赫歇耳和妹妹、儿子在一起。1789年他制造出了称雄世界的巨型望远镜，其镜筒直径达1.5米，筒长12.2米，光是镜头就重2吨，这架“大炮”在使用的第一夜就发现了土星的第一颗卫星——土卫二。
三、巡天偶得
天文观测在外人看来是一项浪漫的事业，但实际上虽不乏浪漫，却也充满了艰辛。即便拥有高质量的望远镜，一项天文发现的背后也往往凝聚着天文学家经年累月的心血。赫歇耳不仅在制作望远镜上走在了同时代人的前面，在天文观测上也有着常人难以企及的细心和热忱。他一生仅巡天观测就进行了四次，每一次都对观测到的天体作系统而全面的记录。其中最早的一次是通过一架口径4.5英寸的反射望远镜进行的，涵盖的是所有视星等亮于4的天体。由于视星等亮于4的天体用肉眼都清晰可见，因此这次观测几乎不可能有任何重大发现。用功利的眼光来看，这样的巡天观测几乎是在浪费时间，但对赫歇耳来说，天文观测的乐趣远远超越了任何功利的目的。从这样一次注定不可能有重大发现的巡天观测开始自己的观测生涯，极好地体现了赫歇耳在天文观测上扎实、沉稳、严谨、系统的风格。赫歇耳对天文观测的酷爱程度是非常罕见的。他沉醉于观测，已达到废寝忘食的境界，食物常常是由卡洛琳用勺子一小口一小口地喂进他的嘴里，而睡觉则往往要托坏天气的福。正是这样的专业风格与忘我热诚的完美结合，最终成就了天文观测史上的一次伟大发现。
“七英尺望远镜”建成后，赫歇耳开始用这架举世无双的新望远镜进行自己的第二次巡天观测，这次巡天观测的目的之一是寻找双星（赫歇耳一生共找到过 800 多对双星，是研究双星系统的先驱者之一），观测的最暗天体的表观亮度约为 8 等，即相当于上次巡天观测所涉及的最暗天体亮度的四十分之一。显然，这次巡天观测所涉及的天体数量比上一次要大得多，工作量也大得多。
1781年3月13日夜晚，赫歇耳的望远镜指向了位于金牛座ζ星与双子座η星之间的一小片天区。在望远镜的视野里，赫歇耳看到了一个视星等在6左右、 略带圆面的新天体。由于恒星是不会在望远镜里留下圆面的，因此这一天体不像是恒星。为了证实这一点，赫歇耳更换了望远镜的镜片，将放大倍率由227倍增加到460倍，而后增加到932倍，结果发现这个天体的圆面按比例地放大了。毫无疑问，这样的天体绝不可能是恒星，恒星哪怕在更大的放大倍率下也只会是一个亮点。那么它究竟是一个什么天体呢？赫歇耳认为有可能是星云状物体，也有可能是彗星。但就在他试图一探究竟的时候,巴斯的天气却不作美，一连几天都不适合天文观测。赫歇耳苦等四天才等来了再次观测这一天体的机会，这时他发现该天体的位置与他上一次的记录相比有了细微的移动。由于星云状物体和恒星一样是不运动的，于是赫歇耳正式宣布自己发现了一颗新的“彗星”。
发现新彗星虽然算不上重大的天文发现，但每颗新彗星的发现都能为天文学新增一个研究轨道的对象，因此天文学家们立即对赫歇耳的新“彗星”展开了观测。美中不足的是，这颗新“彗星”没有像其他彗星那样拖着长长的尾巴。用后人的眼光来看，或许很难理解这么显著的疑点为何没有让赫歇耳意识到自己所发现的其实不是彗星，而是一颗新的行星。但在当时，“新行星”这一概念对很多人来说几乎尚是一个思维盲点。不过科学家毕竟是科学家，他们是不会始终沉陷在盲点里而漠视证据的。英国天文学家马斯克林在对该“彗星”进行了几个夜晚的跟踪观测后，率先猜测它可能是一颗行星，因为它不仅没有彗星的尾巴，连轨道也迥异于彗星。当然，凭借短短几个夜晚的观测，马斯克林只能对其轨道进行粗略的推断。几个月后，随着观测数据的积累，包括法国天体力学大师拉普拉斯在内的几位天文学家彼此独立地从数学上论证了新天体的轨道接近圆形，与彗星轨道的抛物线形截然不同。与此同时，赫歇耳本人也借助自己无与伦比的望远镜优势对新天体的大小进行了估计，结果发现其直径约为 54700 公里 （这一数值比现代观测值略大），是地球直径的四倍多。显然，在近圆形轨道上运动的如此巨大的天体只能是行星而不是彗星。到1781年的秋天，天文学界已经普遍认为赫歇耳发现的是太阳系的第七大行星。这颗行星比水星、金星、地球和火星都大得多，它绕太阳公转的轨道半径约为30亿公里，相当于土星轨道半径的两倍。几千年来，人类所认识的太阳系疆界终于第一次得到了扩展。
赫歇耳的伟大发现被英国天文学界引为骄傲。1781年11月，英国皇家学会将自己的最高奖考普雷奖授予了赫歇耳，并接纳他为皇家天文学会的成员。不仅如此，英王乔治三世还特意给他提供了津贴，并亲自接见了他。后来乔治三世干脆请赫歇耳迁居到王宫附近，以便能时常向皇室成员讲解星空知识。作为回报，赫歇耳在皇家学会的提示下提议将新行星命名为“乔治星”。虽然对新天体的命名发现者通常享有优先权，但像“乔治星”这样一个富有政治意味的名字还是立即遭到了很多天文学家的反对。
在新行星的命名竞赛中最终胜出的是德国天文学家波德，他提议的名称是乌拉诺斯 （Uranus），这是希腊神话中的天空之神，也是萨坦（土星）的父亲。这一名称之所以胜出，是由于它与太阳系其他行星的命名具有明显的传承关系：朱比特（木星）是玛尔斯（火星）的父亲，萨坦（土星）是朱比特（木星）的父亲，因此在土星之外的行星以萨坦（土星）的父亲乌拉诺斯来命名显得顺理成章。在我国，这一行星被称为天王星。
发现天王星的那年赫歇耳已经42岁，人生的旅途刚刚走过了一半。在后半生里，他放弃了音乐，孜孜不倦地继续自己的天文事业，并且作出了卓越的贡献。除天王星外，他还分别发现了土星及天王星的两颗卫星。他在恒星天文学、双星系统及银河系结构等领域的研究都具有奠基意义。他绘制的星图远比以往的任何同类星图更加全面，而且他还是最早发现红外辐射的科学家。1822 年8月25日，赫歇耳在自己工作了几十年的观星楼里离开了人世。他的一生只差3个月就满84岁，只差4个月就是他所发现的天王星绕太阳公转一圈的时间。
四、命运弄人
听完了发现天王星的故事，有读者可能会提出这样一个问题，那就是天王星为什么没有更早被人们发现？我们前面提到过，天王星的视星等在6左右，事实上，在最亮时它的视星等甚至可以达到5.5。这样的亮度连肉眼都有可能勉强看到，赫歇耳之前的天文学家虽然没有像“七英尺望远镜”那样出色的望远镜，但他们的望远镜用来观测像天王星这样的天体却是绰绰有余的。自伽利略之后的那么多年里，那么多天文学家在那么多个晴朗夜晚仰望苍穹，为何竟将发现新行星的伟大荣誉一直留到 1781 年？
与赫歇耳同时代的一些天文学家曾将赫歇耳发现天王星视为是好运气使然。要知道，看到一颗暗淡的新行星虽然困难，但比这困难得多的则是要判断出它是行星而不是恒星。天王星被发现之后，人们对历史上的天文记录重新进行排查，结果发现天王星在赫歇耳之前起码被记录了二十二次之多，其中最早的一次可追溯到1690年，比赫歇耳早了将近一个世纪。可惜留下这二十二次记录的天文学家却无一例外地与发现天王星的伟大荣誉擦肩而过。他们没有一位意识到自己所观测的不是恒星。我们知道，在气象条件良好的夜晚，借助小型望远镜的帮助所能看到的天体数量多达数十万，任何人都不可能、也没有必要对它们一一进行跟踪观测。除非意识到或怀疑到自己所观测的可能不是恒星，否则天文学家们通常是不会随意对天体进行跟踪观测的，而如果不进行跟踪观测就无法发现行星的运动，从而也就失去了从运动方式上辨别行星的机会。
那么赫歇耳为什么会想到要对天王星进行跟踪观测呢？正是因为他意识到了自己所观测的可能不是恒星。如我们在上一节中所介绍的，赫歇耳在发现天王星的过程中换用了几种不同的镜片，放大率从227倍增加到932倍，因此他在静态条件下就发现了天王星与恒星的区别。这是历史上所有与天王星擦肩而过的天文学家们从未拥有过的优势。
不过，命运有时会跟人开残酷的玩笑。在赫歇耳之前曾经记录过天王星的所有天文学家中，最令人惋惜的是一位法国天文学家，他叫拉莫尼亚。自1750年之后，他先后十二次记录了天王星的位置。其中从1768年12月28日到1769年1月23日的短短二十几天里，他不知出于何种考虑，竟然八次记录了天王星的位置。照理说，这样密集的记录是足以显示其行星运动的。但是命运女神却向可怜的拉莫尼亚开了一个最最残酷的玩笑。
我们知道，由于地球本身在绕太阳运动，我们在地球上观测到的行星运动实际上是它们在星空背景中相对于地球的表观运动。对于像天王星这样轨道位于地球公转轨道以外、轨道运动速度低于地球轨道运动速度的行星来说，它的表观运动方向有时会与实际的公转方向相反。这就好比当我们坐在一辆行驶的车里观测其他车辆时，如果我们的车速较快，有时就会看到一些同向行驶的车在倒退。在天文学上，这样的表观运动被称为“表观逆行”。表观逆行在行星表观运动中只占一小部分，而在行星从表观逆行转入正向运动的过程中，会有一小段时间看上去是不动的。这就好比一辆倒行的汽车在转为正向行车的过程中，会有一小段时间看上去速度为零。拉莫尼亚万万没有想到的是，他那八次密集记录竟然恰好是在天王星从表观逆行运动转为正向运动的那一小段时间里，那时候天王星看起来恰好是不动的！
如果说赫歇耳成为天王星的发现者有什么戏剧性的话，这也许就是最大的戏剧性。
（待续）