行星的早期发现者

在牛顿逝世11年之后，弗里德里希·威廉·赫歇耳出生在德国汉诺威的一个中等富裕的音乐世家。从小时候开始，威廉就喜欢与父亲一起盯着天空看上很长的时间。天文知识使他着迷，但是他首选的未来职业仍然在音乐领域。1757年，赫歇耳到了英国。在那里，他开始向学生教授音乐课程。9年后，他开始在巴思城的八角教堂担任风琴弹奏者。

数年的音乐教学和演奏生涯，丝毫没有减少赫歇耳对夜空进行观测的兴趣。他并没有进行专门的研究，只是养成了隔三差五去看星星的习惯。1773年，35岁的赫歇耳决定建造一架天文望远镜，并最终把所有的房间都变成了他的工作室。

1774年3月，赫歇耳首次通过他刚刚制成的约168厘米反射式望远镜进行天文观测，而这标志着威廉·赫歇耳天文学生涯的开端。

赫歇耳还建造了其他几部望远镜，最大的长度达12.2米，所使用的透镜直径达1.24米。1781年，他通过其中一部望远镜观测到了一个目标天体，他在笔记本上写道：“在仔细观察一群在双子座附近的小恒星时，我看到一颗看起来明显比其他星星更亮的恒星。”他当时认为自己所看到的是一颗彗星。

在对这个目标进行了连续几个夜晚的观测之后，他知道那是一颗新行星。这颗新行星在离开土星的运行轨道时可以被看到。事实上，威廉·赫歇耳所发现的是天王星——在有记载的历史上，第一颗被确认出来的新行星。

他最初将这颗行星命名为“乔治之星”，以纪念英国国王乔治三世，但是在后来，他决定改换成“Uranus”（即天王星的意思），这是为了遵守依照希腊神话众神名字对行星命名的习惯。第二年，国王任命赫歇耳为皇家天文官。这个职位的薪酬不菲，因此，赫歇耳不用再继续去当乐师了，而是把精力和时间全部放在天文学的研究上。

实际上，认为在太阳系里面可能存在着6颗以上行星的想法可以追溯到天王星发现之前的200多年。在企图找到行星运行的机械力学原理时，约翰内斯·开普勒就已经发现了火星和木星运行轨迹之间不成比例的巨大差距，只不过对像开普勒那样具有丰富宗教涵养的人而言，这个结果有点难以置信，因为上帝是不太可能留下如此之多的空间的。他对原先的想法进行了一个戏剧化的修正，也就是说，在那个空间差距中应当存在着一颗尚未被发现的行星的运行轨道。

在一个世纪之后，同样有着高度宗教意识的艾萨克·牛顿也接受这样一个假设，即宇宙是一个稳定的系统，其运行机制是可预测的，而且也是精心设计的。行星之间不成比例的巨大差距的发现很有可能会彻底打乱整个结构，因此万有引力理论因为“神的设计”而被束之高阁。对牛顿而言，火星和木星之间的间隔差距，反而说明了宇宙是一个稳定的系统。

在《原理》一书公开出版15年之后，即1702年，牛津大学的天文学教授大卫·格雷戈里公开出版了他的著作《天文学基础》。该书概括出了行星轨道有规则间隔的理论。1766年，约翰·丹尼尔·提丢斯对格雷戈里的数据进行了纠正。1772年，同样的想法也出现在德国天文学家约翰·埃勒特·波德的头脑中。在格雷戈里研究成果的基础之上，波德通过创立一个数学公式来演示行星之间会产生的空间间隔，我们现在将这个数学公式称为“波德定律”。

通过这一成果，波德非常确信的一点是，在火星和木星之间必然还有另一颗行星也在围绕太阳运转。9年之后，赫歇耳发现了天王星，而天王星的运行轨道完全与波德定律所预测的相吻合。从此以后，找出在火星和木星之间那颗行星的搜索工作终于展开了。哥达公爵的御用天文官巴隆·弗朗兹·沙维尔·冯·扎克把一群德国天文学家召集到了一起，并在欧洲范围内征募有关这一研究课题的天文台考察人员。

1801年1月的一个夜晚，意大利巴勒莫地区的朱塞普·皮亚齐像往常一样观测着夜空中的星星。突然，他看到了一个亮度为8星等的天体目标。这个天体在接下来的几个夜晚继续出现，并且它的运动轨道看上去好像与其他一些星星的位置之间存在着关联。皮亚齐知道这个天体肯定不是恒星，而是太阳系的另外一个成员。对距离的测算结果显示，该天体的运行轨道介乎于火星和木星的轨道之间。皮亚齐把这个天体以收获女神和西西里岛守护神的名字命名为“克瑞斯”。

起初，“克瑞斯”被鼓吹为太阳系的第7颗行星。但是，当赫歇耳通过望远镜仔细观测它的时候，发现“克瑞斯”实际上比地球的卫星（即月球）还要小。在发现“克瑞斯”一年之后，另一个更小的天体被发现了，海因里希·威廉·马特乌斯·奥伯斯把他所发现的这个天体称为“雅典娜”。赫歇耳计算了“雅典娜”的直径长度，结果发现其直径不足179千米，也就是说，它小得连行星都算不上。

实际上，“克瑞斯”和“雅典娜”都属于小行星。正如赫歇耳把它们称做“较小的运转物体”一样，它们既不是行星也不是恒星。1804年，德国天文学家卡尔·路德维希·哈丁也发现了一颗小行星，它被称为“婚神星”；在3年之后，奥伯斯发现了“灶神星”。为了合理地解释在本应找到一颗未知行星的地方发现这么多小行星的问题，奥伯斯提出了一个大胆的设想，即小行星只是那颗曾出现在这个间隔空间位置的体积完整行星的碎片而已。

在天王星被发现的60多年之后，年轻的英国天文学家约翰·柯西·亚当斯也开始分析行星的运行轨道。赫歇耳是在1781年偶然发现天王星的，但是在1个世纪以前，天文学家们就曾看到并记录下了这颗行星，只不过误将其当做恒星而已。这些天文学家的早期天文观测数据，加上自天王星被确认为行星之后的60多年记录下来的数据，却只得出一个违背牛顿运动定律的行星轨道结果。解决这个矛盾的唯一办法就是假定这是由于在天王星运行轨道之外，有一颗未被找到的行星的万有引力在作怪。亚当斯计算了这颗行星可能的轨道和位置，并于1845年10月把他的计算结果发给了格林尼治皇家天文台的天文学家们。然而，当时的皇家天文学家乔治·比德尔·艾里男爵并不重视亚当斯的预测结果，而是把他的文稿扔到了一边。奥本·尚·约瑟夫·李维里尔也得出了同样的预算结果，并请求柏林天文台的约翰·加勒帮助他对这些计算结果进行确认。就在加勒收到李维里尔预测数据的那一天，也就是1846年9月23日，他在望远镜旁边只花了30分钟便发现了海王星，就在亚当斯所预测位置的2弧度角处。

热衷于火星观测的罗威尔天文台的建造者波西瓦尔·洛韦尔，开始利用海王星运行轨道的不规则现象预测在海王星更远处的另一颗行星。他采用了亚当斯和李维里尔在寻找海王星过程中所用过的同一种数学方法，但是他的研究工作最终无果而终。在过了1/4个世纪之后，冥王星才被克莱德·威廉·汤姆勃所发现（国际天文学联合会第26届大会已将其列入“矮行星”）。

汤姆勃只是一名业余的天文学家。当时只有22岁的他刚刚开始用他亲自建造的长达2.74米的望远镜在堪萨斯州的家中观测夜空。1928年的秋天，汤姆勃一边观测，一边将火星和木星的天文草图绘制出来。他后来回忆说：“我记得我那天晚上并没有睡觉，而是一直在对木星进行观测。然后，在不到一个小时的时间内，我发现有一个亮闪闪的发光体正在绕着一个圆盘形的轨道漂移。那可真让我感到吃惊，我竟然看到了一颗以特定轴心进行旋转的新行星。”

就在同一年稍晚一些的时候，汤姆勃将他的天文观测图发给了罗威尔天文台，希望那里的专家能给他指点迷津。但是，他所得到的回答与他原本所想要的有点不太一样：他获得了在那个天文台进行研究的工作机会。在那里，他可以使用最新的照相望远镜来进行天文观测。很快，他已经在用照相望远镜进行专业的天文观测了。天文台的台长让汤姆勃专门负责预测中冥王星所在天空位置地区的图像工作。夜复一夜，汤姆勃总会坐在望远镜前面，用望远镜配置的照相机在14英寸×17英寸（约35厘米×43厘米）规格的照相用玻璃板上将天体图案拍摄出来。白天，他会把几天以来拍摄的一对对玻璃板凑在一起。这些板子被安置到一台机器上面，从而查看到板子上面很小的成像，然后将它与另一张板子上的同一位置点进行比对。通过这种替换比对，较远的目标天体如恒星和太阳系等，都会保持静止不变的状态，但是有一颗行星则在几天以来的板子图像上出现了一个位移的路线。为了寻找到光亮有所变化或者在位置上发生变化跳跃的任何迹象，汤姆勃不停地把这些板子进行抽调比对。

在1930年2月的一个阴云密布的早晨，汤姆勃照常将几个星期以前拍下的两块板子进行抽调比对。一块是1月23号的，另一块则是1月29号的。在汤姆勃将两块板子进行抽闪对照的时候，他终于看到了一个发生了移动变化的亮点。当时，他想：肯定就是它了！在刚刚开始专业研究的10个月之后，汤姆勃便找到了冥王星。冥王星的位置就在帕西瓦尔·罗威尔曾预测的位置的6弧度角处。但是，后来的进一步分析表明，由于冥王星的体积过小，以至于无法在海王星的轨道上引起容易被发现的异常现象。所以，罗威尔曾用来预测冥王星位置的数据只是观测过程中偶然性误差的结果。汤姆勃所发现的冥王星的位置与罗威尔对这颗行星所预测的位置之间非常接近。

2006年，美国国家航空和宇宙航行局首次启动了一个对冥王星的探测计划。重量约478千克、体积只有一架钢琴大小的“新视野”号宇宙飞船，按现在的预算要先飞行超过48亿千米的航程，于2015年7月左右开始给冥王星及其数个卫星拍下特写镜头，以便作为研究的素材。这艘宇宙飞船的有效载荷还包括克莱德·威廉·汤姆勃先生的一部分骨灰。

今天，多数的行星搜寻者都将研究重点放到了太阳系以外的行星上。到目前为止，大约有200颗行星已经被发现，它们都位于其他恒星的周围或者旁边。