直到200 多年前,人类还一直把土星看做是太阳系的边疆．那时,人们都只知道天空中有6 颗大行星: 水星、金星、火星、木星、土星和我们人类的故乡地球。

水星、金星、火星、木星和土星合称为五大行星,人们用肉眼就能看见,所以我们的祖先很早就认识了它们,并且把它们与太阳、月球一起称为“七曜(yào)”．意思是说,它们是天上七颗有光芒的、能够照耀人间的天体。

就在1781 年3月13日这一天,发现了太阳系的一个新成员,从而扩大了太阳系的边疆．那是英国天文学家威廉·赫歇耳,用自己制造的望远镜所观测到的在土星之外那一颗蓝色的天体。

威廉·赫歇耳于1738 年11月15日出生在德国汉诺威城．父亲是一位穷苦的乐师,在父亲的熏陶下,赫歇耳从小就表现出很好的音乐才能,以后还在吹奏乐方面有很高的造诣．18 岁那年,因战争流亡到英国,孤独一人远离家乡,全靠以音乐谋生,收入十分微薄,只能勉强糊口度日。

赫歇耳从小就酷爱读书,如今他虽然是一位宫廷里的双簧管吹奏者,但仍然抓紧业余时间如饥似渴地读书,从不荒废点滴时间．他读的书很多,尤其喜爱数学、物理学和天文学．渐渐地对天文学抱有特殊的兴趣,不久便成为一名天文爱好者。

赫歇耳正式成为一名业余天文工作者时,他已35 岁了,各方面都已比较成熟．他深知天文学是一门观测的科学,因此,所制定的业余天文工作的第一步计划,便是自己动手,磨制天文望远镜。

要动手制造望远镜,谈何容易．他已经把全部的业余时间都用来搜集有关光学理论的参考资料,购置必要的制作工具和材料,再要安排时间磨制镜面实在困难．于是,他便写信把妹妹卡罗琳·赫歇耳和弟弟阿历山大·赫歇耳两人从家乡接来,帮助他进行望远镜的研制工作．就这样,在1774 年的夏天,赫歇耳和他的妹妹、弟弟三人,组成了家庭望远镜制作“工厂”。

客厅变成了木工车间,卧室当成磨制反射镜车间……三个人劲头十足,锯木声、磨镜声响成一片,分工合作,热闹非凡。

那时的反射镜一般都是采用铜做镜面．单纯的铜面容易被氧化而失去光泽．经过大量的试验,赫歇耳确定采用两份铜与一份锡的合金做镜面．他用手工操作,一点一点地把整个镜面磨成准确的凹面．他在宫廷演奏后,一回到家,便马上换上工作服进行他的镜面磨制工作．他不分寒暑地磨制镜面,时常磨到饥肠辘辘,也不肯放手,就让妹妹给他喂饭吃,疲倦了,就让妹妹在一旁为他朗读小说．他就是以这种“十年磨一箭”的精神来磨制镜面的．1776 年5月1日,一架2 米长的反射望远镜,在他们三人的苦战中诞生了。

有了自己磨制的望远镜,赫歇耳便请了一些帮手立即把它安装起来,使望远镜轻巧、灵活地指向天空,开始他的第二步计划——巡天观测．他珍惜每一个可以进行观测的晴夜,常常是整夜的观测,第二天还得拖着疲惫的身子到宫廷去演奏,以便换来日常生活费用；晚上不管回来多晚,只要是好天,他总是要打开望远镜,继续进行观测．妹妹始终跟在哥哥身边做观测记录,白天便进行整理归算．弟弟在哥哥指点下继续做磨制更大的镜面的准备工作。

就在他们进行巡天观测的第五个年头,即1781 年3月13日,那天晚上10 时许,当赫歇耳把望远镜指向双子座时,一颗从来没有看见过的新星在望远镜里出现了。

开始,赫歇耳使用的是能够放大270 倍的目镜镜面,接着更换成能够放大460 倍的,最后又使用了能够放大930 倍的目镜面．更换目镜镜面是判断恒星还是行星或彗星的一种观测方法．在更换目镜镜面后,星体如果变大,则该星体属于行星或彗星；星体如果不变,则该星体是属于恒星。

赫歇耳更换目镜镜面后,发现星体增大,这说明他所观测到的那颗星是属于行星或彗星．但是,自从天文望远镜发明以来,虽然发现许多新星,而行星却从未增加过一颗,所以当时不论哪位天文学家,都认为在太阳系里围绕太阳转动的只有水星、金星、火星、木星、土星和地球等六大行星而已．传统的偏见,使赫歇耳不敢相信这是太阳系里的另一个新成员——行星,于是,赫歇耳便似是而非地把它当成一颗遥远的彗星。

卡罗琳的观测记录簿上连续记录着:

3月19日,彗星东移。

3月25日,彗星速度加快,星体逐渐增大……

3月28日,彗星星体再增大,逐渐接近地球。

4月6日,使用放大278 倍的目镜镜面观测,彗星边缘清楚可见,但是,未见周围的雾状云以及彗星尾……

一般彗星都有彗尾,即使没有彗尾的,周围也要有雾状云,对此,赫歇耳认为: “既不见彗尾,又没有雾状云,恐怕不是一颗普通的彗星．”

为了弄清这颗新星的真实身份,赫歇耳迫切需要求助于整个天文学界的帮助,希望各国天文学家都来进行对这颗新星的观测．因此,他在1781 年4月26日向英国皇家学会提交了一篇名叫《一颗彗星的报告》的论文,阐明了他发现的这颗新星的位置和特点,并希望各国天文学家对它进行观测。

赫歇耳的报告,引起了天文学界的极大震动,许多天文学家纷纷将天文望远镜对准这颗“不平凡”的“彗星”,进行跟踪观测．可是,根据“彗星”运行轨道的计算结果表明,它不像其他彗星那样走着一条拉长了的道路而是十分近似其他行星所走的圆形轨道．“这难道是一颗新行星吗? ”人们经过很长一段时间的怀疑,最终才不得不承认它的确是太阳系里的第七颗行星。

当时,赫歇耳以英国国王乔治三世的名字,给这颗新行星命名为“乔治星”．但是,忠于神话传统的英国人,把这颗太阳系的新成员,用希腊神话中的天神“伏拉纳斯”的名字来命名它,翻译成中文就叫“天王星”。

天王星的发现,突破了千百年来的传统观念,第一次扩大了太阳系疆界的范围,这无疑是人们在探索宇宙的道路上,迈出的十分了不起的一步,它对于进一步认识太阳系起着意义重大的解放思想的作用．天王星的发现,犹如在平静的池塘中投了一块石子,人们相继又发现了第八颗行星海王星、第九颗行星冥王星,乃至今天人们仍在努力寻找着第十颗行星。