恒 星 交 往 錄
宇宙飛船探訪土星
為了深入研究土星絢麗無比的光環，人們已不滿足於地麵上的大望遠鏡了。在20世紀70年代，人類對太陽係的空間探測達到了高潮，先後發射了四個轟動科學界的空間探測器，其中有三個對土星及其光環作了細致的考察（見下頁表）。這三個宇宙飛船中的任何一艘所獲得的資料，都超過了過去幾百年的總和。
當“先驅者11號”1979年飛臨土星時，天文學家們興奮不已。它離土星最近時隻有128萬千米，因此對光環“看”得分外清楚，發現在A環之外還有2個新環（F環和G環）和一條環縫——先驅者縫，使得光環數變為7條（1969年發現了最內部的D環及最外麵的E環）。F環可能是最窄的環，總共不過800千米寬，它與A環的外側之間，其間正好有剛發現的“先驅者”縫隔開。G環則是土星最外麵的一個環，其內側離土星表麵已有54萬千米之遙。G環內的物質又極其稀疏，然而它卻連綿不斷地向外伸展了30萬千米，幾乎相當於地球到月亮的距離。真正的高潮是在“旅行者”到達土星之後。“旅行者1號”從光環的上方、下邊，在向陽麵、背陰麵等以各種不同角度，對離奇的光環進行了詳細的觀測，它傳回的極其清晰的大量彩色照片真叫人大開眼界。
原來土星光環哪止是6條7條，它密密麻麻地從土星雲頂上空，一直排到離土星32萬千米的地方，環的數量成百上千，幾乎無法數清，簡直就像一張巨大的密紋唱片。
更奇特的是，“旅行者1號”還發現那些環帶並不那麼像藝術品那樣整齊勻稱，而是十分複雜。大小不同自不必說，而且並不對稱，連最亮的B環也似乎並不完整，有的大環中套著小環，顯得凹凸不平，有的甚至成為犬牙交錯的鋸齒狀。最令人驚訝的是窄窄的F環，它竟像是姑娘頭上的發辮，有3股細流扭結在一起，一個環由粗短變得細長，一個環好像是另一個環中分裂衍生出來的，它們還在隨時間而變化著……
“先驅者11號”探測土星的路線這艘飛船還發現，B、A環內的物質比較擁擠，那個比較稀疏的C環內物質直徑大多在1米左右，而F環則是斷斷續續的。它還探得，構成環的無數粒子幾乎都是導電體，因此它們轉動時就會發生強大的射電訊號，儼然是太陽係中又一個“廣播電台”。關於光環，還有一個撲朔迷離的問題，似乎光環本身也有大氣包裹著。
“旅行者1號”使人們欣喜不已，同時也帶來了煩惱：光環何以會有如此光怪陸離的各種動力學現象？有不少人認為這是它眾多的衛星係統的引力對它起了作用。然而目前天文學上，連簡單的三體問題——三個天體在互相引力作用下的運動——尚且還不能得心應手，要用數學方法去證明它，現在還是束手無策的難題。
樂師的奇勳
1781年3月13日。紅日西沉，夜幕降臨，英國皇家樂隊的一個鋼琴手，43歲的威廉·赫歇耳與比他小12歲的妹妹羅嘉琳·赫歇耳，又一次興衝衝地跑上了樓上的平台，支架起那台自己磨製的望遠鏡。它的口徑為165厘米，焦距為2米，在當時業餘愛好者說來，已是很了不起的儀器了。他們按事先製訂好的周密計劃，把它指向了雙子H星附近的一群小星。突然，視場內出現了一個相當明亮、略帶暗綠色的光點，凝神一看，似乎又是一個極小的圓麵。威廉·赫歇耳心中不禁怦然一動：這決不是恒星！那兒的星他全部熟悉，而且恒星的小小光點在望遠鏡內是閃爍不停的，而它在那兒卻穩如泰山，紋絲不動。為了看清究竟，他立即把原來放大率為227倍的目鏡卸下，換上了放大率為460和932倍的目鏡。果然，這個陌生的小圓麵變大了些。赫歇耳充分相信自己磨製的望遠鏡質量是上乘的，因此，他馬上明白，他所見到的天體一定屬於太陽係。因為對於恒星而言，不管用多高放大倍率的大望遠鏡，也隻能使它們的亮度變亮，而決不會把光點變成圓麵。第二夜，赫歇耳帶著急切的心情又找到了它，果然，他發現昨天那個小圓麵的位置已經有了小小的改變。連續幾夜的跟蹤觀測使他肯定，他發現的一定是太陽係內的天體。
赫歇耳發現天王星所用的望遠鏡4月26日，威廉·赫歇耳向英國皇家學院遞交了一篇論文《一顆黃星的報告》。因為有史以來，從來沒聽說過人類發現過行星，所以為慎重起見，他姑且把它當作彗星——我國民間俗稱掃帚星——來對待。
赫歇耳發現的新天體究竟是什麼？格林尼治天文台台長馬斯克林和法國天文學家梅西耶都認為這確是一顆彗星。然而，人們不明白，為什麼它不像一般彗星那樣，始終沒有毛茸茸的長尾巴？而且他們所設計的各種彗星軌道都不能使它“就範”，沒有一個彗星軌道可與實際的觀測位置相符。
看來觀念必須革新。當時芬蘭的數學家、天文學家萊格澤爾正好在英國，他也對新天體作了觀測，並且指出它的邊緣清晰，顯然不是彗星而是行星。他更算出，它的軌道是一個很大的圓——半徑為地球軌道半徑的893倍。1783年，法國著名科學家拉普拉斯正式公布了它的軌道數據：長半徑為1918天文單位（約28億7千萬千米），軌道偏心率介於木星與土星間，軌道麵離黃道平麵還不到1°。
至此，一切疑雲煙消雲散。威廉·赫歇耳發現了太陽係的新行星！
赫歇耳於1738年誕生於德國漢諾威（當時屬英國管轄）的一個音樂世家。在他18歲的那年，法國軍隊占領了這個小鎮，為了逃避兵役，他不得不背井離鄉，一邊賣唱一邊流浪，終於艱難地渡過了英吉利海峽。他踏上不列顛國士時，身上早已不名分文。這時，出色的音樂才華使他免受了饑餓之苦，他很快在英國皇家樂隊中謀得了鋼琴師的職位。年青的赫歇耳才華橫溢，興趣廣泛，他不僅有出眾的藝術細胞，並通曉語言學，熱衷於數學，還能擺弄一些光學儀器，後來還成為製造望遠鏡的一代宗師。他是一生磨鏡子最多的天文學家。後來他迷戀上了神奇的星空，並與天文學結下了不解之緣。這項舉世震驚的發現，正是他一生的重大轉折。赫歇耳成了世界上第一個發現行星的英雄。新行星的發現使人茅塞頓開，原來太陽係的疆域要大得多。英王喬治也為他的發現興高采烈，不久便召見了赫歇耳，立即賜給他一幢漂亮的住宅，並任命他為英國皇家天文學家，許以年薪200金鎊的終身俸祿，答應他可隨時麵見以取得皇室的幫助。