天王星是第一顆人類使用望遠鏡發現的行星，是由被譽為恒星天文學之父、英國天文學家弗里德里?！ねず招獱柊l現的。1781年3月13日，赫歇爾用望遠鏡在自宅庭院中發現了天王星這顆行星。當天，赫歇爾在天空中發現了一個新的亮點，他認為這個亮點是一顆新的彗星。然而，在進一步的研究中，他發現這個亮點在天空中的運動不符合彗星的軌道。最終，他確認這個亮點實際上是一顆新的行星，并將其命名為天王星。

●從“地心說”到“日心說”

自古以來，人類對于宇宙的探索從來沒有停止過。拿人類對太陽系的探索而言，早在遠古時期，我們就已經知道了太陽系的主要行星--水星、金星、火星、木星和土星的存在，古希臘天文學家托勒密提出的“地心說”認為：太陽和“金木水火土”這五顆行星圍繞地球旋轉。到了15世紀，天文學家哥白尼提出了著名的“日心說”理論：水星、金星、地球、火星、木星和土星圍繞太陽旋轉。

從日心說的誕生到18世紀工業革命時期，天文學界形成了一個共識：太陽系只有6顆行星：“金木水火土”和地球，但天文學家并沒有停止對太陽系其他行星的探索。雖然18世紀和19世紀，人類還沒有研發出深空宇宙探測器，但科學家就在18世紀和19世紀這個工業革命蓬勃起步的時代里，以自己的智慧發現了天王星和海王星的蹤跡。

在赫歇爾之前，其他國家的科學家就已經發現了天王星的蹤跡。只不過，這些科學家認為天王星是恒星而不是行星。雖然這些科學家對天王星的認識和實際情況相差較大，但這些科學家的發現為后來赫歇爾探索天王星埋下了伏筆。

1690年，天文學家弗蘭斯蒂德在望遠鏡中發現了天王星，由于觀測手段有限，弗蘭斯蒂德認為天王星是金牛座的恒星。法國天文學家在1750年至1769年對天王星的蹤跡進行了至少12次觀測。雖然這些天文學家沒有確認天王星是太陽系的第七大行星，但他們卻為赫歇爾對天王星的觀測提供了相對客觀的線索和參考資料。

●第一顆用望遠鏡發現的行星

赫歇爾1738年生于德國，1758年遷居英國。雖然赫歇爾出身音樂世家，但據說他父親不僅精通樂理，而且還是一名天文愛好者，赫歇爾在父親的指導下，對天文知識有著濃厚的興趣，赫歇爾對夜空中的許多星座都非常熟悉。在研究樂理時，他意外地從點滴線索發現了兩卷本的經典著作《光學》，這是一部能夠在理論和實踐上制作望遠鏡和顯微鏡的引導性光學著作，其中一章名為“望遠鏡對恒星的發現”，這些內容引起了赫歇爾從事觀測和研究天體的強烈愿望和雄心。

自古以來，人類對宇宙具有自然天生的敬畏和好奇心，這在赫歇爾身上有充分的展現。1773年，赫歇爾讀了《對牛頓爵士的原理的天文學解釋》，為了親眼看清書中所描述的那些天體，赫歇爾最初用折射式望遠鏡觀察天體，但他感覺不理想，為了探索宇宙奧秘尋找更合適的利器，后來他轉向了反射式望遠鏡。

1774年至1787年期間，赫歇爾不斷嘗試自己制造望遠鏡，他掌握了一套磨制拋物面反射鏡的技術，并成功地安裝了多架反射式望遠鏡。赫歇爾為了減少折射光的損失，提高聚光的效率，設計了一套光學系統，稱為“赫歇爾望遠鏡”。

通過自制的望遠鏡，他第一次成功地看到獵戶座大星云，并清楚地辨認了土星的光環。從那以后，他除了晚上不知疲倦地做巡天觀測之外，還時常利用白天的時間磨制望遠鏡鏡面。

1781年3月13日晚，赫歇爾像往常一樣，用自制的15cm口徑的反射望遠鏡觀測星空。當他把望遠鏡轉向雙子座的時候，聚精會神的他注意到雙子座有一顆很陌生的星，比較亮，可是在星圖上卻查不到它。在改用400多倍和900多倍的目鏡仔細觀測之后，肯定了這不是一顆恒星。因為，望遠鏡的倍率再大，恒星看起來始終是個星點兒，而這個天體，呈現為一個藍綠色的小球面形。為慎重起見，赫歇爾沒有聲張，而是連續10個夜晚密切地關注著這顆小星。他逐漸發現該星每天在緩慢地移動，顯然不易覺察出來。不久，赫歇爾根據所得到的觀測數據，計算出它的軌道近似圓形，其距離太陽比土星遠出約一倍。這時他意識到自己發現了一顆新行星。經過一段時間的觀測之后，天文界終于確定這是太陽系里的一顆新行星，它與太陽之間的距離，比當時所知最遠的行星土星的距離遠了一倍。

赫歇爾發現新行星的消息引起了極大的轟動。這個行星后來被命名為天王星（取自希臘神話中土星父神的名字），赫歇爾因此一舉成名。1781年，皇家學會頒給他柯普萊獎章以表彰他發現天王星，并且接納他為皇家學會會員。自此，赫歇爾便一心致力于他所鐘愛的天文學。

赫歇爾制造了一系列的大望遠鏡，進行了很多開創性的研究和觀測，1816年他被冊封為爵士。在他的職業生涯中，他共制作過400多架望遠鏡，其中最大最著名的是一架40英尺（12米）長、口徑49.5英寸（1.26米）的反射式望遠鏡。

●天王星的形成與演化

天王星的形成可以追溯到太陽系的早期。在大約46億年前，一團巨大的氣體和塵埃云開始坍縮，形成了原始太陽。在這個過程中，剩余的物質開始圍繞著太陽旋轉，逐漸凝聚形成了行星。天王星可能是由這些原始物質中的一部分組成的。

在天王星的形成過程中，極端的溫度和壓力導致了內部的化學反應。這些反應產生了高密度的氣體，如氫、氦和甲烷，它們構成了天王星的大氣層。天王星的大氣層呈現出獨特的藍色，這是由于甲烷氣體對太陽光的吸收和散射所致。

天王星的內部結構也非常引人注目。據推測，它有一個巖石核心，周圍被一層厚厚的冰層所包裹。這個冰層可能包含著水、氨和甲烷等化合物。天王星的磁場也非常特殊，它的磁極與自轉軸的傾斜角度是90多度，這使得它的磁場看起來像是在自轉軸上“橫躺”著。

隨著時間的推移，天王星經歷了一系列的演化過程。它可能曾經遭受過巨大天體的撞擊，這些撞擊可能導致了它的自轉軸傾斜以及奇特的磁場。此外，天王星的大氣層也經歷了變化，形成了復雜的云層和風暴系統。由此，這顆獨特而又充滿謎團的“冰巨星”誕生了。

來源: 江蘇科技報