天文史上的3月 ★45年前 1977年3月11日，天王星环被发现。当天凌晨发生了天王星掩星的罕见天象，当时的被掩恒星是SAO 158687。在观测过程中，来自美国、中国的天文学家们发现天王星也存在环。我国紫金山天文台、国家天文台的研究人员对此进行了独立的观测，证明了天王星环的存在。    图：1977年我国天文学家发表在《天文学报》上的研究论文 一提到行星的环，大多数人就会首先想到土星，这是因为在太阳系内，土星有着标志性的环带系统，色彩丰富，尺寸极大，看起来炫目而迷人。实际上，在很长一段时间里，人们一直认为只有土星才是唯一的那颗拥有光环的行星。不过，随着人类探索技术的不断进步，目前我们已经了解到，木星、土星、天王星和海王星是太阳系中拥有环带系统的四颗行星。它们都是气态行星，占太阳系行星总数的一半。 名气最大的土星环，是最早被发现的。1610年，伽利略首先用望远镜望向夜空，并且发现了镜筒里土星的异同寻常。受制于当时望远镜较小的倍数和较差的像质，伽利略感觉自己看到的土星，应该是“三个星体相结合的天体”，他误以为土星环是另外的星体。直到大约半个世纪后的1655年，惠更斯（Christiaan Huygens）用上了更好的望远镜，才分辨出环绕着土星的，是一圈巨大的光环。自此以后的三百多年里，人们只知道土星有环；甚至还有天文学家从理论上“证明”了，太阳系内土星环的存在具有“唯一”性。  图：2004年10月卡西尼号探测器拍摄的土星和它的环带 不过，随着时间的推移，新的情况就出现了。在1977年，当时有一个罕见的天象发生，这就是当年3月11日的天王星掩星现象，被掩的恒星是SAO 158687。在提前预测此次天象后，天文学家们的本意是，借助此次的观测，能够对天王星的大气进行研究，例如其大气的温度轮廓、压力梯度等。然而，观测得到的数据却给天文学家们提供了更多的惊喜。 当时，英国的格林威治天文台首先做出了预测，在1977年3月11日，位于天秤座的恒星SAO 158687将会被天王星本体挡住，地球上的部分地区将能够观测到此次掩星现象，这其中就包括了我国的局部地区。这个罕见的天象让天文学家们非常兴奋，包括中国、美国等在内，共有5个国家的研究人员对此进行了掩星光电观测。 在我国，此次的观测活动分成了两组。其中的一组在紫金山天文台进行观测，而另外一组去了当时的北京天文台进行联合观测。遗憾的是，在3月10日的晚上和11日的凌晨，紫金山天文台有大雨，所以没有取得结果；而在北京的观测，却在两台的密切合作下取得了成功。虽然没有观测到天王星本体的掩星和大气掩星的情况，但是却意外地发现，天王星环掩星的现象。  图：1986年1月23日，旅行者2号拍摄下的天王星光环，（从上到下）分别是δ环、γ环、η环、β环、α环 此次被掩恒星SAO 158687的光谱型为K5，目视星等为8.8等；观测是从3月10日的子夜开始的，使用的是国产60厘米口径的反射镜。在当天观测中，我国的研究人员发现，被掩星尚未被天王星本体挡住时，恒星的光度已经在发生变化，这说明应该是有其他物体挡住了来自这颗恒星的光，并极有可能是天王星的环。最终，紫金山天文台、北京天文台以及北京大学数学系等单位处理后的数据表明，我国研究人员获取了与美国飞行实验室观测结果相符的α、β、γ、δ等四个环的数据，此外，还额外检测到了三个信息，表明有λ、μ和υ等三个小环存在。 此次天象，美国也派出了强大的团队，其中来自罗威尔天文台的米利斯（R.L.Millis）和艾利奥特（J.L.Elliot）等人，还专门搭乘了一架飞机，机上配有一台36吋的望远镜，以及快速光度计，在南印度洋上空12千米的高度上，对此次天象进行了观测和记录。他们认为，这样可以尽量避免云层和气象变化对观测造成的不利影响。此次的观测，美国的研究人员从光度曲线的变化情况，推断出天王星有α、β、γ、δ和ε等五个环。 由于天王星的环非常暗弱，在望远镜的直接观测能力不足的时候，只有通过掩星等间接的观测，才有可能有新发现。事实上，一直到1979年，美国科学家借助于5米口径的望远镜，首次在红外波段拍摄到天王星环的影像；1980年，欧南台才使用位于智利拉斯坎帕纳斯（Las Campanas）天文台的2.5米望远镜，借助其更为灵敏的CCD，首次在光学波段揭示了天王星环的存在。目前，研究人员确认的天王星环已经有13个之多，主要成分包含有水冰、尘埃，以及一些有机物质。  图：近红外波段下的天王星和它的光环，图中的两个亮点分别是天王星的两个卫星天卫五（Miranda）（中上）和天卫一（Ariel）（左下） 1977年世界各地科学家们的这次观测，直接证明了天王星环的存在，并得到了主环带的某些确切性质；国际天文界认为，这堪称是1930年汤博发现冥王星以来，在太阳系天文学中最为重大的一个发现。这对当时的太阳系演化研究认识，形成了巨大的挑战。因为之前人们普遍认为，只有土星才有环，而且环的起源演化问题也悬而未决；而且既然天王星有环，那么其他行星环是否也存在，只是尚未探测到？更多行星环存在的可能性，让人们对太阳系演化真实图景的探索，变得更加复杂。 天 文 史 上 的 3 月 220年前 1802年3月28日，德国天文学家海因里希·奥伯斯（Heinrich Olbers）首先发现了智神星（2 Pallas）。这是第二颗被发现的小行星； 215年前 1807年3月29日，德国天文学家海因里希·奥伯斯（Heinrich Olbers）首先发现了灶神星（4 Vesta）。这是体积第二大的小行星； 110年前 1912年3月23日，现代航天事业的先驱之一、德国火箭专家冯·布劳恩（Wernher Von Braun，1912年3月23日-1977年6月16日）诞生，他是史上最伟大的火箭科学家之一； 85年前 1937年3月6日，苏联航天员瓦莲京娜·捷列什科娃（Valentina Tereshkova）诞生，她在1963年6月16日，搭乘“东方6号”进入太空，从而成为人类历史上第一位进入太空的女性； 50年前 1972年3月2日，先驱者10号（Pioneer 10）探测器从美国佛罗里达州成功发射升空。先驱者10号是人类第一个到达木星的探测器，目前它已经飞入了奥尔特云区域，并朝着金牛座的方向不断前进； 40年前 1982年3月1日，苏联发射的金星13号（Venera 13）探测器成功抵达金星； 25年前 1997年3月9日，在中国的漠河发生了我国境内可见的、20世纪最后一次日全食，与此同时，2500年才能回归一次的海尔-波普彗星也同时现身苍穹，堪称世纪奇观； 25年前 1997年3月22日，有“世纪大彗星”之称的海尔-波普彗星来到了距离地球最近的地方，此时与地球仅有1.3个天文单位之遥； 20年前 2002年3月25日，神舟三号飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。这是一艘无人飞船，用于技术验证的任务，状态与载人状态一致。飞船于4月1日下午顺利着陆在内蒙古中部的既定位置。 《宇宙小史》有奖互动活动 获奖名单公布 “有奖活动！《宇宙小史》来啦”有奖互动活动一经发布，就有许多小伙伴积极留言。 看到大家如此热爱天文，小编心里可高兴啦！ 根据活动规则， 恭喜评论点赞数前两名的小伙伴 分别获得《宇宙小史》一份，此处有掌声~   文章作者· 北京天文馆 卢瑜 文章编辑、排版· 北京天文馆 唐伟 想了解更多天文知识、重要天象，您可以订购电子刊或纸刊《天文爱好者》杂志！ 应广大读者的需求，从2021 年12月开始，《天文爱好者》杂志公众号开始上架杂志的电子刊和纸刊的购买链接。  扫描下方二维码购买 《天文爱好者》电子刊和纸刊   含最新一期和 2020年以来过刊， 粉丝福利大放送 扫码有优惠~  扫描下方工作人员“上知天文”二维码 备注：加入微信群“天爱小宇宙” 可以进群跟各位热爱天文的小伙伴 一起探索宇宙的奥秘啦 也可以随时联系工作人员“上知天文” 解决订单的各种问题~ |
