誰都知道，計算時間少不了一隻鍾，稱量物體離不了一杆秤，而要測量一段距離，就得有一把尺子。即便是最現代化的測量，用再精密的儀器，經過再複雜的測量程序，最後總有一段基線，需要用尺子量出來。而且，測量所引起的誤差，往往首先取決於我們所用的尺子的精確程度。
過去，最精確釣尺子就是放在巴黎國際度量衡局的米原器。它被看作是世界上一切尺子的最終標準。但它和其他任何尺子一樣；都會受外界條件、特別是溫度的影響。由於熱脹冷縮，冬天的“一尺”會比夏天的略短一些。為了避免這種情況，“米原器”用的是特殊的材料，而且放在嚴格控製溫度的環境中。然而要絕對消除熱脹冷縮的變化是不可能的，所以後來科學家們便不再用物質實體做成的尺，而改用某種光線的波長來作為長度標準。
天文學家也需要一把尺子。這把尺子是用來量“天”的，因而必須足夠大。人們常說“不知天高地厚”，其實，天確實很高，高到無限(至少對我們渺小的人說來是這樣)，地卻並不太厚——地殼不過區區幾十千米，即使地球上相隔最遠的兩點的直線距離，也才隻有12000多千米，對量天來說還是顯得太短了。所以很早時候，天文學家們便利用地球軌道的距離來作為基線，這就是用以量天的一把尺子。這把尺子的名字就叫做“天文單位”。它正好等於地球軌道上相隔最遠的兩點距離的一半(有時也把這叫做地球與太陽的平均距離)。
天文單位實在太重要了，因為根據開普勒立下的天空中的第三條“法律”a3=T3，人們很容易進行歸算，行星與太陽的距離一時是弄不清的，但它們多少時間繞太陽轉一圈，卻並不難測準。測出了周期T，當然也相當於知道了a，可是這樣求得的行星距離隻是“天文單位”的倍數，如木星52，火星15，大多數小行星為27，究竟是多少千米，那完全要看一個天文單位的長度是多少了!
太陽係內少不了天文單位，出了太陽係也還要靠它，我們知道，恒星的距離十分遙遠，常要用“秒差距”來表示(“光年”僅是一種形象化的單位，在天文學中常用的是秒差距)，而秒差距的實際長度也完全取決於天文單位有多長，因為秒差距是這樣產生的：它的數值相當於在這顆恒星上看地球的軌道半長徑所張的角度的倒數，倘若π=1″，則這時恒星的距離恰為1秒差距，而一個弧度與206265弧秒是等價的，因此，一個秒差距就是206265天文單位。天文單位的數值決定了秒差距的“身價”。
天文學家很早就在使用這把尺子了，遠在哥白尼之前，就有不少人了解到各行星的遠近，到了開普勒時代，各行星離太陽的相對距離已經相當準確了。盡管他們對禾文單位用了幾百年，可是誰也說不上這把尺子本身到底有多長，100萬千米?1000萬千米還是別的什麼數值。
直到1672年，法國天文學家卡西尼才第一次用科學方法定出了這把尺子的長度，他通過天文測量後確定，一個天文單位為13800萬千米。這個數值在當時引起了轟動，因為它超過了原來預計的20倍，這就是說，卡西尼的結果把人們頭腦中的太陽係“領土”擴大了400倍!卡西尼的結果並不準確，大約有8％的誤差。但在17世紀已是一個很了不起的成就了。
18世紀時，英國天文學家哈雷提出了一種利用金星“淩日”來測定天文單位的新方法。所謂淩日，就是從地球上看來，水星或金星在太陽圓麵上通過，就像日全食那樣，不過因為它們隻是一個黑點，不能擋住太陽的圓麵。看起來隻是“侵犯”了太陽。
在那個時代，這種方法可以獲得比較準確的結果，因此頗有吸引力，可是金星淩日的機會極少，哈雷本人也等不到方法實施而離開了人間。
我們還是回到卡西尼那兒來。細細分析一下，卡西尼的測量誤差完全是情有可原的，因為，卡西尼用的是三角測量法，要用這種方法來精確地測定太陽的距離實在是太困難了。首先，日地距離是地球直徑的1萬多倍(你不妨試試看，畫這樣一個等腰三角形：底是1厘米，而兩條腰是117米)，大家知道，三角測量除了基線的長度外，還要測出夾著基線的兩個角度(等腰三角形的兩個底角)。然而在這種情況下，測出的角度隻要相差r，就能引起距離有5甲。的誤差。其次，太陽又是一個極其明亮的圓麵，上麵不易找到一個固定的點，這就更增加了測量的困難。
解決的途徑是找另外一個目標作為測量標杆。這個目標要同時具備如下條件：它應比太陽更近地球；視麵比太陽更小(最好是點狀)；而它與我們的距離與天文單位的比值又能精確地知道。這樣，通過精確的測量得到該目標與我們的距離之後，就可以利用這個距離與天文單位的關係來求出天文單位的數值。卡西尼用的就是這樣一個方法，但他當初是利用火星。火星勉強符合這三個條件，然而並不理想，因為它離我們不是太遠，而且並非點狀。
許多小行星具備了這幾個條件。在卡西尼的時代，人們還不知小行星為何物。但當小行星登上天文舞台之後，人們的目光自然轉向了它們。不少小行星應征人選，其中最有名的是433號厄洛斯。
下麵我們先簡單解釋一下，何以對愛神星的一次測量能決定天文單位的大小。
假定小行星和地球都在同一平麵上作圓周運動，於是當小行星衝日時。
由於小行星並不真與地球在同一平麵上運動，它的軌道也不是圓形而是橢圓，實際情況比這複雜得多(但道理是一樣的)；好在天體力學已經給了我們許多公式，使我們能夠通過多次觀測確定一個行星的六個軌道根數，也即定出它的軌道的方位、形狀和以天文單位表示的相對大小。
形象一點說，通過觀測，我們已經能夠做出一個地球～行星軌道的立體模型，問題是不知道這個模型與實際軌道之間的比例，也即不知道上麵的每一段距離(包括地球軌道的半長徑——天文單位)究竟代表多少。然而這已經不困難了——隻要知道模型中任意一段距離實際上代表多少，其他任何距離(包括天文單位)也就迎刃而解，所需要的就隻是一次直接的測量。
ama通過長期的觀測和計算，可以精確地知道，因此關鍵就在於精確地測出小行星與地球的距離厶，這就要求小行星離我們盡可能地近。愛神星發現之後很長一段時間內，它是已知小行星中離我們最近的一顆，天文學家們自然寄希望於它。
愛神星發現時正好已經過了它的“大衝”，但各國天文學家仃胚是不放棄這個機會，在1900～1901年它衝日(一般衝日)時，他們組織了聯合觀測，由英國天文學家辛克斯進行綜合計算，得出一個天文單位的值是14900萬千米。
為了得到更準確的天文單位值，天文學家們以足夠的耐心又整整等了30年，1930～1931年，將是它發現以來的第一次大衝，這時它距離地球隻有2600萬千米(約1／6天文單位)。對這樣一個難得的機會，國際天文協會組織了全世界14個國家的24個天文台、站進行空前規模的聯合觀測。根據近300次的觀測數據，又用了整整7年的時間進行綜合處理，得出一個天文單位的值是14967萬千米。後來，有人考慮了地球對愛神星的攝動，進一步算出一個天文單位是14958萬千米。這是一個相當精確的數值，已經達到了這種測量法的極限。
我們不打算無限地誇大這種方法的優越性。近年來人們已經用對金星的雷達觀測和激光測距來代替這種費事的辦法。雷達和激光測量這種先進的現代技術，使得其他近地小行星再也分享不到愛神星曾經得到過的榮譽，盡管它們可以走到比愛神星近得多的地方。沒有大氣層的世界
嬌小的小行星質量比起它的行星“兄弟”們來自然是小得可憐，最大的穀神星也僅隻117億億噸。當然與我們日常生活中所接觸的重量相比，這還是一個駭人的大數字。可是對於慣於玩弄“天文數字”的天文學家，這實在是太微不足道了，因為連地球的衛星——月球，還比它大62借，如果與地球相比，則還不滿地球質量的2/1萬!
可是話又得說回來，在小行星的行列中，穀神星還是名符其實的“超級巨人”，因為其他幾十萬顆小行星揉在一起，總質量可能還沒有它大，像赫耳墨斯這樣的小行星，差不多要有30億個才能與它“抗衡”。
我們知道，月球尚且因為其質量太小而沒有大氣，因此小行星上都沒有大氣也是必然的，因為引力是與質量成正比的。世界上沒有了空氣，周圍的景象便會“黯然失色”，變得十分“古怪”!首先，不管是白天、黑夜，天穹永遠像一個巨大無比的烏黑的黑絲絨帷幕。白天時候雖然陽光燦爛，把大地照得雪亮，可是就在它身旁不遠處，萬千星星就像五光十色的寶石在閃閃發光!沒有了空氣，人們就再也見不到嫵媚動人的晨曦晚霞、變幻莫測的虹霓雲彩；沒有了空氣也就不存在遊龍走蛇的閃電，震撼大地的響雷；沒有了空氣就永遠不會有和煦的春風和美麗的雪花
由於沒有空氣的散射，無論日落還是日出，太陽始終發出一樣強烈的刺眼的白光，再也沒有“一輪紅日”之語。但是另一方麵，在太陽出沒的瞬間，人們卻可以見到小小的太陽圓麵周圍蒙著一層淡淡的形狀奇怪的日冕。而且日冕的形狀又常在改變，這無疑使神秘的天空增添了不少傳奇的色彩。由於沒有空氣的散射，小行星上沒有黃昏和清晨，晝夜交替十分突然，簡直是像開、關電燈一般，說亮就亮，說暗便暗，而且即使在白天裏，小行星上麵也是黑白涇渭分明。陽光照到的地方亮得耀眼，而在石塊、山崖後麵卻又黑得可怕，影子的邊緣非常鮮明，黑白反襯十分刺眼，叫人的眼睛很不適應，正如美國阿波羅上的宇航員報告月麵景色一樣：“這兒不是黑就是白，沒有其他的顏色”。
沒有空氣的小行星上麵，也是萬籟無聲的死寂世界，因為我們耳朵平時聽見的各種聲音都是靠空氣傳播的。在真空中聲音失去了傳播的媒介，所以任憑你敲鑼打鼓，放炮炸山，你也隻像是在看無聲電影。即使你俯身下去，把耳朵貼在地麵，也是枉然，因為通過地麵和你的身體傳過來的聲音早已衰減到幾乎無法聽見了。因此，如果上麵真有“小行星人”存在的話，那麼他們的語言一定是像聾啞人一樣，基本上是靠複雜的手勢來交流思想的。
沒有大氣的世界當然也不會有江河湖海之類的液態水。因為在真空的條件下，液態水會逐漸揮發變為氣態而逃逸到宇宙空間。沒有大氣勢必造成小行星上晝夜的溫度有劇烈的改變，甚至陰影處與陽光下也會有很大的不同。因為沒有空氣後也永遠絕了風，所以地麵上一直是寧靜的，不會有對流。我們知道，傳遞熱量使物體溫度改變的方式僅有3種：對流、傳導和輻射。非金屬一般都是熱的非良導體，傳導熱量的作用很小，因而在沒有對流作用的小行星上，隻有微弱的熱輻射才會使物體溫度緩慢地降低，這也是一種頗為奇妙的現象。
沒有了空氣也就不會有風化作用，隻要沒有隕星來搗蛋，它的表麵形狀就很少會有什麼變化。不像我們地球那樣屢經滄桑，要不了幾千年，幾萬年，有些地方的地貌就麵目全非了，因此小行星表麵上的地形肯定比較險峻，山峰陡峭，岩石也一定角尖棱利，形狀奇特。在這種條件下，有一個大好處是金屬不會輕易被氧化，即使一塊鐵放在那兒幾十年，恐怕也不會有一點鏽蝕。要知道在地球上金屬的鏽蝕是人類的大敵。就以鋼鐵而言，因為鐵鏽造成的損失簡直無法估量，人們為了防鏽費盡了心機，刷漆、鍍鎳；發蘭、鍍搪瓷、搞不鏽鋼，但是每年因鏽蝕而報廢的鋼仍占年產量的1／5，也就是1億多噸!
在真空中還有一個很奇怪的現象：不管是雞毛還是石塊，也不管它的形狀是“流線型”還是“喇叭型”，它們落地的速度都一樣，都是以自由落體的速度一起下落，一樣快慢。在同樣的高度，同時下落的紙片或鐵錘，總是同時碰到地麵!(當然，因為它的引力小，下落的速度一定是很慢的)倘若亞裏士多德生活在穀神星或者其他什麼小行星上，那他也不會認為“物體下落的速度與其重量成正比”了。要知道這個似是而非的結論，把人們的頭腦束縛了2000多年，一直到伽利略才用比薩斜塔的實驗推翻了它!
當然現實地看，小行星上既沒有空氣，又沒有液態水，是不會有什麼生命存在的。即使我們要想把生命移植過去也不容易，因為它沒有電離層和臭氧層兩件“保護衣”，太陽上的紫外線和高能粒子流，宇宙空間的高能射線就會長驅直人，掃蕩其表麵，把一切有機生命殺得片甲不留……小行星與###章節3
希臘神話
哥白尼的日心論把原來做為宇宙中心的地球貶為一顆普通的行星，在科學發展史上具有極其重大的意義。當時的科學家們經過細致的計算，測出了水星、金星、地球、火星、木星和土星到太陽的距離。當天文學家提丟斯將這幾顆行星到太陽的距離排成一個表以後，他很快就發現行星到太陽的距離並不是隨隨便便願意多大就多大的，而是月樅著一種數學的規律。這種教學規律就是現在人們所說的提丟斯-波得定則。這個定則可以簡單地描述如下：
先寫出兩個數字00和03，然後接著寫下去的數字每個都比前麵的大一倍，這樣就得到一列數即00，03，06，12，24，48，96。再在這列數的每個數字上加04，就又得到一列新的數字：04，07，10，16，28，52，10。如果把這列數與各行星到太陽的距離做一個比較，就會看到一個奇怪的分布——除了28這個數字外，其他幾個數字都與某個行星距太陽的距離相對應(請看下表)。實際數字與定則是多麼地接近呀!1781年赫歇耳發現天王星以後，人們立即拿它的距離來驗證提丟斯-波得定則。定則數是：96×2+4=196，而真正的距離被證實為1918，再次基本相符，因此許多天文學家得出這樣一個結論：提丟斯-波得定則不是一個偶然的巧合。
定則裏數字28的位置是空的，這個“空位子”有沒有主人呢?這位主人又是誰呢?它引起天文學家的廣泛興趣，許多人在不屈不撓地尋找它。1796年的一次國際天文會議上，法國天文學家提出一個集體合作尋找這個行星的計劃。有六位天文學家成立了一個小組，決定進行有係統的搜索，他們預料如果在這一區域存在一顆行星的話，它一定很小，不然肉眼早就看到它了。但是如果它確實存在，用望遠鏡一定可以找到它的。於是用望遠鏡武裝起來的“天體警察”開始追蹤尋找。但是他們開始工作不久，這顆行星便被別人搶先發現了。就在1801年1月1日夜裏，意大利西西裏島上的巴勒莫天文台主任皮阿齊，在測繪某一天區的星圖時，發現1顆會移動的小星，這是1顆新行星!在這一天，19世紀的第一天，科學獻給人類的獨特新年禮物，是多麼使天文學家們感到意外和興奮呀!
皮阿齊以西西裏的庇護女神、羅馬神話中的肥沃女神——穀神的名字來命名這顆新發現的小行星，她就是希臘神話中的農神得墨忒耳。
皮阿齊寫信給米蘭天文台和柏林天文台，報告發現了新行星一穀神星。但是。由於當時正值拿破侖戰爭期間，所以這封信竟壓了兩個多月。說來也有意思，就在這期間，著名的德國唯心主義哲學家黑格爾發表了一篇論文，武斷地說在太陽附近隻可能有7顆行星，無論如何也不可能有8顆。還嘲笑天文學家隻根據一張數字表，就做尋找未知行星的妄想，十分可笑。然而具有諷刺意味的是，黑格爾絕對想不到就在他寫這篇論文的時候，第8顆行星已經找到了。
1月底皮阿齊生了病，這時他的信還在路途上旅行，穀神星失蹤了。好不容易找到的新成員又丟失了，天文學家們非常著急，竭力尋找，經過近1年的努力，終於在1801年的最後一天夜裏，又把它找到了，原來在這整整1年的時間裏，它已經從金牛座遷移到室女座了。這顆小行星在提丟斯一波得距離的277處，與定則中的數28很接近。
1802年3月，人們在觀測穀神星的時候，在穀神星附近突然發現了另外一個小亮點，這是一顆新的小行星。第一個被發現的穀神星實在太小了，和大行星無法相比，令科學家們很不滿意；而這第二顆小行星的發現，則使他們感到驚異和為難。要尋找一個行星，卻找到了兩個，雖然不好理解，但是它確實是存在著。根據神話的習慣，給這顆小行星起名為雅典娜。她是奧林帕斯神山上一位重要的女神，卻不知為什麼沒有在大行星中給她找一個位置，而是使她屈居於一個小行星之上。傳說雅典娜是一位美麗、勇敢、聰明的女神，被稱為智慧女神、女戰神，我國就把這顆小行星譯稱為智神星。雅典娜的形象非常高大，身穿一直垂到腳麵的長袍，頭上戴著戰盔，胸前掛著嵌有女妖墨杜薩的頭的護胸，左手扶著盾牌，手臂前豎立著長槍，英姿颯爽。傳說她是天神宙斯與聰慧女神墨提斯所生，那時宙斯害怕墨提斯會生下一個比他更強有力的兒女，將來推翻他的統治，因此當墨提斯懷孕後，便將她一口吞了下去。後來宙斯感到頭部疼痛，就叫火神赫淮斯托斯用銅斧把他的頭劈開，這時全身披掛的雅典娜就大聲呐喊著從宙斯的頭裏跳出來。在眾神之中，宙斯是最有威力的，墨提斯是最聰慧的，因此在雅典娜的身上就體現了這兩個神的優點，使她成為威力與聰慧的化身。她用自己的智慧，給希臘人傳授紡紗、織布、造車、造船、冶金、鑄鐵、製鞋直至雕刻的各種本領。她還發明了犁、耙，馴服了牛羊，因此她又是農業和園藝的保護神。她帶給雅典人象征和平的橄欖樹，為此成為雅典城的保護神，她還是法律和秩序的保護神。雅典娜幫助過不少希臘英雄，為他們做過許多有益的事，是很受希臘人民的尊敬和崇拜的。
找到了兩個小行星，還能再找到更多的小行星嗎?科學家們又開始尋找，過了不久又找到了現在被稱為朱諾和維斯太的小行星。朱諾是天後，在希臘神話中她叫做赫拉，是宙斯的妻子，在奧林帕斯聖山上她也是個說話算數的女神。她是婚姻的證明神和保護神，所以以她命名的小行星譯做婚神星。這位天後生性愛嫉妒，因此而引出許多著名的故事，在前麵講過的一些故事就和她有關聯。
那位維斯太女神，在希臘神話中叫做赫斯提亞，是灶神，以她命名的小行星就譯做灶神星。她也是家神，掌管著萬民的家事。是宙斯的姐姐，關於她的故事流傳的不多。
天文學家們找到穀神星、智神星、婚神星和灶神星4顆小行星之後，有一個長時間的間歇，到1845年又發現了第五顆小行星——義神星。緊接著又完成了一連串的新發現，小行星的數字很快地增長著。開始天文學家給它們起的名字都是女神的名字。但是小行星越來越多，盡管希臘和羅馬神話中的女神很多，後來名字還是不夠用了。從1925年起，新發現的小行星先給予臨時命名：發現年代之後加兩個拉丁字母，第一個表示發現的時間，以半個月為單位，按字母順序排列；第二個字母，則表示在這段時間內發現的順序，也按字母順序排列。新發現的小行星算出軌道後，再經過兩次以上衝日觀測，就賦予永久編號和專有名稱，有的小行星采用神話中的人物命名，有的則由發現者給命名，如地名、科學家名等等。至今發現並已被編號的小行星將近6000顆，照相巡天觀測發現亮度大於照相星等212等的小行星達50萬顆。
我國很重視小行星的觀測，中國科學院紫金山天文台多年來從事小行星的觀測和研究，發現了許多小行星。到目前為止，紫金山天文台發現並正式編號命名的小行星一共有41顆，它們得到了國際小行星中心的承認。
中國科學院紫金山天文台張鈺哲台長幾十年來致力於小行星和彗星的研究，做出了很大的成就。1928年他在美國發現1125號小行星，為懷念祖國，給這顆小行星命名為“中華”。解放後在他的領導下，紫金山天文台發現了許多顆在星曆表上未編號的小行星和以“紫金山”命名的3顆彗星。為了紀念他在天文學上的貢獻，1978年8月出版的《國際小行星通報》公布，新編號的2051號小行星定名為“張”。
小行星是名符其實的小，直徑小、體積小、質量也小。由於它小，所以測量一個小行星的直徑確實是很不容易的。近年來采用先進的輻射測量和偏振測量；才較為準確地測定了約200顆較大的小行星直徑。小行星體積最大的是穀神星，它的直徑約1000千米，不到月球直徑的1/3；智神星和灶神星都差不多為590千米；婚神星的直徑為250千米左右；小的小行星直徑還不到1千米；大部分小行星隻有幾十千米的直徑，估計小行星的總體積隻有地球體積的千分之一。
由於小行星的體積很小，所以它們的質量也都很小。較大的幾顆小行星中，穀神星為(117±06)×1023克；智神星為(26±08)×1023克；灶神星為(24±02)×1023克。其餘小行星的質量更小。據估算，小行星的總質量隻有21×1024克，約為地球質量的4/10000。
小行星的形狀比較多樣化，除了穀神星和灶神星可能是球狀的，大多數都是不規則的。有的呈長粒形，有的像石頭，有的像磚頭。例如433號愛神星是個三軸體，三軸長度分別為36千米、15千米、13千米，有人形容它像是塊臘腸。
小行星本身不發光，它和大行星一樣，靠反射太陽光而發亮。它們的視亮度跟它們同太陽和地球的距離有關，也跟它們的反照率有關。它們當中最亮的灶神星，在最亮的時候星等大約為6等，是唯一的一顆肉眼勉強可見的小行星。另外幾個大些的小行星：穀神星74等，智神星80等，婚神星87等，它們都需要利用望遠鏡才能觀測到，其他小行星就更暗了，都是利用望遠鏡照相的方法才發現的。
雖然小行星基本上分布在火星和木星軌道之間，軌道半長徑約為217～364天文單位，平均說來它們到太陽的距離為28天文單位，在這個距離範圍內組成了小行星帶。但是也有少數小行星的軌道較為特殊，超過了這一範圍。有一些小行星的軌道離太陽很遠，跑到土星軌道以外，甚至還發現了一個小行星可以跑到遠至天王星處。也有一些小行星跑到火星軌道以內，到了地球附近。有的甚至跑到地球的軌道以內。這些跑到地球附近的小行星被稱為近地小行星，它們又可以分為兩類：一類近日距小於1天文單位，叫阿波羅型；另一類近日距大於1天文單位，叫阿摩爾型。這些小行星中有些是很著名的，例如小行星阿波羅靠近地球時最近的距離隻有枷萬千米，有時它的軌道穿到金星軌道以內。那顆叫做赫耳墨斯的小行星，則是迄今所知最接近地球的紀錄保持者。赫耳墨斯是希臘神話中眾神的使者，他就像我國傳說中的那位神行太保，是個飛毛腿，他的行蹤既快又隱秘。在1937年從離地球僅80萬千米處擦過(這個距離約為月地距離的2倍)，人們稱它為“掠過地球者”。
還有的小行星的軌道半徑和木星大致相同，其為數不多，但比較有名。這類小行星分為兩組，中心各在木星前後60°的地方，和太陽、木星形成兩個幾乎是等邊的三角形，它們統稱為脫羅央群小行星。說這些小行星有名，是因為它們證明了拉格朗日的理論。1772年拉格朗日從理論上證明了限製性三體問題：三體在運動中恰好位於等邊三角形的三個頂點上，且其中一個天體的質量微小，則它們就會保持相對穩定的位置。脫羅央群小行星的運動和木星一致，它們與太陽的平均距離差不多，繞太陽公轉的周期也接近，因此它們與太陽和木星組成的等邊三角形也保持著相對的穩定性。