1846年9月23日,星光穿透薄雾洒在柏林天文台的穹顶之上。天文学家约翰・格弗里恩・伽勒手持一封来自巴黎的信件,信中法国天文学家勒维耶预言:“请把您的望远镜指向宝瓶座……在这个位置1度的范围内,定能找到新的行星。”当晚,伽勒通过德国物理学家夫琅和费制造的折射望远镜,在星图上发现了一个不该存在的淡蓝色圆点——后来被命名为海王星的太阳系第八颗行星。这一发现纠正了长久以来的观测偏差,更成为科学史上理论预测指导实证观测的典范。
德国天文学家伽勒
故事的开端源于天王星的“失常”。1781年,英国天文学家威廉・赫歇尔发现天王星后,天文学家们逐渐注意到这颗行星的实际轨道与理论计算存在偏差。1821年,法国天文学家布瓦尔出版的《天王星轨道表》清晰显示,这颗行星的位置变化越来越大,仿佛受到某种未知力量的牵引。这种现象在天文学上被称为“摄动”,即大质量天体对周围天体运动的引力干扰。
当时年仅23岁的英国大学生亚当斯率先尝试解开这个谜团。1843年,他通过复杂计算预测了干扰天王星运动的未知行星位置,却因缺乏名气而未获格林尼治天文台重视。与此同时,法国天文学家勒维耶独立开展研究,1846年他完成了更为精确的计算,并将结果寄给了柏林天文台的伽勒——这位曾将博士论文交由勒维耶审阅的同行。
伽勒与助手达赫斯特当晚就投入观测。幸运的是,他们手边正好有一套新完成的星图,能清晰比对未知天体。不到半小时,达赫斯特就在勒维耶预测位置1度范围内,发现了一颗星图上没有的8等星。这颗天体呈现独特的淡蓝色圆面,与大海颜色相近。谨慎的伽勒没有立即宣布发现,直到次日观测确认这颗星相对于背景恒星移动了70角秒(约0.02度),才最终证实它就是那颗“笔尖上算出的行星”。伽勒在给勒维耶的回信中激动地写道:“在您所指出的位置上确实存在着一颗行星。”
海王星的发现证明了万有引力定律不仅适用于太阳系内层,在遥远的外围空间同样有效。这一突破极大增强了科学家们的信心,确立了用数学预测指导天文观测的新范式。此后,天文学家们多次运用类似方法探索宇宙,包括通过恒星引力扰动推测暗物质的存在,延续着伽勒与勒维耶开创的研究传统。
海王星与地球
当时,围绕这颗新行星的命名曾引发争议,有人提议命名为“勒维耶星”,但勒维耶坚持遵循天文学传统,用罗马神话中的海神“尼普顿”(Neptune:海王星)命名。这一决定巧妙平衡了科学贡献与历史传统,也暗合了这颗蓝色行星的神秘气质。而英国方面对亚当斯贡献的争论,则凸显了科学发现中优先权认定的复杂性,最终国际科学界承认了勒维耶和亚当斯的共同贡献。
海王星距离太阳约44.98亿千米,太阳光需要4个多小时才能抵达这里,表面平均温度低至-218℃。它拥有14颗已知卫星,其中最大的海卫一逆向绕转,暗示着它可能是被海王星引力捕获的天体。这颗行星165年才完成一次公转,自 1846年被发现以来,至今尚未完成一周绕日旅程。
美国“旅行者2号”探测器拍摄的海王星
伽勒本人此后继续在天文学领域耕耘,他晚年整理了414颗彗星的数据,还提出了计算极光高度的方法。为纪念他的贡献,海王星最内侧的光环被命名为“伽勒环”,小行星2097 和月球上的一个陨石坑也以他的名字命名。1989年,旅行者2号探测器飞临海王星,传回了这颗蓝色巨行星的清晰图像,让人类首次目睹了它的风暴和光环系统。