开玩笑的星星（上）

中原

天文学家们经常被扑朔迷离的天体戏耍和愚弄，有些星星玩笑开得有点大了，引得许多天文学家耗费百年的时间与它们周旋。

开玩笑的星星（上）

韩雪松/文

水星曾经被怀疑并不是距离太阳最近的行星，水星轨道内至少还有一颗行星围绕太阳转；金星也曾经被认为不是孤身一人，它还有颗卫星绕着自己转；海王星之外并不只是冥王星，而是另有一颗甚至几颗不知名的行星。为了寻找它们，天文学家们曾花费了上百年，甚至几百年的时间。
行迹怪异的水星
众所周知，太阳系的行星从内到外，水星是第一颗行星。可是19世纪的一场风波曾使得科学家们对于水星的座次产生了怀疑。
水星的轨道偏离正圆程度很大，它距离太阳最近时仅4600万千米，距离太阳最远时却有7000万千米。更加令人不解的是，19世纪，科学家发现它距离太阳最近的位置总是在变，也就是水星公转的椭圆轨道面在缓慢地转动，虽然每100年才转动不到1′，但是这确实是个不容忽视的现象。
是什么因素导致了水星轨道出现这么异常的变化呢？曾经因天王星的轨道异常而成功预言了海王星存在的法国数学家勒维耶认为，在水星的轨道内侧肯定还存在一颗距离太阳更近的行星或小行星带，正是水星轨道内侧的行星或小行星带干扰了水星的轨道。
是不是这个因素造成的呢？人们需要通过观测来验证。但是要观察这样一颗行星是很难的，因为它的轨道半径很小，也许距离太阳只有日地距离的1/10，如果从地球的角度来看，它总是在太阳附近活动。太阳落山，它也会跟着落下去，若想在夜间像观察金星那样观察它是不可能的，因为它基本不会在夜间出现。因此，要观察它们，只有等它们在凌日时，或者日全食太阳的光辉被遮掩时，才能够观测到它们。

凌日：与日食发生的原理类似,地球轨道内的行星恰好处于太阳和地球之间,这时地球上的观测者可以看到太阳那明亮的圆盘上面有一个圆圆的小黑点慢慢划过。

寻找水星内行星
水星内行星何时会发生凌日现象？科学家们一无所知，只能尽量多观察。苏黎世太阳黑点观测中心的沃尔夫教授在这方面很有优势，他可以一天十几个小时观察太阳。于是他最先发现了太阳上的一些可疑圆黑点，这些黑点明显不是太阳黑子，而且它们出现的时间也不是金星或水星凌日的日子，就是说，它们应该不是金星和水星。那么位于地球轨道之内，既不是金星也不是水星的星体会是什么？
沃尔夫自然而然地想到了当时科学界热烈讨论的水星内行星的问题。与此同时，另一位天文学家也发现了太阳上的一些可疑圆点，还估算了这些圆点围绕太阳的运行周期为26天或38天。还有一位业余天文学家向勒维耶详细报告了他在1859年3月发现的圆黑点，这个黑点在75分钟里走过了太阳半径的一半左右，可以估算，这个圆点经过太阳圆盘大约需要4个半小时。勒维耶根据这些数据可以得出如下结果：这颗行星的运行周期是19天零7个小时，它距离太阳约0.1427个日地距离。它的体积比水星小，其质量大约是水星质量的1/17。勒维耶把它命名为瓦尔肯（Vulcan）。
根据这些数据，勒维耶曾预言，1875年的4月3日，瓦尔肯将再次凌日，果然在那一年的4月，德国的一位天文学家韦伯观察到了太阳上出现了一个小圆点，不过这一天不是4月3日而是4月4日，但这已经很准确了。那个凌日的小圆点还被英国格林威治和西班牙马德里的天文学家们拍摄到了。瓦尔肯的身份逐渐明朗，若是能在日全食时观察到它，它作为水星内行星的身份就会更加明确。
1860年曾发生过一次日全食，勒维耶当时发动全世界的天文学家寻找瓦尔肯，但由于响应的人不多而没有成功观察，这一次日全食在1878年的7月出现了。只见天空几乎黑了下来，就在太阳的附近，有两位天文学家观察到了明亮的小圆点，这些小圆点距离太阳很近，它们就是位于水星轨道内的行星吗，天文学家还需要确定，那不是遥远的恒星在捣乱，这并不难，只需要把日全食时的恒星分布与没有日全食时夜晚的恒星分布进行对照，若日全食时，太阳附近多了一些看起来较亮的星，那么这些看似较亮的圆点之一就应该是太阳最近的行星瓦尔肯。也许水星内行星还不只瓦尔肯一个呢。
瓦尔肯是谁？

小贴士：星等 天文学家们把恒星的亮暗分成许多等级,这种等级的名称叫星等。星越亮,星等数值越小，星越暗,星等数值越大。

就在天文学家们因为发现了瓦尔肯沾沾自喜时，令人懊恼的事情来了，之后的多次日全食中，人们再也没有观察到上述的小亮点，这些小亮点怎么消失了？
1929年5月，天文学家专门在苏门答腊岛拍摄了日全食的全过程，把这些拍摄的结果与没有日全食时的夜晚恒星的照片对比，日全食时，太阳附近并没有出现新的比9等星更亮的星。太阳上凌日的小黑点也好像没有了报道，是天文学家们没有发现，还是过去的观测有问题？瓦尔肯到哪里去了？
1916年，爱因斯坦提出了著名的广义相对论，他认为引力不仅与物体的质量有关，而且也与物体的自转快慢有关。两个没有自转的物体之间的引力与它们自转起来之后的引力是不同的。这一效应会引起行星在运动过程中，它的自转轴会慢慢变化。爱因斯坦由此断言，水星轨道的变动并不一定是其他行星的影响。根据广义相对论计算，水星的异常变动就是其自转导致的效应，水星内行星其实并不存在！
这个理论给寻找瓦尔肯的天文学家以巨大的打击。同时也给我们带来了新的困惑，那些天文学家以前观测到的又是什么？他们没有必要集体撒谎。
天文学家们也在思考这个问题，他们给出了这样的解释：也许过去的天文学家观察到的是一些轨道很扁的大个头小行星恰好进入了距离太阳非常近的地方，而巧合的是，当时许多天文学家正预计存在水星内行星，有这样先入为主的概念在脑袋里，在进行天文观测时，就很容易张冠李戴，把这些来访的小行星当成了水星内行星。但是一段时间之后，这些小行星又远离了太阳。是这些小行星跟头脑发热的天文学家们开了一个大玩笑！
看样子这个解释最合理。不过故事还没有完，1970年～1971年，人们又一次讨论起了瓦尔肯，因为许多天文研究者又在日全食时的太阳附近发现了一些发光比较微弱的天体。讨论的结果，这次的瓦尔肯可能是一些体积更小的快挥发完了的彗星，因为彗星也经常到太阳附近玩耍。（未完待续）