一個很年輕的大學生,他呈交給當時御前天文學家艾裡的計算,沒有引起熱情的支援。1864年夏季,查利斯還在劍橋天文臺用目視法尋覓這顆行星的時候,勒威耶的結果和加耳的觀測已經公佈了。
海王星的發現又使太陽系的邊界向外延展了約17億千米。海王星的發現是牛頓奠定的天體力學的輝煌成果,是理論指導實踐的典範。1989年,“旅行者2號”探測器發現海王星也有光環。
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海王星的引力是6.726500345314182×10^20.
推導的過程如下:
太陽:1.9891×10^30 kg,
引力常數:G=6.67259×10-11N·m2p2,
萬有引力公式:F=GMm/r^2.
海王星質量:1.0247×10²⁶千克(為地球質量的17.135倍)
海王星的半徑為2.5×107m,約是地球半徑的4倍,
海王星:質量 1.0247×10^26kg,4496548815km,
6.67259×10^-11×1.9891×10^30× 1.0247×10^26÷(4496548815000×4496548815000)
=13.6002782535943×10^45÷2.02189512456779×10^25
=6.726500345314182×10^20.
結語:太陽系的第八顆行星“海王星”是憑藉萬有引力定律,透過計算在筆尖下發現的行星.“海王星”的發現,充分地顯示了科學理論的威力,在天文學史上是一件驚天動地的大事.