正文赏读
揭秘太阳系
我们的家园，这颗被称为地球的行星，仅仅是被太阳这个普通黄色恒星的引力束缚着的众多天体中的一个。太阳系中的成员不计其数：少数几个较大的天体，加上一群围绕在它们周围的小天体，还有无数冰块和石砾——它们都在各自的轨道上围绕太阳运转。长久以来，在这些较大的天体之间，有九个被视为行星——如果按到太阳的距离由近到远排序的话，它们分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星和冥王星。然而，“到底有多少行星”这个问题一直是争论的焦点。根据近的定义，冥王星就被排除出了行星的家族，行星的成员也从而减为了八个。
行星的本质
“行星”一词的英文源自古希腊语中的“流浪者”：五大行星（除了地球本身和在土星之外运转的天体）在古人的眼中只是一些稍亮的“星星”，它们周复一周地在相对不变的星座背景上移动，过一段时间——也许几年——就会重新回到起始的地方。由于所有的行星都十分靠近太阳周年视运动的平面，所以它们会反复地出现在由某些特定恒星组成的图案中，这些便是黄道星座。
对这个现象直观的解释就是，太阳、恒星和行星都以不同的速率围绕地球运动。可是，这个模型从一开始就有些问题——行星在恒星背景上的运动速率有着令人费解的变化，有时候它们甚至还会停止运动，然后画着复杂的圈向反方向移动。
然而在16世纪中叶之前，这个以地球为中心的太阳系模型在一定的程度上一直被罗马天主教会以符合教义为理由支持着。就在那时，由文艺复兴和宗教改革催生出的独立思考的精神加上一些重大的天文事件，为全新的理论铺平了道路。尼古拉·哥白尼（Nicolaus Copernicus）——一位毫不起眼的波兰神父——在1543年发表了他著名的“日心说”，首次提出了“地球本身也是一颗行星，只被月球这一颗卫星围绕”这一见解。然而，当时他的理论还存在很多瑕疵。而且虽然已经广为流传，但是由于缺少事实的证明，“日心说”和古希腊人托勒密（Ptolemy）的模型比起来还是很难真正令人信服，而后者流传了更久，且已经深入人心了。接着，在1577年的天空中出现了一颗明亮的彗星，人类有史以来次计算了它的轨道——毋庸置疑，它是一个明显的椭圆形，并且横跨其他行星的轨道。此结果彻底否定了行星是在一个透明球面上运行这一概念。彗星的轨道启发了杰出的丹麦天文学家第谷·布拉赫（Tycho Brahe），在之后的一生中，他都致力于精确地测量行星的位置。正是借助了第谷布拉赫的数据，他的助手，同样杰出的约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）才能够一劳永逸地证明所有行星都在一个近似圆形的椭圆轨道上运动。
约翰内斯·开普勒在1608年公开了他的发现。巧合的是，在这个划时代的年份里，荷兰眼镜制造商汉斯·利伯希（Hans Lippershey）发明了望远镜。这个仪器的细节马上就传遍了欧洲，这赋予了许多科学家和哲学家全新的灵感来制造属于他们自己的望远镜。在所有使用望远镜的观测者中，有名的无疑是意大利物理学家伽利略·伽里莱（Galileo Galilei）。他在1609年和1610年发布了一系列惊人的观测结果，包括金星和月球一样存在盈亏现象、月球上有山脉和“海洋”、木星拥有四颗卫星以及土星周围有一些奇怪的物体等。这是一种何等奇异的机缘巧合：在能够证明行星本身是一个个遥远天体的推导方法成形时，能用来详细观察它们的工具也恰好诞生了。
陌生的世界
自17世纪始，在众多的天体中，行星一直是被研究得频繁的一类。一代又一代的人们孜孜不倦地用不断改进过的工具和不断完善的科学理论来重新探索这些宇宙中靠近我们的邻居。到了17世纪末，凭着强大的望远镜，人类揭示了土星环的结构，标出了火星上的暗区和亮区，并描绘了木星云带的变化。伟大的英国科学家艾萨克·牛顿（Isaac Newton）不仅发明了一种全新的望远镜——使用镜面而非透镜以提升其性能，而且还通过牛顿运动定律和万有引力定律为解释开普勒椭圆定律提供了理论基础。
结合开普勒定律以及精确测量行星位置和直径的全新方法，人类首次得以精确地估计行星的大小，还认识到了这样一个事实：行星其实有两种——一种是相对较小的类地行星（比如地球），直径通常只有几千千米；另一种是像木星和土星这类的巨行星，直径可达数万千米。然而不久之后，天文学家意识到这些巨行星并非像带内行星那样拥有固态的表面，而相反的，它们几乎全部由气体构成。
虽然我们对行星的认识越来越完备了，但还是会出现不可思议的事情，或许其中的意外发生在1781年。威廉·赫歇尔（William Herschel）在这一年非常偶然地发现了土星之外的一颗新行星。在此之前从来没有人想过，一些遥远的行星可能因为太暗而无法被肉眼看到。天王星的发现在一夜之间将太阳系的大小翻了一倍，并且此发现暗合了一个行星分布的距离规律（即提丢斯－波得定则），而现在只剩火星和木星之间那个扎眼的空隙不符合这个定律了，所以无数的科学家开始前赴后继地在这个缝隙中寻找那颗“失踪”的行星。1801年，颗小行星——谷神星（Ceres）被发现了。这些小小的岩质天体大多在火星和木星之间的带状区域中运行，它们的体积加在一块还没有冥王星大，但是它们在太阳系中的位置恰恰表明木星那巨大的引力对行星的形成有极大的影响。
当天文学家意识到可能还有新的行星在等待被发现时，他们便开始全心投入搜寻。虽然只有通过辨认每晚移动在背景星座上的微弱“星光”才能发现小行星，但是大行星施加在其他天体上的引力效应理应也可以被探测到。法国数学家于尔班·勒威耶（Urbain Le Verrier）于1846年根据一连串的引力摄动（一个质量天体因受到一个或以上的质量体的引力影响而产生的可察觉的复杂运动。——译者注)预测了第八大行星——海王星——在天王星外那片黑暗中的具体位置。这两颗蓝绿色的行星虽然也是巨行星，但它们都比木星或者土星小很多。
在那段时间里，巨行星的卫星家族也在不断壮大。这些卫星在各自的“迷你太阳系”中运转，它们的大小千差万别：有一些卫星，如木卫三和土卫六，甚至比水星还要大；然而也有一些小到连用望远镜都不太能察觉——这些基本都是被捕获的