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海王星繞日公轉一周

自冥王星調離行星家族後,太陽系中離太陽最遠的行星就變成了海王星。2011年7月12日,剛好是海王星從發現後至今,繞太陽公轉一整圈的日子,換言之,剛好是一「海王星年」,這可是從人們知道海王星的存在之後,第一次幫海王星過生日呢!不妨幫海王星來張特寫,以茲紀念吧!


哈柏太空望遠鏡的海王星影像,可看到海王星的雲系不斷在變化。(影像版權:哈柏太空望遠鏡)海王星

海王星是太陽系中體積第4大、質量第3大的行星,體積約地球的58倍,質量約地球的17倍,表面重力約1.11倍(意思是同一個物體在海王星表面量到的重量只比地球上的大一點),自轉一周約16小時,繞太陽一周則需164.774年。

它屬於類木行星,與木星、土星、天王星同樣主要是由氫、氦、甲烷等氣體和冰組成的氣體巨行星,擁有13顆衛星,也有非常細薄的光環。藍色外表來自大氣高層甲烷雲吸收太陽光中的紅光、留下藍光的結果。海王星表面風速是所有行星中最強的,高達每小時2,000公里左右,比地球上最強的龍捲風還強了好幾倍。

目前只有航海家2號曾於1989年8月25日飛掠海王星,絕大部分關於海王星的知識,都來自這個短暫的相遇。近年來哈柏太空望遠鏡和其他太空望遠鏡、地面望遠鏡的觀測,則貢獻了更新的研究資料。

海王星英文名Neptune是羅馬神話故事中的海神,希臘神話中則名為「波塞頓(Poseidon)」。所以一般所見的海王星符號就是海神手上拿的三叉戟呦!


海王星目前的位置

1846年發現當時及2011年公轉一周時的海王星位置比較。 海王星目前位在寶瓶座,晚間10時以後由東南方升起,日出前在西南方仰角約40度高的地方。但亮度只有7.8等,一般業餘望遠鏡看起來像是比星點稍大一點的圓盤,不易與一般恆星區別,所以建議連續數小時或連續數晚拍攝後,比對影像中移動的藍色星點,或配合星圖來尋找,比較容易找到海王星。

不過,海王星目前的位置和發現當時的位置差了一點,這是因為此時的地球位置與1846年9月23日晚發現當時的位置還差了2個多月的關係,所以從地球觀察海王星在群星間的相對位置,就會不相同。

右圖是臺北天文館同仁吳昆臻先生於2008年8月17日的一場月偏食過程中,恰巧同時捕捉到海王星的身影。從影像中可見接近8等的海王星並不明亮,但如果抓對了位置,還是可以觀察到這顆太陽系最遠的行星喔!


海王星發現史

和天王星是「不小心」發現的狀況不同,海王星是第一顆利用牛頓力學的方式計算位置、再跟據計算結果進行搜尋而發現的行星,因此號稱為「筆尖上的行星」,且在天體力學的發展史上,具有非常特殊的地位。

不過,關於誰是第一個發現它的功臣,卻挑起了一場看不見武器的英法百年戰爭。1781年赫歇爾(William Herschel)以望遠鏡觀察發現天王星後,天文學家紀錄天王星位置時,卻發現始終與以牛頓力學方式計算出的位置有些微出入,故認為天王星受到外側一顆不知名行星的重力擾動所致。

英國天文學家亞當斯(John Couch Adams )和法國數學家勒威耶(Urbain Jean-Joseph Le Verrier )利用木星、土星、天王星的觀測位置,分別獨立計算並預測天王星軌道外這顆行星的位置;後來果真由德國迦勒(Johann Galle)和他學生德瑞斯特(Heinrich d’Arrest)於1846年9月23-24日,利用勒威耶的預測資料,於柏林天文台,利用口徑9英吋(23公分)的反射式望遠鏡,只花了半小時左右就在鄰近土星、與勒威耶預測位置相距約1度左右的地方發現海王星。就在這一夜,太陽系的大小增加了一倍呢!這項發現,更被學界視為天體力學的一大突破,勒威耶也因此坐上巴黎天文台的台長位置。


榮耀之爭

之後,英法兩國不斷爭議:海王星發現的榮耀究竟該歸屬何人?(正確的說:歸屬何國?)最後終於妥協,讓此份榮耀歸於亞當斯和勒威耶兩人同享!但近年來,隨著英國皇家格林威治天文台發現遺失的亞當斯計算文件,關於亞當斯的計算完成時間是否真的比勒威耶還早、他預測的位置是否誤差過大等質疑聲浪再度出現,惹得英法之間的爭議又起。

伽利略觀察到海王星的手繪記錄。取自http://jane.whiteoaks.com/2009/07/21/chasing-galileo-jupiter-and-neptune-in-the-same-field-of-view/

伽利略觀察到海王星的手繪記錄。取自http://jane.whiteoaks.com/2009/07/21/chasing-galileo-jupiter-and-neptune-in-the-same-field-of-view/

至於大天文學家伽利略(G. Galileo)曾在1612年觀察木星的時候看到過海王星,可是當時他以為只是背景恆星,未多加注意;隨後幾天又因天氣不佳沒有繼續追蹤觀測而失之交臂。不然,現在發現海王星的榮耀可就是義大利的囉!上圖是伽利略於1612年12月28日觀察木星的手繪記錄,其中畫面左方標示「fixa」的背景星,後來經過考證,其實就是海王星。(圖片取自http://jane.whiteoaks.com/2009/07/21/chasing-galileo-jupiter-and-neptune-in-the-same-field-of-view/

更多關於海王星發現歷史與榮耀之爭的故事,可參考臺北天文館出版之第52期臺北星空「宇宙動物園/藍色小精靈─海王星」一文(PDF檔案)。

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