提丢斯-波得定则 |
概述编辑本段回目录
提丢斯-波得定则 |
公式编辑本段回目录
提丢斯-波得定则 公式
这个公式可以表述为:
提丢斯-波得 |
其中
n = 0, 3, 6, 12, 24, 48...(后一个数字为前一个数字的2倍)
现代的公式把a作为行星到太阳的平均距离(天文单位):
a = 0.4 + 0.3times k
其中k=0,1,2,4,8,16,32,64,128 (0以后数字为2的2次方)
这个公式可以表述为:在0.4上各加以0.0,0.3,0.6,1.2……等数,便得各行星和太阳之间的平均距离,单位是天文单位。许多小行星就是根据这个定律去寻找而发现的。但海王星和冥王星的距离和按这一定律推得的数值相差很大。
其具体数据如下:
行星 公式推得 值实测值
水星 0.4 0.39
金星 0.7 0.72
地球 1.0 1.00
火星 1.6 1.52
小行星带 2.8 2.9
木星 5.2 5.20
土星 10.0 9.54
天王星 19.6 19.18
海王星 38.8 30.06
冥王星 77.2 39.44
来历编辑本段回目录
1772年,德国天文学家波德在他的著作《星空研究指南》中总结并发表了由提丢斯 (德国物理学家) 六年前提出的一条关于太阳系行星距离的定则。其内容是,取0、3、6、12、24、48......这样一组数,每个数字加上4再除以10,就是各个行星到太阳距离的近似值。在那时已为人所知的4行星用定则来计算会得到惊人的发现:
水星到太阳的距离为(0+4) /10=0.4天文单位
金星到太阳的距离为(3+4) /10=0.7天文单位
地球到太阳的距离为(6+4) /10=1.0天文单位
火星到太阳的距离为(12+4)/10=2.8天文单位
照此下去,下一个行星的距离应该是:(24+4)/10=2.8 可是当时在那个位置上没有发现任何天体,波德不相信在此位置上会有空白存在,而提丢斯也认为也许是一颗未被发现的火星卫星,但不管怎样,定则在2.8处出现了中断。
当时认知最远的两颗行星是木星和土星,用定则来推算其结果是:
木星到太阳的距离为(48+4)/10=5.2天文单位
土星到太阳的距离为(96+4)/10=10 天文单位
推算结果到底怎样呢?由(表2-1)来说明:
在2.8处却应有一颗大行星存在,只是大家没有用正确的方法寻找罢了。波德也因此向其他的天文学家们呼吁,希望大家一起来寻找这颗丢失的行星。当然,大家的热情也很高,立刻响应号召开始了大搜索,但好几年过去了,甚麽也没发现。但正当人们有些灰心准备放弃搜索时,1781 年,英国天文学赫歇耳宣布,他在无意中发现了太阳系的第七大行星------天王星。使人惊讶的是,天王星与太阳的平均距离是19.2天文单位,用定则推算:(192+4)/10=19.6,符合得真是好极了!
就这样,大家的积极性再次被调动起来,所有人都对定则完全相信了。大家一致认为,在2.8处,的确还存在一颗大行星,正在等待着大家的发现。很快,十多年时间过去了,大行星还是没有露面。直到1801年,从位于意大利西西里岛的一处偏僻的天文台传出消息,此台台长在进行常规观测时,发现了一颗新天体,经过计算,它的距离是2.77天文单位,与2.8极为近似。它被命名为谷神星。可是它的个子太小了,只有1020公里。陆续地,在火星和木星轨道之间又发现了其他的行星,但个子也都不大。后来人们知道,这就是所谓的小行星带(银河)。
为甚麽大行星变成了150多万颗小行星了呢?人们也是众说纷纭,其中一种说法是:可能是因某种人们还不知道的原因,原本存在的大行星爆炸了。后来,在1846年和1930年,海王星和冥王星也相继被发现,但这两次发现,对提丢斯-波德定则来说却是挫折:
行星 定则推算数据 实际距离
海王星 38.8 30.2
冥王星 77.2 39.6
提丢斯-波德定则到底有何意义呢?随着时间的流逝,人们已渐渐淡忘了它,但不管怎样,提丢斯-波德定则连同2.8处行星大爆炸的理论都成为了人们孜孜以求的世纪之谜
与玛雅星比较编辑本段回目录
在中美洲的尤卡坦半岛上曾栖息过的玛雅人,无疑是我们地球上最神秘莫测、最富有传奇色彩的民族之一。早在远古时代,玛雅人就在天文、建筑、医学、数学、历法等方面都取得过辉煌的成就。他们建筑了富丽堂皇的宫殿,修筑了台阶状金字塔式的纪念碑和寺院。
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同时玛雅人也用365天(地球的公转周期)计年,他们将这种有别于宗教年的历法通称为“民用年”,1年划分为18个月,1个月20天,外加5个无名日。但几乎是与这种传统说法同时的,有人却持另一种意见,他们坚持认为:既然玛雅人的地球年、金星年都是针对两个太阳系大行星而言的,那么卓尔金年一定也与某个大天体有着神秘的联系。可是,整个太阳系内并无公转周期为260天的大行星。于是便有人随之大胆地提出了一个近似于科幻小说的设想:玛雅人可能是外星人,他们曾居住的星球由于某种目前尚不可知的原因爆炸了,他们是母星大爆炸前移民到地球上来的。他们的260天计年法,则是他们穿越心灵,永远也无法湮灭的记忆。所以,玛雅历中规定每52年(560÷5 =22,墨西哥的阿兹台克人便一直采用52年一个循环的计年法)要建造一定级数台阶的建筑物(如寺庙和金字塔),建筑物的每一块石头都与历法有关,每一座建筑物都严格地符合某种天文上的要求。而且,每5个52年,他们都会举行隆重的祭祀仪式。现代学者称之为“历的轮回”。无独有偶,关于太阳系内是否发生过行星爆炸一说,从另一学说方面,竟也殊途同归的得出一个共同的结论。那就是天文学上著名的“提丢斯—波得”定则。
早在1772年,德国天文学家波得在他编写的《星空研究指南》一书中,总结并发表了6年前由一位德国物理学教授提丢斯提出的一条关于行星距离的定则。定则的主要内容是这样的:取0、3、6、 12、24、48、96……这么一个数列,每个数字加上4再用10来除,就得出了各行星到太阳实际距离的近似值。如:水星到太阳的平均距离为(0+4)÷ 10=0.4(天文单位)金星到太阳的平均距离为(3+4)÷10=0.7地球到太阳的平均距离为(6+4)÷10=1.0火星到太阳的平均距离为(12 +4)÷10=1.6照此下去,下一个行星的距离应该是:(24+2)÷10=2.8可是这个距离处没有行星,也没有任何别的天体。波得相信,“造物主” 不会有意在这个地方留下一片空白;提丢斯则认为,也许是火星的一颗还没有发现的卫星在这个位置上的。但不管怎么说,提丢斯—波得定则在“2.8”处出现了间断。
当时认识的两颗最远的行星是木星和土星,按照定则的思路,继续往外推算,情况是令人鼓舞的:木星到太阳的平均距离为(48+4)÷10=5.2土星到太阳的平均距离为(96+4)÷10=10定则给出的数据与实际情况比较起来,是否相符合呢?请看:行 星定则给的数数到太阳的距离水星0.40. 387金星0.70.723地球1.01.000火星1.61.524?2.8木星5.25.203土星10.09.554你看,定则算出来的那些数值与行星距离多么相近
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为什么大行星变成了150万颗小行星?当时便有人猜测:是不是因某种人们暂时无法知晓的原因使原本存在的大行星爆炸了?后来,1846年和1930年,海王星和冥王星先后被发现,这两次发现对提丢斯—波得定则来说,都是挫折。请比较它们的定则数值与实际距离:
定则数值 实际距离
海王星(384+4)÷10=38.8 .2
冥王星(768+4)÷10=72.2 .6
意义编辑本段回目录
提丢斯—波得定则到底有什么意义呢?这个问题引起了众多科学家旷日持久的争论,同时对于行星大爆炸的机制是什么,究竟是一种什么能量竟能使一颗大行星产生四分五裂的大爆炸,定则也完全无法说清。最终,“提丢斯—波得”定则连同“2.8”处行星大爆炸之谜,也一起成为了一两百年来人们孜孜以求的世纪之谜。最近,中国青年陈清贫对这一世纪之谜提出了自己的假说。经过十几年的思索和模拟、演算,他得出了一个大胆的结论:
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6500万年前,一颗直径超过1万千米,质量超过50亿亿吨的大行星(或者就是太阳系第10大行星,或者是另一个懒情星系统里的行星,或者根本就是一颗流浪星)在某种能量的牵引和太阳引力的作用下,以每小时20万千米的高速冲进了我们的太阳系。它首先遭遇的是海王星。那时,海王星的8颗卫星正在近海点运行,而原冥王星及原冥卫一 “卡戎”却正一左一右在远海点运行。第一场遭遇战的结果是:大行星与海王星发生了猛烈的擦肩相撞,而且它一举击碎了海卫九和海卫十,扰动了海卫二(使海卫一轨道偏心率变为0,运行逆向;并使海卫二的轨道偏心率达到了0.75,远远超过了太阳系内的所有的卫星和行星),冲击导致海王星脱离了当时的轨道,使其带着8颗卫星和两颗卫星的残片(后形成海王星环)紧跟大行星向太阳系内部运行。
至于原冥王星和原冥卫一“卡戎”却因正在远海点运行,又受大行星撞碎两颗海卫的冲击波和冲而碎片的影响,等它们分别返回近海点时,海王星已“离家出走”。这两个“难兄难弟”只得相互“依靠”起来(冥卫一的自转和绕冥王星运动的周期都是6.39日,而冥王星自己的自转周期也恰好是6.39日。这种妙不可言的周期关系,在太阳系里独此一家)。而“离家出走”的海王星本身,则大约在弧线飞行直线距离13.5亿千米后,完全摆脱掉了这颗大行星的冲击摄动力,从而停留在新的轨道上继续围绕太阳旋转(在如今的30.2个天文单位处)。
那颗肇事大行星第二个遭遇的是天王星。它在低空横穿天王星轨道时,将天王星的一部分物质“拉”了出来,被“拉”出来的物质在脱离天王星本体一段时间之后,又因受天王星的引力作用而重新砸向了天王星,结果砸歪了天王星的自转轴。随后,大行星一举撞碎了一颗土卫,从而演变成了今天的土星环;又撞歪了土卫九,使其成为了土星庞大卫星系统中惟一的一颗逆行卫星。除此以外,大行星大概仍觉“意犹未尽”,它横冲直撞到了木星区域的最外层,结果把部分卫星撞得“晕头转向”,使木卫六、木卫七、木卫八、木卫九、木卫十、木卫十一、木卫十二、木卫十三脱离了原先行星赤道面内的轨道,同时使木卫八、木卫九、木卫十一、木卫十二运行逆向。至此,一路“冲冲撞撞” 而来的大行星已略微改变了一下航向。结果歪打正着,它把最后的撞击点毫无误差地直指繁衍着一代高度文明当时太阳系内的第5大行星———玛雅星。
可以想像,大祸临头之下,玛雅星人大概会采取如下的自救措施———经反复核算无误后,整个玛雅星都紧急动
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结果,地球好像一下子受到了数以百记的氢弹袭击,遭到了严重的创伤。被抛起的尘埃在地球上形成了厚厚的云层,地面变暗、变冷,依赖于阳光的植物大量枯萎、凋谢死亡。地球上的全部生物的3/4也很快衰落,已“统治”地球达1.5亿多年的恐龙同时遭受到了灭顶之灾,短时间内便很快销声匿迹直至灭绝。这样,移民到地球的玛雅人必然再次遭受重创。不过他们在丧失大量人员后顽强地生活了下来,6500万年间创造了灿烂的史前文明。之后,他们又多次遭受诸如地极地磁逆转、大西洲沉没等一系列灾难性、毁灭性打击,但他们一息尚存,绵绵不绝。最后一批生活在中美洲尤卡坦半岛上的玛雅人依然保留了关于玛雅星的编年历,他们巧妙地使用了将卓尔金年和地球年协调并用的古老历法,以示对“故星”刻骨铭心的怀念之情。
现在人们既然知道了玛雅人就是玛雅星移民,那么他们知道天王星、海王星也就不足为怪了。而且,因为在玛雅
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行星同太阳平均距离的经验定律。1766年﹐德国人提丢斯提出﹐取一数列0﹐3﹐6 ﹐12﹐24﹐48﹐96﹐192……﹐然后将每个数加上4﹐再除以10﹐就可以近似地得到以天文单位表示的各个行星同太阳的平均距离。1772年﹐德国天文学家波得进一步研究了这个问题﹐发表了这个定则﹐因而得名为提丢斯-波得定则﹐有时简称提丢斯定则或波得定则。这个定则可以表述为﹕从离太阳由近到远计算﹐对应于第n 个行星(对水星而言﹐n 不是取为1﹐而是-∞)﹐其同太阳的距离a =0.4+0.3×2n-2)(天文单位)
提丢斯-波得定则提出后﹐有两项发现给了它有力的支持。第一﹐1781年F.W.赫歇耳发现了天王星﹐它差不多恰好处在定则所预言的轨道上。第二﹐提丢斯在当时就预料﹐在火星和木星之间距太阳2.8天文单位处应该有一个天体。1801年﹐意大利天文学家皮亚齐果然在这个距离上发现了谷神星﹔此后﹐天文学家们又在这个距离附近发现许多小行星。但该定则也有一些不足之处﹐如对海王星和冥王星的计算值与观测值不符﹐而且对水星n 不取为1﹐而取为-∞﹐也难理解。 此外﹐有的卫星同它所属的行星的平均距离也有与提丢斯-波得定则相类似的规律性。关于提丢斯-波得定则的起因﹐虽有人提出一些解释﹐但尚无定论。