存在第十颗行星吗？

白怡然

兴旺发达的太阳家族

人类对太阳系范围的认识，就象人类对物质基本结构的认识一样，是逐步深化、不断扩大的。十八世纪时，人们还认为太阳系中只有六大行星，即水星、金星、地球、火星、木星、土星。也就是说，那时把土星看成是太阳系的边界，太阳的家族，就由这六个成员组成。

一七八一年三月十三日德国人赫歇尔发现了天王星，但由于当时因循守旧势力的阻挠，很长时间后，人们才公认它是太阳系的第七大行星，从而把太阳系的边界扩大到天王星。

此后相继于一八四六年九月廿三日由勒威耶和亚当斯独立发现了海王星；一九三○年三月十三日，汤斯发现了冥王星。于是，太阳系的边界扩大到冥王星。目前人们公认太阳系由上述九大行星组成。

冥王星外，究竟还有没有太阳系的第十个，乃至第十一个、第十二个……成员存在呢?冥王星难道就是太阳系内最远的一颗行星了吗?这个有趣的问题引起了天文学家和天文爱好者的强烈兴趣和关注。

从理论上计算出太阳系不同边界的大小:

最小:4，500天文单位；较大:60，000天文单位。

稳定:100，000天文单位；最大:230，000天文单位(天文单位是指从地球到太阳的平均距离，1天文单位约为1.496×108公里。水星离太阳最近，为0.39天文单位；最远的冥王星为39.5天文单位)

综上所述，不难看出目前已知的九大行星，只紧缩在太阳中心附近的一个很小的天区中，这同太阳系应有的范围是极不相称的。并且和太阳系中最大的木星系统形成了极其鲜明的对照。

质量仅为太阳质量近千分之一的木星，却伴有十四个卫星，可见木卫系统是“超载”了；而太阳系与之相比，显然是大大“缺额”了。这表明冥外行星的存在是可能的，寻找太阳系的第十个成员，绝不是天文学家的一种猎奇!

寻找“冥外行星”由来已久

这里，我们就寻找第十颗行星的问题的提出作一简述。事情还得从海王星的发现谈起。自从一七八一年发现了天王星后，天文学家计算了天王星在其它几颗大行星的引力影响下，围绕太阳运行的轨道。这个轨道同行星只在太阳引力作用下的椭圆轨道是不一样的。理论推算位置与实际观测结果总不符，时间愈长，误差愈大。这是什么原因引起的?多数天文学家认为，天王星轨道的异常是由一个在天王星外面的未知行星引起的。一八四六年，果然在理论推算位置上找到了这颗星，它就是海王星。

可是，找到了海王星，并未解决全部问题。在实际测定了海王星的轨道和质量后，重新计算了天王星的运行轨道。但实际观测位置和理论预期位置还是有一定误差。于是，人们自然联想到，这个无法消除的误差，是不是由海王星外面存在一颗未知行星引起的呢?这个问题的解决，其困难程度远比寻找海王星大得多。寻找海外行星的艰巨工作，终于在一九三○年由一名年轻的天文学工作者完成了。这颗未知行星便是冥王星。

现在的问题是有了冥王星，问题仍然未完全解决。天王星的轨道还是和观测不符，海王星的计算轨道同观测结果也同样是符合近期，就不能表达远期，时间愈长，误差愈大。这些差值虽然不大，但却无法用目前已有的九大行星的作用来消除。于是，探索“冥外行星”的工作便开始了。

为第十颗行星“画象”

目前的观测和计算表明，冥王星是一颗正在“收缩”的行星，因此有人认为冥王星是一颗比火星还要小的行星，甚至认为是一颗大的小行星。随着数据的不断改善，冥王星的特点愈来愈象一个小天体，而不象大行星了。由于冥王星的质量很小，不会造成对天王星或海王星可观的摄动。这一点激起人们努力去探求引起摄动的原因。苏联天文学家已分析了可能受到这样一颗行星摄动的某些远距离彗星的轨道。行星轨道有同某些彗星的远日距相一致的趋向。例如土星轨道是哈雷彗星及大约六个别的彗星远日距的标志。五个彗星的远日距与冥王星的轨道一致。但由于冥王星施加的引力是微弱的，这一点必定是巧合。一九二八年皮克林就已知道有十六颗周期彗星的远日距近似为11.5亿公里，即大约7.7天文单位，这使他形成了可能存在“冥王星”的信念。苏联人研究的正是远日点超过冥王星的这些彗星。引用的距离约为75天文单位。

一九七三年罗林斯和哈未顿，采取了一种更有希望的方法。他们采取“巡天”观测，并在星图上标明天空中供摄影和用闪视仪搜寻最有希望的天区。他们也给出假设的引起摄动行星的轨道距离和相应的质量。如果彗星远日距为75天文单位，则该行星的质量为5—10地球质量。如果这个天体存在，它具有的星等约为17等。因此到一九七三年为止，第十颗行星的“肖象”为:一个适中的行星，而不是一个气体巨星。假定密度为2.0克/厘米3时，其直径接近于25，000公里；如密度为冥王星的密度，则直径将在30，000公里以上。

但在克里斯蒂宣布发现了冥王星的卫星“查龙”之后，美国海军天文台的哈林顿和范弗兰德恩对导致形成“查龙”和冥王星的事件做出猜测。他们认为:有一颗质量为3—4个地球质量的“第十颗行星”掠过海王星卫星系统。并假定冥王星是海王星的一颗卫星。而劳顿提出了另一种方案，他认为冥王星曾经是第十颗行星的卫星。目前这一理论还只是一种设想而已。假如对“查龙”和冥王星的进一步观测能得到更多资料，那对寻找海王星的另外卫星将是很有帮助的。第十颗行星的“肖象”，将是一颗中等质量(5个地球质量)、在平均距离为62.5天文单位、周期为495年的高偏心率轨道上运行的行星。

上面的描述还只是一种猜测，或许第十颗行星并不存在，太阳仅仅支配八大行星，而海王星处于它的边缘，冥王星则是海王星的卫星。总之，一百年来，人们从不同角度探索了第十颗行星存在的可能性，而从未有人对此给予否认。从发现天王星到发现海王星相隔65年，到发现冥王星又相隔84年。发现冥王星至今已有50年的历史，可以肯定，第十颗行星的发现必将更困难，任务更为艰巨。

(摘自1980年第6、7期《天文爱好者》，本刊请作者对原文作了压缩改写)

(插图:刘洛平)