海王星是怎样用数学发现的

Answer 1

1846年9月28日，德国柏林天文台伽勒博士接到一封信。信是法国青年数学家勒威耶写给他的，请他在夜里把望远镜对正某一方天空。勒威耶预言：在那里将会发现一颗新的行星—— 太阳系的第八颗大行星。伽勒博士立刻把精密的星图捡了出来，当夜就开始搜索，只经过半小时的观察，他果然在勒威耶指示的那一方天空里，发现了一颗光亮很弱的星；过了24小时再观察，证实这颗星在不断地移动，确实是一颗未曾发现的行星。勒威耶的预言应验了——这颗新的行星，后来命名为海王星。

根据预言发现的新行星，海王星是第一颗。太阳系有9颗大行星：水星、金星、火星、木星、土星，在地球上的人们光凭眼睛就能看到，因而在有史以前，人们就知道这5颗行星了。其余3颗，天王星、海王星、冥王星，都要用望远镜才能看到，因此天王星直到1781年才被发现。天王星跟海王星不同，它的发现完全是偶然的。

一个喜欢看星的英国风琴家赫歇耳，他每天夜里用望远镜观察星空，无意中发现了这颗不断移动的新星。起先，他以为看到的是一颗彗星，经过许多人推算，证明这颗星的轨道几乎是一个圆，才肯定它也是绕着太阳转圈子的一颗行星，就把它命名为天王星。

太阳系扩展了不止一半

天王星发现之后，很多人都把望远镜对准了天王星。不久，它运行的规律就给人们推算出来了。天王星绕着太阳在一个半径不到29亿千米的近乎圆的轨道上运行，速度将近7千米/秒。天王星的轨道半径比地球的大19倍多，运行速度比地球慢，因此在地球上过了84年又9个月，在天王星上才过满一年。

奇怪的事情跟着发生了。1800年以后，天王星的运行速度忽然渐渐加快了，到1830年左右，它的运行速度又比往常慢了。在1800到1810那10年间，天王星在空间经过的路程，比它在1830到1840那10年间所经过的要长得多。并且在这些年间，天王星离开了人们给它推算的轨道，离太阳更远了一点儿。这种情形，别的行星也是有的，要是一颗行星跟另一颗行星相接近了，它们因为互相吸弓侩稍稍脱离人们推算的轨道。在正相接近的时候，轨道较小的那颗行星速度会稍稍加快；在正相远离的时候，轨道较小的那颗行星速度会稍稍减慢。因此有人猜想，天王星的轨道外面还有一颗人们从未见过的新的行星。

新的行星比天王星更远，它一定比天王星更加暗淡，在茫茫的太空中，如果光靠望远镜盲目地搜寻，可能永远找不到它。因此有人根据天王星的运行速度和轨道的改变，来推算这新行星的位置。推算当然不是一件容易的事，得应用许多复杂的
物理和数学的公式。1845年，一个英国青年数学家叫做亚当斯的算出来了，把结果交给了英国皇家天文台。不知什么缘故，皇家天文台把他的推算结果搁在一旁，没有按着他的指点去搜寻。第二年，勒威耶也把结果推算出来了，而伽勒依着他的推算结果，找到了这颗新的行星——海王星。

虽然伽勒博士第一个看到海王星，可是真正的功绩还属于推算的人。因此大家都认为这发现的荣誉，应该属于亚当斯跟勒威耶两位。由于他们的推算，太阳系的半径又向外扩展了16亿千米。

遥远的世界

海王星跟太阳的平均距离是45亿千米，比地球离太阳远30倍还多。所以在海王星上看太阳，只有在地球上所看到的金星一般大小。海王星表面每个单位面积所接受到的太阳的光和热， 只有地球上的1/900。假使海王星表面的组织跟地球相似，那么因为所受到的太阳光太少，温度该在-200℃以下。

海王星的轨道虽然那么大，它运行的速度却比天王星还来得慢，每秒钟走不到5.5千米，等它绕太阳转一个圈子，地球上已经过了165年了。因此以海王星来说，它被地球上的人发现还没有满一年。

在海王星上，年虽然那么漫长，可是月却短得诧异。已经发现海王星也有一个月亮。人们设想，在海王星上看那个月亮，正好跟咱们在地球上看到的月亮差不多远近，差不多大小，当然暗淡得多。那个月亮绕着海王星转得很快，每转一圈还不到地球上的6天。最奇怪的是那个月亮转动的方向，恰跟地球的月亮相反。

海王星自身是不是在旋转呢？这个问题至今还没有解决。因为它太远了，用望远镜观察， 无法在它表面上认定一个标志来研究它是否在旋转。有人说海王星每7小时15分旋转一次， 假使这话是对的，地球上过一天，海王星上已经过了将近4昼夜了。

海王星的直径约5万千米， 体积比地球大60倍。对于海王星，人们现在只知道这样零零碎碎的一点儿皮毛，因为它离地球实在太远了。

Answer 2

海王星（Neptune）是环绕太阳运行的第八颗行星，是围绕太阳公转的第四大天体。海王星在直径上小于天王星，但质量比它大。海王星的质量大约是地球的17倍，而类似双胞胎的天王星因密度较低，质量大约是地球的14倍。
海王星的大气层以氢和氦为主，还有微量的甲烷。在大气层中的甲烷，只是使行星呈现蓝色的一部分原因。海王星有太阳系最强烈的风，测量到的风速高达每小时2,100公里。海王星云顶的温度是－218 °C，因为距离太阳最远，是太阳系最冷的地区之一。海王星核心的温度约为7,000 °C，可以和太阳的表面比较，也和大多数已知的行星相似。
海王星在1846年9月23日被发现，是唯一利用数学预测而非有计划的观测发现的行星。天文学家利用天王星轨道的摄动推测出海王星的存在与可能的位置。迄今只有航海家2号曾经在1989年8月25日拜访过海王星。
从威廉·赫歇尔用望远镜偶然发现天王星以来，这颗行星带给天文学家的困惑大大多于喜悦，因为人们越来越感觉到这颗行星“越轨”严重。天王星“殿下”像一个十足的醉汉，走起路来常常一摇三晃，跌跌撞撞。
心细的法国天文学家勒威耶在1845年听到这个消息后，认真研究了已有的观测资料，并根据多次观测得到的数据，建立了9个条件方程，并在1846年8月31日用最小工乘法算出了一个未知行星的轨道参数、质量和出现的位置。后来这一结论得到了柏林天文台副台长伽勒的注意，伽勒后来亲自发现了海王星。
其实，最早计算出“海王星”的并不是勒威耶，而是英国的亚当斯。亚当斯早在1845年9月至10月，就综合运用逆向逼近法与数学一-物理方法，通过计算预测到了这颗未知行星，他还分别向剑桥大学天文台和格林尼治天文台呼吁，请他们搜寻他预测的行星。可由于他当时在天文学界还默默无闻，因此他的发现未引起足够的重视。
后来，英法两因为谁先发现“海王星”而争得不可开交。而勒威耶和亚当斯却超脱了这场争吵，成了好朋友。
用数学方法找到海王星这个事实，再一次验证了数学的威力。