特洛伊——地球的第二颗天然卫星

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地球的第二颗卫星
    1846年，Toulouse天文台的负责人－－Frederic Petit宣布他们发现了地球的第二颗卫星。它是在1846年3月21日傍晚时被三位观察者看到的，他们是Toulouse的Lebon和Passier以及Artenac的Lariviere。Petit发现这颗卫星的运行轨道是椭圆的，运行周期为2小时44分59秒，它离地球（表面）最远距离为3570千米，最近距离为11.4千米。听到这个发现后，勒威耶抱怨说由于空气阻力，许多事都无法得到确证。而Petit却义无反顾地致力于对这第二颗地球卫星的研究，并终于在15年后宣布正是这颗小卫星造成了地球的主要卫星－－月球的一些特殊的运行情况，可是这一点几乎被所有的天文学家所忽视。要不是法国作家凡尔纳在书中提及，它几乎就被遗忘了。在凡尔纳的小说《从地球到月球》中，写到一艘航空船差点撞上一个小天体，而小天体却没有撞向他们，而是绕着地球运行：
   “它只不过是一颗比较大的陨星而已，”Barbicane说，“但它似乎被地球吸引著作环绕地球的运动。”
   “可能吗？”Michel Ardan惊叫说，“难道说地球有两颗卫星？“是的，我的朋友，地球有两颗卫星，而不是像我们通常所认为的那样只有一颗。这是因为这第二颗卫星太小，运行速度又太快，以至于地球人一直没有看到它罢了。据说，法国的天文学家Monsieur Petit已证实了它的存在，并计算了它的运行轨道。他说这颗卫星公转周期约为3小时20分钟……”
   “其他天文学家同意他的看法吗？”Nicholl问道。“没有”，Barbicane回答说，“但是，如果他们能像我们一样亲眼目睹的话，肯定不会再有怀疑了……它还提供了一个我们确定方位的方法……它的离地距离我们知道，那么，我们是在离地7480千米与它相遇的。”
    成千上万的人阅读了凡尔纳的这本书，可是直到1942年才有人注意到他小说中的不一致之处：
    一个离地距离为7480千米的卫星的运行周期应为4小时48分钟，而不是3小时20秒。
    由于它是在太空舱中被看到的，而月球却不能被看到。而这两颗卫星应当作的是逆向的运行，这是十分值得记录的一笔，而凡尔纳却忽略了。
    在任何情况下，这颗卫星都是在阴暗中，不能被看到的。因为抛射体在十分长的一段时间内是不会离开地球的阴影的。
    威尔逊山天文台的R.S. Richardson博士，在1952年试着以假定参数来拟合月球轨道：近地点为5010千米，远地点为7480千米，离心率为0.1784。
    由于凡尔纳使Petit所发现的第二颗卫星闻名于世，越来越多的业余天文学家发现这是一个成名的好机会－－任何人只要发现这颗卫星，他的名字便会被载入天文学的史册。没有几个主要的天文台从事这地球第二颗卫星的研究，即使有也要暗自进行。而德国的业余爱好者们却在积极地跟踪着那个被他们称为Kleinchen ("一点点")的天体－－虽然他们从未找到它。
    W. H. Pickering一直笃信着这样一个理论：如果卫星的轨道离地球的表面距离为320千米并且它的直径为0.3米，又拥有月球般的反照率，那么它必然可以通过3英寸的天文望远镜观察到。一颗直径为3米的卫星可能成为第5星等的裸眼可见的天体。虽然Pickering并未寻找Petit所说的天体，他却在进行着寻找第二等卫星－－即月球的卫星的工作（1903年的《大众天文》中报道“通过图象来寻找月球的卫星”）。可是他没有找到，事后他总结认为月球的卫星的直径小于3米而无法观察到。
    Pickering那篇关于一颗极小的卫星存在的可能性的文章－－《一颗流星般的卫星》刊登在1922年的《大众天文》上，不想又引起了业余天文爱好者的一阵骚动。主要原因是这篇文章提供了观察上的一些实际的要求：“一架3～5英寸的天文望远镜和一个低倍的目镜即可。这无疑对业余爱好者是一次好的机会。”可惜又一次的，一无所获。
    有一种理论认为向来无法解释的月食运行轨道的偏离是由于这第二颗卫星的重力场引起的。那就意味着这个天体的直径至少应有几千米这么大－－但如果存在这样大的一颗卫星，那它早应被古代巴比伦人发现了。即使它十分小，但由于它相对比较近又移动得十分快，也应当是十分明显的，就像我们看到人造卫星与航天飞机一样。可是另一方面，又无人有兴趣去观察过小的天体。
    当然还有不少人提出地球的第二颗天然卫星存在的想法。1898年，Georg Waltemath博士声称他不仅发现了第二颗卫星，还发现了一系列的白矮星。Waltemath提供了这卫星的轨道数据：距地球1.03亿千米，直径为700千米，运行周期119天，synodic周期177天。“有时”，Waltemath说，“它在晚上像太阳一样明亮”并且他认为这颗星就是Lient Greely在1881年10月2日在格陵兰看到的。Waltemath还预言在1898年的2月2日、3日、4日，这颗卫星将经过太阳，这再次唤起了公众的热情。在2月4日，Greifswald邮局的12个雇员不加任何保护地用裸眼观察太阳。(Herr Postdirektor Ziegel便是其中的一个)可容易想象当时那个有趣的场景：一个在普鲁士战役中的军人在办公室的窗前，指着天际，对着他唯命是从的雇员讲着Waltemath的预言。在被采访时，那些目击者说看到一个黑色的天体出现在太阳的直径上，并于柏林时间1:10至2:10通过太阳。但后来被证实是错误的，因为就在那个时候，两位有经验的天文学家：澳大利亚Pola的Baron Ivo von Benko和Jena的W. Winkler也在仔细地观察。据他们说只是一些太阳黑子罢了。这次的失败并未使Waltemath气馁，他仍旧坚持自己的预言并呼吁大家去证实。当代的天文学家已被一次又一次的诸如“嘿，顺便问一下，那颗新卫星怎么样了？”之类的问题激怒了。但占星术家的理论却变得流行了－－在1918年名为Sepharial的占星术家把这颗卫星命名为Lilith。他认为它在大部分时间里是暗而不可见的，只有在它离得相当近或通过太阳时才可看到。Sepharial在Waltemath观察成果的基础上，建立了一套Lilith的理论。他认为Lilith与月球有大致相同的质量，虽然很难观察到，却以干扰了地球的运行而显示它的存在。甚至到了今天，Lilith－－这颗黑色卫星仍被一些占星术家标在自己的天宫图上。
    总有一些观察者不时地报告看到“其他的地球天然卫星”。德国的天文杂志《Die Sterne》报道说名为W. Spill的德国业余天文学家在1926年5月24日观察到这第二颗卫星通过月球。
    在1950年左右，当人造地球卫星刚开始被提出时，每个人都预见它只能被分级式火箭送上天，不载任何无线电发射装置，而由在地雷达跟踪。如果这样的话，一些近地的小卫星会产生极大干扰，它们会反射雷达发射到人造卫星上的波。但这却提供了人们寻找天然卫星的好方法，Clyde Tombaugh发展了这项技术：在离地5000千米高的卫星速率被预测出。一个拍摄站便以这个速度跟踪拍摄。恒星、行星等天体在照片上显现一条直线，但在这一高度的卫星却显示成一点。如果卫星不在这个高度，那么它在照片上表现为一条短小的直线。
    Lowell天文台的观测始于1953年，并且真正地探索了一块处女地：除了这个德国天文台外，没有人注意到地月之间的这块空间。到1954年秋，各类享受很高声誉的周刊和日报报道说这个天文台的观测已得到了初步结果：有一个离地高度为700千米和一颗离地高度为1000千米这样两颗卫星。人们普遍地产生这样的疑问：“它们是否是天然卫星呢？”没有人知道这些报道源自何处－－因为天文台的观测根本没得到什么结果。在1957年和1958年当第一颗人造卫星发射后，其上携带的相机才又继续追踪那些卫星。
    但是这并不意味着地球只有一颗天然卫星。地球可能在很短的时间内有一颗近地卫星。流星体飞过地球，穿过上层大气时会损失很大动能而进入围绕地球的卫星轨道。但由于它经过大气上层的每个近地点，它不会维持很长时间，或许只有一或两个周转，也可能达到一百个周转（相当于150小时左右）。一些报告表明这样的“瞬间卫星”曾被看到过，可能当初Petit所看到的便是这样的卫星。
    除了“瞬间卫星”这种解释外，还可能有两种可能性。一个可能是月球有自己的卫星－－但是尽管经过许多次搜索，都没有发现过（据现在所知的，月球的引力场十分不稳定或者说太“不平”了，以至于它的任何卫星轨道也十分不稳定－－那绕月卫星便会在运行相当短一段时间后，一般几年或十年左右，撞向月球）。另一种可能是存在着绕月球运行的特洛伊卫星，落后或超前月球公转轨道60度。
    Krakow天文台的波兰天文学家Kordylewski首先报告了这种“特洛伊卫星”。他是在1951年开始他的寻找的。他希望能在绕月轨道上找到一颗离月球为60度的大小合适的天体。可是探索一无所获。在1956年他的同国人，同事Wilkowski提出可能存在许多微小的天体，由于太小而不能被单独看见，但却多得合成云状粒子。如果这样的话，最好的观察方式将是用肉眼，而不是通过天文望远镜。用天文望远镜只会“漠视”了它们的存在。Kordylewski博士很愿意试一试。他所需要的是一个无月的晴朗的夜空。
    1956年10月，Kordylewski终于首次在距月球60度的两个位置中的一处，看到了明亮的碎片。它不是很小，对角为2度（大约是月球的4倍），它很暗，只有众所周知的对日照（黄道带上正对太阳的明亮碎片）的亮度的一半。1961年的3、4月，Kordylewski成功地在预计位置上拍摄到了两片星云。它们看上去似乎在不断扩大，不过这可能只是由于亮度的改变而造成的视觉差而已。1975年，J. Roach运用 OSO (公转太阳天文台)的6艘太空飞船探测了这些“云状卫星”。1990年它们再次被拍摄下来，这次是由波兰的天文学家Winiarski拍摄的，他还发现它们“徘徊”在高于“特洛伊卫星”10度的地方，它们的光比黄道带的光红一些。
    至此长达一世纪的对于地球第二颗卫星的搜寻似乎已成功了，即使这颗卫星与当初任何人想预计的都不同。它们十分难找，也很难与黄道带的光发开，特别是那颗对日照。
    但仍有人认为还存在另一些天然地球卫星。在1966年至1969年间，美国科学家John Bargby声称他观察到至少十颗小到只能通过天文望远镜才观察到的地球天然卫星。Bargby发现了这些天体的椭圆轨道：离心率为0.498，半主轴长14065千米，远地点高度14700千米，近地点高度680千米。Bargby认为它们是在1955年破裂的天体的碎块。他得到的这些结论大都是建立在不稳定的人造地球卫星的基础上的。Bargby运用人造地球卫星所提供的资料，却没有意识到这些数据只是一些近似值，甚至于有时是错误的，因此根本不能应用于精确的科学分析。另外，根据Bargby的观察结果，当他所说的卫星经过近地点时，应为可见的一等星，应该轻易地就被肉眼观察到，可是却从没有人看到类似的天体。
    1997年，Paul Wiegert (等人)发现了小行星3753有一个很奇怪的轨道，似乎是地球的一颗伴星，可是它并不围绕地球运动。

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很长的帖子，但是有耐心看下去还是非常有意思。