2021大峽谷之旅 - Day 3-3 - 洛威爾天文台（Lowell Observatory）

旅行結束的時候我問老婆，她覺得哪個行程最有趣，哪個行程最沒趣。老婆選不出最有趣的行程，卻說了洛威爾天文台（Lowell Observatory）比較沒那麼吸引人。這倒是讓我有點矇圈，因為洛威爾天文台算是整個旅行中我比較喜歡的行程，我以為她也認同，沒想到她竟然並沒那麼喜歡。

洛威爾天文台

在經過她的解釋後我倒是明白了。怎麼說呢？對於知識，我喜歡雜，她喜歡精。我喜歡什麼都知道一些，不一定要精通，能談能聊就行；她則是吸取到一樣新知之後就開始深入研究，如果不能搞懂搞通就會覺得哪裡不舒服。所以每次旅行結束她總是會閱讀堆相關書籍，力求精確了解每一個細節。換句話說，我喜歡聽故事，她喜歡學知識。

洛威爾天文台身為發現＂冥王星＂的天文台，故事自然精采絕倫，可惜我們的導覽員是個現役大學生，知識或許豐富，但是講解能力弱了一點。科學不同於歷史，歷史即使沒有相關知識也可以當聽故事一樣聽過去，但是科學一旦沒有相關知識那就真的是鴨子聽雷了。老婆身為一個醫藥相關的理科生，本來就對天文不熟悉，不熟悉的東西又被解釋得不太清楚，也難怪她會覺得導覽的內容難以吸收，進而感覺無趣。另外還有一點，這個導覽要走2-3英哩的路，而且幾乎全程站立，腿痠腳痛再這麼一疊加，當然更不覺得這個行程吸引人了。

不過那是她的意見，我還是非常喜歡洛威爾天文台的導覽的。

洛威爾天文台紀念胸針

洛威爾天文台位於Flagstaff城西的火星山丘（Mars Hill）上，建於1894年，是由波士頓望族洛威爾家族的二少爺──帕西佛．洛威爾（Percival Lowell）所出資建造。

帕西佛少爺出生於1855年3月13日，1876年在哈佛大學拿到數學學士學位。身為一個望族子弟，帕西佛少爺接觸過許多不同的事物，他在大學畢業演說時便提到了＂星雲假說（Nebular hypothesis）＂，一個解釋太陽系的形成與演化的模型的假說，由此可以看出帕西佛少爺當時就對天文學有一定的興趣。大學畢業後帕西佛少爺先是幫家裡做事了一段時間，沒幾年後居然當上了外交官，所以之後的數年帕西佛少爺是在日本跟韓國度過。

1893年帕西佛少爺接觸到了法國天文學家卡米伊．弗拉馬利翁（Camille Flammarion）的著作《火星（La plan te Mars）》，於是開始對火星產生了興趣；之後他又接觸了義大利天文學家喬凡尼．維爾吉尼奧．斯基亞帕雷利（Giovanni Virginio Schiaparelli）對火星的研究，斯基帕雷利在研究中提到火星有一種叫做＂Canali＂的地貌，這是義大利文，意思是＂水道＂，是一種自然地貌，也就是英文的＂Channel＂，但是好死不死在翻譯成英文時Canali被翻成了＂Canals＂，這是＂人工運河＂的意思，一下子英語系國家炸鍋了，紛紛謠傳火星上有人工建築物，那是火星有人的最好證據。

帕西佛少爺聽到這個傳言後發誓要找到火星人的存在，他不缺錢，反倒是缺花錢的地方，於是他決定蓋個天文台來尋找火星人。他選中了亞利桑那州的Flagstaff，因為這裡當時人口只有800，是全美光害數一數二少的城市，又有火車通過，交通發達，蓋天文台的材料運輸容易。

從火星山丘上看旗桿鎮

1895年，帕西佛少爺向位於麻瑟諸塞州劍橋的阿爾萬．克拉克父子公司（Alvan Clark & Sons）訂購了一台24吋鏡片的折射式望遠鏡，這架望遠鏡長32英呎，重2噸，主鏡的直徑（Aperture）為24英吋，焦距（Focal Length）384.6英吋，焦距比例（Focal Ratio）16.3:1。這台被後世稱為克拉克望遠鏡（Clark Refractor ）的高倍數望遠鏡於1896組裝完成，從此帕西佛少爺每個夜晚就坐在望遠鏡後面觀察著火星，尋找他的綠色小章魚人。

克拉克望遠鏡

帕西佛少爺堅信火星人的存在，並且發表了數篇他觀察火星的論文，雖然也有人認為火星人是科學幻想，只是誰也拿不出證據說沒有火星人呀。那就好比像是因為沒有證據顯示新冠疫苗無效所以就代表有效，既然找不到沒有火星人的證據那就是有火星人了唄。帕西佛少爺靠著他的克拉克望遠鏡觀察火星，真的看到不少的線條，他認為這些都是人工運河，就更堅信了火星人的存在。這個有沒有火星人的問題一直吵到了一百年後的1965年，那年美國的無人太空船水手4號（Mariner 4）飛越火星，拍出火星的地表佈滿了隕石坑，加上大氣稀薄，基本上不太可能有高智慧生物存在，尋找火星人的希望才宣告破滅。

洛威爾的火星觀測素描

我們的導覽第一站就是來到克拉克望遠鏡，由於我們的行程沒有包含使用望遠鏡，所以屋頂並沒有打開。解說員在這裡跟我們解說了望遠鏡的由來，帕西佛少爺用它尋找火星人的故事，還有其他的種種。雖然克拉克望遠鏡沒有幫帕西佛少爺如願地找到火星人，但是他卻在另外一件天文學的大事上發揮了至關重要的角色。

克拉克望遠鏡觀測塔

這就要牽扯到帕西佛少爺的接班者維斯托．斯里佛（Vesto Slipher）了，斯里佛1909年畢業於印第安納大學，之後來到洛威爾天文台工作，他使用光譜判定行星的自轉周期和大氣層成分，並於1912年在星系的光譜線中發現了星系的＂紅移＂現象。所謂紅移（Redshift），是指電磁輻射由於某種原因導致波長增加、頻率降低的現象，在可見光波段，表現為光譜的譜線朝紅端移動了一段距離。相反的，電磁輻射的波長變短、頻率升高的現象則被稱為藍移（Blueshift）。在天文學上，如果恆星遠離我們而去，光波波長便會變長、頻率降低，便會產生紅移現象，相反則為藍移（都卜勒－斐索效應）。

斯里佛觀察到了恆星紅移現象，發現大部分的星系跟我們的距離越來越遠，但是他並不明白這代表什麼意義。數年後他在某個天文學會上認識了一個天文學的奇才，兩人討論了恆星的紅移現象。這個奇才名為艾德溫．哈伯（Edwin Hubble），他從紅移現象推導出了＂宇宙擴張論＂，並且提出了哈伯定律。

根據目前的推論，宇宙自大霹靂後一直在膨脹，所以各星系與我們距離越來越遠，但其中也有一個例外，那就是離我們的銀河系最近的星系──仙女座星系（Andromeda Galaxy），就是那個松本零士的漫畫＂銀河鐵道999＂主角要去拿機械身體的那個星系。根據觀察仙女座星系是呈現＂藍移＂現象，表示它與我們的銀河系距離越來越近，據說將會於40億年後碰撞，成為一個單一星系，我們將之稱為安卓美達銀河系（Andromeda Milky Way Galaxy）。

離開克拉克望遠鏡，我們在解說員的帶領下走過了一條名為＂太陽系大道＂的走道，這裡將八大行星的說明牌按照它們實際距離以縮小比例擺放，沿著最接近太陽的行星＂水星＂開始走，途經金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、最後會走到一個望遠鏡觀測塔。在進入觀測塔前，解說員跟我們談起了第九行星＂冥王星＂的發現經過。

冥王星望遠鏡觀測塔

早在古希臘時期人類就已經知道＂五大行星＂的存在，因為它們都是肉眼可見的，但是外三星的光芒太弱，光用肉眼就看不到了，必須使用望遠鏡才能觀測。中國人很早以前也觀測到了五大行星的存在，我們將它們與太陽、月亮合稱＂七曜＂。

有些人可能覺得很奇怪，行星不會發光那怎麼＂肉眼可見＂？行星雖然不發光，但是它們會反射太陽的光芒。其實早在17世紀初人們就已經發現了五大行星以外的行星的存在，只是當時都被誤認為是恆星而錯過。那在觀測上要如何區分行星與恆星？其實說來也很簡單，行星會移動，恆星不會。

西元1781年2月13日，英國天文學家威廉．赫歇爾（William Herschel）發現了太陽系第七顆行星。這顆行星原本被以英國國王的名字命名，叫做＂喬治星＂，但前面幾顆星都是以希臘羅馬之神的名字命名，這顆被叫喬治星也挺奇怪，後來由於它美麗的天藍色，就決定以希臘的天空之神＂烏拉諾斯（Uranus）＂命名。

天王星被發現後40年，法國天文學家亞歷克斯．布瓦爾（Alexis Bouvard），發現天王星的移動軌道跟他所計算的有差距，這讓他推論出太陽系中應該還有第八顆行星的存在，就是這第八顆行星導致了天王星的不規則移動。1846年，法國天文學家及數學家奧本．勒維耶（Urbain Jean Joseph Le Verrier）用數學運算的方式推算出了這第八顆行星的位置，他將數據交給了柏林天文台觀測，一個小時以後，柏林天文台就在跟勒維耶提供的位置相差一度的地方發現了＂海王星（Neptune）＂。一度是什麼概念呢？就是把手伸直指向天空，你的小指頭的寬度大概就是一度。

那麼大家猜猜發現海王星之後又發生了什麼呢？聰明的人一定已經猜到了，天文學家們在觀察海王星時發現它的運行軌道也不太規則，於是一個結論被得了出來，那就是一定還有一顆沒被發現的＂第九行星＂存在，天文學家們將這顆行星暫時稱為＂行星X＂。

知道了行星X的存在之後，各大勢力又開始爭先恐後地尋找它，1906年，洛威爾天文台也加入了這次戰鬥。帕西佛．洛威爾少爺心想自己跟勒維耶一樣既是天文學家又是數學家，況且他還比勒維耶多了一個優勢，他自己就有一個天文台，所以他對發現行星X很有信心。但是可惜的是他花了10年的時間，直到他1916年過世，搜索都一無所獲。

帕西佛過世時指派了斯里佛為天文台的繼承人，並留了一筆龐大的遺產給天文台，但帕西佛的遺孀康絲坦絲（Constance）卻不認可這個決定，而與天文台之間展開十年訴訟，對行星X的搜索因此擱置，直至1929年才恢復，而這時天文台也迎來了一個新的成員──克萊德．湯博（Clyde William Tombaugh）。

湯博出生於1906年，16歲時家裡的農場遭遇冰雹襲擊，家庭的經濟頓時陷入困境，也因而斷了他上大學的夢想。湯博開始使用手邊的材料自製望遠鏡，1928年，湯博用一台1910年的報廢別克車和奶油分離器的零件組裝出一台望遠鏡，用它來觀測火星和木星。湯博將自己觀察的繪圖寄給了洛威爾天文台，希望能得到天文台的雇用。為了找到＂行星X＂，洛威爾天文台正積極的尋找合適的觀測人員，湯博的繪圖引起了他們的注意，決定給這個年輕人一個機會。

克拉克．湯博
(圖片取自 Pluto and Lowell Observatory)

湯博於1929年開始為洛威爾天文台工作，自此他每天晚上坐在我們現在身處的望遠鏡觀測塔內，透過一架13英吋的折射式望遠鏡，利用拍照的方式尋找著行星X。湯博沒有使用天文台的鎮台之寶──克拉克望遠鏡，因為克拉克望遠鏡是高倍數望遠鏡，它的焦距大，但觀測範圍卻很小，它主要適用於觀測特定星體或是區域，而不適合用來尋找星體。

普魯托望遠鏡

湯博晚上拍攝星空，白天用閃爍比對器來比對同一片星空不同時間的照片，就有點像是我們小時候玩的＂看看兩張圖有哪裡不同＂一樣，試圖尋找位置變動的星球。終於在1930年2月18日，當他比對了兩張分別拍攝於1930年1月23日和 1930年1月29日的相片時，他找到了一顆明顯地改變了位置的星球，這顆星球正是他尋找了一年的＂行星X＂。洛威爾天文台並沒有立刻公布這個發現，他們將發布的日期延後到了同年的3月13日，這天正是帕西佛．洛威爾的75歲冥誕。

冥王星發現比對星圖

身為行星X的發現者，湯博享有命名權，但是他決定與全世界的人民共同分享這個權利，於是洛威爾天文台對外向全世界徵求意見。回應的信件如雪片般飛來（那時候還沒有簡訊），其中有些有趣到讓工作人員哭笑不得，譬如說＂貝比魯斯＂（Babe Ruth，美國職棒波士頓紅襪隊的傳奇人物）。解說員說雖然貝比魯斯紅極一時，可是把它和其他七大行星擺在一起聽起來不奇怪嗎？水星（Mercury墨丘利，羅馬的商業、旅行、偷竊及醫藥之神）、金星（Venus維納斯，羅馬的愛與美之神）、火星（Mars馬爾斯，羅馬的戰神）、木星（Jupiter朱比特，羅馬神王）、土星（Saturn賽坦，羅馬農神，亦是神王朱比特的父親）、天王星（Uranus烏拉諾斯，希臘天空之神）、海王星（Neptune涅普頓，羅馬海神）、然後是貝比魯斯…….不過天王星曾經差點被英國人取名為喬治，所以英國美國半斤八兩吧。

貝比魯斯?!

在眾多的命名者中，一名11歲的英國小女孩的意見脫穎而出，她說行星X距離太陽如此之遠，居於永恆的黑暗之中，就好像寂靜幽暗毫無生氣的冥界，因此用＂羅馬冥神普魯托（Pluto）＂非常符合行星X的形象。洛威爾天文台非常喜歡這個意見，再說Pluto的頭兩個字母是PL，正好也是帕西佛．洛威爾名字的縮寫（Percival Lowell），這個名字真的再適合不過了，於是行星X被正式命名為＂普魯托＂。

冥王星的命名者
(圖片取自 Pluto and Lowell Observatory)

PL (冥王星的天文記號)

順帶提一下一個有趣的傳說，迪士尼的經典角色大笨狗普魯托出生於1930年，剛出來的時候被稱作＂Rover＂，但是1931年的卡通裡卻被正式定名為＂Pluto普魯托＂，據說就是因為冥王星的原因。

2005年人類又在太陽系內發現了質量超過冥王星的＂鬩神星（Eris）＂，還有幾顆類似的星球，這下好了，難道我們要有十大行星、十一大行星、十二大行星嗎？不好聽啊。所以在2006年，國際天文聯合會為行星下了定義，太陽系內的天體要成為行星的資格是：

軌道環繞著太陽；

有足夠的質量能維持流體靜力平衡（接近球體的形狀）；以及

質量大到能清除「相似軌道上」的其它天體。

冥王星符合第一跟第二項資格，但卻不能滿足第三項。冥王星相當於將俄羅斯這塊土地捲成球型，其質量不足以將它軌道上的其它天體清除，所以2006年冥王星被降格成為＂矮行星＂。不過，許多天文學家並不同意這個說法，仍然認為冥王星是太陽系九大行星的一分子。

也有人去訪問了當年為冥王星命名的小女孩（那時她已經是個90多歲的老婆婆了），對於冥王星被降格一事她有什麼意見，老婆婆回答到：＂雖然冥王星被降格了，但是普魯托這個名字卻會跟著迪士尼的大笨狗一起流傳下去。＂

近幾年民營太空業迅速發展，一群有錢人紛紛上了所謂的＂太空＂，也就是NASA定義的太空，他們之中還有好些個認為自己將會是第一個抵達地球以外的行星的人類。其實他們都晚了，第一個抵達地球以外的行星的人類早已出現，那就是冥王星的發現者克萊德．湯博。2006年美國發射了無人外太空探測器＂新地平線號（New Horizon）＂，它載著湯博的骨灰於2015年抵達了冥王星，在對冥王星進行了觀測之後，繼續飛向太陽系外人類未曾探索的領域，但湯博的骨灰就永遠留在了冥王星軌道上。

冥王星

知識的部分介紹完了，我們接下來的行程是用望遠鏡看星星以及欣賞夏季的夜空。天文台的工作人員將三台天文用望遠鏡對向了三顆星星──天蠍座的心宿二（Antares）、天琴座的織女星（Vega）、以及天蠍座的M4星雲。

黑夜觀星

心宿二因為其亮度跟顏色，讓古人常跟火星搞混，火星馬爾斯是羅馬戰神，祂的希臘名是阿瑞斯（Ares），所以心宿二的英文名字就是＂不是阿瑞斯（Antares）＂，換句話說就是告訴大家這不是火星，簡單易懂。

織女星對中國人來說可是一點也不陌生。小學讀自然科學的時候都學過＂夏季大三角＂，也就是在夏天的夜空中由牛郎星（Altair）、織女星（Vega）、和天津四（Deneb）所組成的大型三角形。不過關於織女星更浪漫的故事當然就是＂七夕＂了，牛郎與織女兩顆星隔著銀河相望，象徵著永恆不朽的愛情。我試著查過七夕那天牛郎星跟織女星是否在觀測上會靠近彼此，或是進入銀河之中，答案是否定的，這兩顆恆星並不會移動位置，浪漫的故事只是來自於古人的想像。

M4星雲雖然看起來像是一顆星，其實是由無數顆恆星所組成的，用高倍望遠鏡觀察，可以隱約看見那團亮光中的星光點點。