Khám phá các tiểu hành tinh và sao chổi hệ Mặt trời

Năm 1772 Bode đưa ra trong cuốn sách của mình một công thức thực nghiệm để tính gần đúng khoảng cách r nói trên, về sau được gọi qui tắc Titur - Bode là: r = 0.4 + 0.3 ⁿ

Trong đó n = 0;1;2 lần lượt ứng với Kim Tinh, Trái đất , Hoả tinh ( ngoại trừ Thuỷ tinh có r = 0.4).Cho số tự nhiên n tăng Bode thu được dãy số: r = 0.4; 0.7; 1; 1.6; 2.8; 5.2; 10.0; 19.6 (DVTV). J.Bode lập luận, nêu lên giả thuyết phải còn có một hành tinh (Planet) nữa chưa biết ở vùng quĩ đạo có r = 2.8 nằm giữa các quĩ đạo Thuỷ tinh - Mộc tinh ! Sau khám phá ra Thiên vương tinh (1781) có r = 19.2 ĐVTV, người ta thấy nó gần đúng như đa tính theo công thức trên với n = 6. Các nhà thiên văn càng tin vào quy tắc Tiius - Bode và ráo riết tìm kiếm hành tinh chưa biết theo giả thuyết Bode. Song tìm mãi không thành.

Ngày 1/1/1801 nhà thiên văn Italia J. Piazzi (1746 - 1826) bất ngờ lại khám phá ra loại thiên thể mới gọi là tiểu hành tinh (asteroid) đầu tiên, lớn nhất, đường kính 770 km, ở quĩ đạo r = (2.55 - 3.05) ĐVTV. Nó được mang tên Nữ thần của mùa màng Caerera gọi theo thấn thoại La Mã (cũng là Ceres gọi theo thần thoại Hy Lạp). Đến giữa tháng 2/1801 Caerera di chuyển vào vùng tia Mặt trời rồi mất hút khỏi tầm quan sát của các nhà thiên văn, không một ai còn nhìn thấy nó ở đâu nữa !

Thế rồi có một tài năng trẻ người Đức xuất thần đúng lúc. Ông là Carl Friedrich Gauss (1777 - 1855) đã dùng ngòi bút để truy lùng vị nữ thẩn Caerera lẩn trốn trong Vũ Trụ. Xuất thần phương pháp bình phương nhỏ nhất ( tổng bình phương các sai số khép kín là nhỏ nhất ) đánh giá được các đại lượng chưa biết theo kết quả quan sát chứa sai số ngẫu nhiên . Áp dụng tài liệu quan sát của Piazzi J,, Gauss C. đã tính được chính xác các yếu tố quĩ đạo ellip của tiểu hành tinh (THT)Caerera mất hút trước sự bó tay của nhà toán học nổi tiếng đương thời . Quan trọng hơn, Gauss C còn chứng minh xuất sắc rằng chỉ cần biết ít nhất ba tài liệu quan sát từ trái đất sẽ xác định đủ 6 yếu tố quỹ đạo ellip của hành tinh (như bán trục lớn a, tâm sai e, độ nghiêng i khoảng cách góc của tiết diện điểm cận nhật w.)

Quả nhiên ngày 1/1/1802 nhà thiên văn Đức Olbers H.(1758 - 1840) đã tìm thấy Nữ thần của mùa màng Caerera ở đúng vị trí toạ độ mà Gauss đã tính. Tiếp đó đên ngày 28/03/1802 Olbers lại phát hiện ra THT lớn thứ hai là Pallada, mang tên Nữ thần của anh minh sáng suốt, con gái của Thần Dớt ( Zeus), đường kính 583 km , r = (2.13 - 3.4) DVTV. Thành tựu của Olbers sớm đem lại danh tiếng thế giới cho C.F.Gauss như một thiên tài toán học ở tuổi 24. Kể từ đó phương pháp bình phương nhỏ nhất ( phương pháp Gauss) đóng vai trò xuất chúng trong cơ học thiên thể, trong động học thiên văn , mỗi khi cần xác định vị trí không gian các hành tinh nhân tạo, các trạm du hành vũ trụ đến ngày nay.

Về các THT, đó là những vật thể nhỏ bé của hệ Mặt trời có đường kính từ 1 đến 1000 km. Quỹ đạo của chúng hầu hết nằm gữa các quỹ đạo của Hoả tinh và Mộc tinh tạo thành một đới tiểu hành tinh. SốTHT được phát hiện ngày càng nhiều. Tính đến năm 1950 con số đó là 1628 THT . Đến tháng 10/1985 tổng số lên tới 3330 THT. Đáng chú ý là THT Ikar ( No 1566) do Baade W.(Mỹ) phát hiện 0949 có đường kính 1 km, quay vòng quanh Mặt trời (MT) hết 409 ngày đêm , r = (0.189 - 1.985) ĐVTV. Lúc gần Mặt trời nhất Ikar ở phía trong Thuỷ tinh, lúc xa (MT) Ikar lại rất gần trái đất .Ikar nổi tiềng bởi đồn đại nguy cơ va chạm vào trái đất hồi giữa năm 1968, THT Hermes do Reinmyt C.( Đức) phát hiện 1937 đường kính gần 1 km, r = (0.7 - 1.9) ĐVTV và có thể đến gần trái đất cách 580000 km. Đặc biệt THT Eros (No 433) do Witt G.( Đức) phát hiện 1898, chu kỳ quay quanh MT 1.76 năm , r = (1.1 - 1.8) ĐVTV .Nghiên cứu chuyển động của Eros cho phép làm chính xác được thị sai của MT và giá trị của đơn vị thiên văn (thị sai - parllax - mức độ biến đổi vị trí thiên thể nhìn thấy trên bầu trời do sự dời chỗ của người quan sát ). Hiện nay Eros đang là mục tiêu nghiên cứu chính của con tàu vũ trụ Near (Dự án của NASA, Mỹ).

Nhiều nhà thiên văn cho rằng nếu giả thuyết của J.Bode đúng thì đới THT hẳn phải là kết quả của vụ tai biến vũ trụ xảy ra hàng tỉ năm trong quá khứ: một Sao Chổi (comet) đã bắn trúng làm vỡ tan hành tinh giả thuyết ở quỹ đạo r = 2.8 ĐVTV! Nói đến sao chổi (SC) thì đó là loại thiên thể lang thang trong vũ trụ, bất thình lình vụt qua hệ Mặt trời rồi mất hút. Lúc ở xa MT nó như một đốm sáng yếu. Khi đến gần MT nó xuất hiện đầu và đuôi. Phần trung tâm của đầu gọi là nhân sao chổi, đường kính 0.5 – 20 km. Trong các biên niên sử Ai Cập, HyLạp, Trung Hoa suốt mấy nghìn năm qua người ta đã ghi nhận được chừng 400 lần SC xuất hiện trên bầu trời rồi biến đâu không rõ. Cũng không ai biết được SC nào là thành viên hệ MT, SC nào là khách vãng lai một lần hành trình theo quỹ đạo hở kyperbol hoặc parabol.

Mẵi đến năm 1704 nhà thiên văn và địa vật lý Anh E. Hlley (1656 - 1742) kết thúc công trình nghiên cứu chuyển động của nhiều SC trong quá khứ. Halley phát hiện ra rằng những sao chổi xuất hiện vào các năm 1531, 1607 và 1682 đều có quỹ đạo rất giống nhau. Ông đã chứng minh và kết luận: những năm đó đã quan sát được cùng một sao chổi chuyển động quanh MT theo quỹ đạo kín ellip kéo rất dài, chu kỳ quay gần 76 năm và là thành viên của hệ MT, đến năm 1758 nó sẽ trở về trên bầu trời trái đát lần nữa theo đúng định luật vạn vật hấp dẫn Newton. Sau khi cả I. Newton (1643 - 1727) và E. Halley không còn nữa, quả nhiên người ta đã nhìn thấy đúng SC Halley lại trở về xuất hiện vào năm 1759. Biên niên sử Trung Hoa ghi lại được SC vụt sáng trong các năm 613, 466, 240, 164 trước công nguyên cũng là SC đã xuất hiện năm 1057 trước CN và cùng là một SC Halley. Lần trở về gần đây nhất (trong 27 lần đã biết) của SC Halley vào ngày 9/2/1986. Công việc nghiên cứu tiến hành từ những phía khác nhau bởi các trạm vũ trụ Xô Viết Vega - 1 (6/3/1986 ở cách SC Halley 8900 km), Vega - 2 (9/3/1986 ở cách 8000 km), các máy móc vũ trụ Tây âu Giotto (14/3/1986 đến gần SC Halley 600 km)...

Ngoài SC Halley (chu kỳ 76 năm), trong hệ MT còn có thành viên nữa, sao chổi Encke (chu kỳ 3,3 năm) do nhà thiên văn Đức Encke J. (1791 - 1865) nghiên cứu từ 1818, về sau nhà thiên văn Nga Baklund O. (1846 - 1916) cũng nghiên cứu nên còn gọi nó là SC Encke - Baklund.

Như vậy trong Thái dương hệ của chúng ta quay xung quanh MT có 9 hành tinh (HT), một đới THT và 2 SC. Các HT lớn có số vệ tinh (VT) thiên nhiên nhiều hẳn lên là Jupiter (Mộc tinh) có 16 VT, Saturne (Thổ tinh) có 17 VT và Uran (Thiên vương tinh) có 15 VT. HT lớn nhất là Jupiter có đường kính 142.800 km gấp 11,3 lần đường kính Trái đất. Các nhà thiên văn còn làm đẹp thêm bầu trời sao bởi nhiều nhân vật trong thần thoại La Mã và Hy Lạp: Venus (Kim tinh) còn có tên Amphrodite – là nữ thần của tình yêu và sắc đẹp. Jupiter (tức Thần Zeus) – chúa tể của các vị thần có sức mạnh vô biên, có quyền lực tuyệt đối, là con thứ 6 của Thần Saturne (tức Thần Cronus) và là cháu nội của Thần Ouranos (tức Thần Trời Uran) và Nữ thần Gaia (tức Thần Đất)!...