在太阳系中，有一个很大的空隙存在于火星轨道和木星轨道之间。天文学家们在测量出行星的距离之后，开始研究这个空隙。波德的定律发表之后，这件事情引起了大家的注意。这个空隙是本来就存在呢，还是空隙中的行星太小尚未被发现呢？

意大利的天文学家皮亚齐（Piazzi）找到了这个问题的答案。他是一位优秀的天文观测者，在西西里（Sicily）的巴勒莫（Palermo）建造了一座小天文台，将通过望远镜能够观察到的恒星制作成了恒星位置表。1801年1 月1日，他在原来空荡荡的地方发现了一颗星星，为新世纪的研究拉开了序幕。不久之后，便证实了这颗星星是寻找了很长时间的行星。这颗行星被命名为谷神星（Ceres）。

当时，令人们诧异的是，这颗行星非常小，等到弄清楚了它的运行轨道之后，才发现它的离心率很大。不过，很快就有了新的发现。这颗行星发现后不久，不来梅（Bremen）的医生奥尔伯（Olbers）常常在闲暇时期进行天文观测，发现了另外一颗行星，这颗行星和谷神星在同一个天区内运行。在大行星的空隙中，竟然找到了两颗小行星。于是，奥尔伯推测，这些可能是行星的碎片，如果事实真是如此的话，一定还会找到许多碎片。后来，这个推测的后半部分被证明是正确的。在接下来的3年内，又陆续找到了两颗小行星。到此为止，一共找了到4颗小行星。

直到40年后的1845年，德国的观测者亨克（Hencke）找到了第五颗小行星。1856年，发现了第六颗小行星。于是，小行星一颗颗地被发现，数目一年年在增加，现在已经知道两万多颗小行星了。

猎取小行星

1890年以前，小行星都是由少数观测者发现的，他们主要是在寻找这些小行星，犹如猎人逮捕猎物一样。他们先设置一个陷阱，将黄道附近的天区描绘出来，然后守株待兔，等候自投罗网的星星。只要出现了就是一颗小行星，接着将它们放入笼子中。

1890年，在寻找小行星时，人们发现摄影术是一个很好的工具。天文学家将望远镜对准天空，然后启动定时装置，用比较长的曝光时间（大约是半个小时）为星星拍照。在底片上，恒星表现为小圆点，但如果其中有行星的话，它肯定会运动，所以影像不是圆点，而是一条短线。天文学家不必研究天空，只要研究照片就可以了，这项工作变得容易很多，因为短线就代表行星。通过这个方法，海德堡（Heidelberg）的沃尔夫（Max Wolf）找到了500多颗小行星。

最近，天文学家找到的小行星大部分非常暗弱，随着暗弱程度的加强，小行星的数目也在增加。据推测，望远镜能够观察到的范围内大约存在一万颗小行星。即使是比较大的小行星，在望远镜中也仅仅是一个点，即使用最好的工具也很难看见它们的圆面。谷神星是最大的小行星，它的直径大约是770千米；大约有12颗小行星的直径大于160千米；而最小的小行星的大小只能通过光度进行推测，它们的直径在32千米到48千米之间。

小行星的轨道

某些小行星的运行轨道的偏心率非常大。例如，希达尔戈星轨道的偏心率是0.65，这意味着它在近日点时的距离要比它到太阳的平均距离近2/3，而在远日点时的距离要比它到太阳的平均距离远2/3。它到太阳的最大距离大约等于土星到太阳的距离。

某些小行星的轨道倾斜比较大，这一点很容易观察到。有些轨道的倾斜度大于20度，而希达尔戈星轨道的倾斜度高达43度。

现在已经知道，以前所认为的这些东西是行星爆炸之后的碎片的说法是错误的。由于那些轨道有着很大的范围，如果这些小行星以前是一体的，它们不会变成现在的样子。根据现代的哲学可知，这些东西在开始时就是现在的样子。根据星云假说理论，在很久之前，所有行星都是绕着太阳运行的云状环，环中的物质变得越来越紧密，最后形成了星星。也许，构成小行星的环不如其他环集中，所以才有了这些碎片。

钱柏林（Chamberlin）和莫尔顿（Moulton）的星子假说（planetesimal hypothesis）认为，比大行星小一些的星星的相互撞击形成了这些小行星。因此，有些星星的轨道原本不是接近圆形且有些偏斜的轨道，而是进行了多次撞击形成的。

“半成品说”理论认为：大约在46亿年前，太阳系刚刚形成时，太阳系中的天体是由一团星云凝聚而成的。在凝聚过程中，一部分凝聚成了大行星，另一部分分散在火星轨道和木星轨道之间，构成了小行星带。

轨道的分群

这些小行星的运行轨道有一个特点，我们通过这个特点可以推测小行星的起源。我在前文说过：行星的运行轨道都是接近圆形的椭圆，但太阳不是位于椭圆中心，而是其中一个焦点上。现在，假设我们在无穷高的地方俯视太阳系，而且将小行星的轨道看作圆圈。这些圆圈将会交织在一起，构成一个非常宽的环形，外环直径大约比内环直径长一倍。

主小行星带（白色部分）

假设这些圆圈能够像丝线圈一样拿起来，然后以太阳为中心重新放置它们，那些大圆的直径大约要比小圆直径长一倍，所以这些圆圈占据的地方非常宽，就像上图中表现出来的那样。稀奇的是，它们并不是平均分布在空间中，而是集中分为几个群。上图中已经能够显示出来，为了更清楚地表示这几个群，所以采用了下图中的不同表示方法。我们对下图进行一下解释：每个行星绕着太阳公转一周的时间是不同的，行星与太阳之间的距离越近，公转周期越短，反之亦然。由于轨道的全圆周是129.6万秒（360度），所以用这个数字除以行星的公转周期，得出的就是那颗行星平均每天走过的角度。这个角度叫做该行星的“平均运动”（mean motion）。小行星的平均运动在300到1100秒之间，甚至会超过1100秒，度数越大，公转周期越短，小行星与太阳之间的距离越近。