行星[環繞恆星的天體]

行星[環繞恆星的天體]

行星通常指自身不發光,環繞著恆星的天體,其公轉方向常與所繞恆星的自轉方向相同。“行星”(Planet)一詞,在古希臘語中意為“徘徊者”。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。

基本信息

定義

傳統定義

行星通常指自身不發光的球體,環繞著恆星運轉的天體。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大(相對於月球)且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大(相對於月球)且近似於圓球狀,自身不能像恆星那樣發生核聚變反應。2007年5月,麻省理工學院一組太空科學研究隊發現了已知最熱的行星(攝氏2040度)。

隨著一些具有冥王星大小的天體被發現,“行星”一詞的科學定義似乎更形逼切。歷史上行星名字來自於它們的位置在天空中不固定,就好像它們在星空中行走一般。太陽系內肉眼可見的5顆行星水星、金星、火星、木星和土星早在史前就已經被人類發現了。16世紀後日心說取代了地心說,人類了解到地球本身也是一顆行星。望遠鏡被發明和萬有引力被發現後,人類又發現了天王星、海王星,冥王星(已被重分類為矮行星)還有為數不少的小行星。20世紀末人類在太陽系外的恆星系統中也發現了行星,截至2016年5月8日,人類已發現2125顆太陽系外的行星。

新定義

行星行星

國際天文學聯合會大會2006年8月24日通過了“行星”的新定義,這一定義包括以下三點:
1、必須是圍繞恆星運轉的天體;
2、質量必須足夠大,它自身的吸引力必須和自轉速度平衡使其呈圓球狀;
3、必須清除軌道附近區域,公轉軌道範圍內不能有比它更大的天體。
一般來說,行星的直徑必須在800公里以上,質量必須在5億億噸以上。

按照這一定義,太陽系內有12顆行星,分別是:水星金星地球火星穀神星木星土星天王星海王星冥王星、原先被認為是冥王星衛星的“卡戎”和一顆暫時編號為“2003UB313”的天體。國際天文學聯合會下屬的行星定義委員會稱,不排除將來太陽系中會有更多符合標準的天體被列為行星。目前在天文學家的觀測名單上有可能符合行星定義的太陽系內天體就有10顆以上。

在新的行星標準之下,行星定義委員會還確定了一個新的次級定義——“類冥王星”。這是指軌道在海王星之外、圍繞太陽運轉周期在200年以上的行星。在符合新定義的12顆太陽系行星中,冥王星、“卡戎”和“2003UB313”都屬於“類冥王星”。

指數

行星指數是指用來表征行星場勢強弱的參數,用X表示。X=【GM(地球)/R(地球)】/【GM(天體)/R(天體)】。藉助該比值X可以對天體進行分類,可以估算行星中心溫度和天體的磁場強度,可以判斷天體上是否有大氣和水存在。

行星是指不能發生熱核反應的天體,其行星指數X>0.00177525。按照行星指數的大小又可細分為:褐矮星巨行星、主行星、矮行星、小行星和隕星。按照運動狀態和所處位置的不同,還可細分為:(常)行星可以是前一類6種行星中的任何一種、衛星可以是前一類6種行星中的任何一種、和彗星多是前一類6種行星中的小行星和隕星。

陽系新格局

按照這一定義可知:到2010年為止,整個太陽系內一共有:1顆恆星、4顆巨行星、9顆主行星和76顆矮行星,總計90個大天體。但冥王星仍不為主行星。

天文學家發現一系外行星超出現有理論範圍

太陽系太陽系
天文學家發現系外行星形成理論存在缺陷,微引力透鏡法將使系外行星觀測提升一個台階。據國外媒體報導,隨著克卜勒系外行星探測器的發射升空,人類將在未來一段時期內發現較多的系外行星,會有越來越多的系外行星被發現,而幾乎所有新發表的研究成果都涉及到一個問題:這些行星到底是如何形成的?當天文學家發現第一顆系外行星時,太陽系行星形成理論是否同樣適用於其他星系,是否我們已知的行星形成理論是否只是某個框架的一部分,這些問題都困擾著天體物理學。例如,宇宙存在著大量的熱木行星,卻在現有的理論範圍之外。
這將導致科學家重新審視現有的理論結構,重新回到起點進行推演,而目前最大的難題是:宇宙中到底有多少系外行星?我們所掌握的行星形成模型的漏洞有多大?針對這些問題,科學家發現阻礙系外行星進一步發現的原因是觀測方法上存在問題,所採用的引力搖擺法只能發現質量較大的系外行星,而且這些系外行星的軌道必須靠該恆星系統較近。

儘管目前最先進的克卜勒系外行星探測器能在一定程度上提升了對系外行星的觀測發生力度,容易發現距離地球較遠且質量較低的行星,但是也只能發現距離恆星較近的行星。然而,有一種用於發現系外行星的新技術,即引力微透鏡法,用該方法發現的系外行星質量已經能降至10倍地球質量,且這類系外行星的軌道距離其恆星系統也較遠。根據這個方法,一個天文學家小組公布了用於發現系外岩質行星的範圍。檢索系外行星表,天文學家使用引力微透鏡法發現了13顆系外行星,最新的一顆編號為MOA-2009-BLG-266Lb,通過精確的計算,發現其質量大約只有地球的10倍,公轉軌道在3.2個天文單位(一個天文單位為1.5億公里),而其所在的恆星系統中,恆星的質量大約只有太陽質量的一半。

這個新發現對於系外行星的探索理論是非常重要的。因為這是首次發現這個質量級別的系外行星,科學家將其稱為“質量雪線”,這個質量所對應的公轉軌道決定了在這顆行星上水是否是液態水,而氨和甲烷是否會凍結成冰,如果具備了液態水的存在的軌道條件,那將極有可能孕育外星生命。但是,這條理論上的“質量雪線”並不是用於衡量外星生命的標準,如果推演到行星形成時期,將使得行星形成堅硬的核結構,而如果超出了這個範圍,天文學家估計該行星的形成時間相對而言將非常短暫,若在進一步遠離這個範圍,行星的密度就會下降。

因此,依據此行星形成理論模型,標準形成質量將達到10倍的地球質量,並在形成初期具有較大的固態物質聚集,而在這個過程中,可進行較慢程度的氣體吸積,如果這個過程過快,過於迅速地積累行星材料,其大氣結構將變得厚重而崩潰,這個循環的加速將導致這顆行星成為一顆氣態行星。

這個行星形成理論模型能否具有廣泛的普適性還需要進一步的結合天文觀測。通過對與鄰近行星系統的對比,判斷理論是否符合觀測。特別需要點出的是:從這個理論出發,在低質量恆星系統周圍,應該不會觀測到巨型氣態行星,因為氣體盤將會在行星大氣崩潰導致進一步的吸積效應前消失。天文學家所期待的情況已經被克卜勒系外行星探測器所發現的超過500個系外行星觀測報告所在證實。

此外,按這個“質量雪線”進行觀測時,也發現較多的低質量行星,這也支持了在行星形成初期如果沒有較低的溫度形成固態物質,將在很大程度上阻止行星形成的假說。與此同時,一些新的觀測計畫也就在不久得將來實現,比如光學引力透鏡實驗Ⅳ(OGLE-Ⅳ)探測器即將全面開始運作以及新一代的WISE空間觀測天文台將使用更加成熟的微引力透鏡進行系外行星觀測。

發現史

從古典時代的神聖的遊星演化到科學時代的實在的實體,人們對行星的認識是隨著歷史在不停地進化的。行星的概念已經不僅延伸到太陽系,而且還到達了其他太陽系外系統。對行星定義的內在的模糊性已經導致了不少科學爭論。從遠古時代起,五個肉眼可見的經典行星就已經被人們熟知,他們對神學、宗教宇宙學和古代天文學都有重要的影響。在古代,天文學家記錄了一些特定的光點是相對於其他星星如何移動跨越天空。古希臘人把這些光點叫做“πλάνητεςἀστέρες”(即planetesasteres,遊星)或簡單的稱為“πλανήτοι”(planētoi,漫遊者),今天的英文名稱行星(planet)就是由此演化出來的。在古代希臘、中國、巴比倫和實際上所有前現代文明中,是人們幾乎普遍的相信,地球是宇宙的中心,並且所有的“行星”都圍繞著地球鏇轉。會有這種認識的原因是,人們每天都看到星星圍繞著地球鏇轉,而且看起來好像是常識的認為,地球是堅實且穩定的,應該是靜止的而不是會移動的。
行星行星

1609年,伽利略將望遠鏡指向天空,開啟了現代天文學的時代。

1781年3月13日,英國天文學家赫歇爾注意到了雙子座中的一個天體,最終確認它是一顆行星。它以希臘神話中天空之神烏剌諾斯命名,中文稱為天王星。發現天王星後不久,人們就計算出了它的軌道,卻發現觀測數據與理論預測的總有差異。英國科學家亞當斯和法國科學家勒威耶分別提出,這可能是因為還有一顆未知的行星,它的引力導致天王星軌道出現偏差。他們還計算出了未知行星應該在什麼地方。

1846年9月23日,德國天文學家伽勒在預測的位置上找到了一顆新行星。這顆行星的顏色好像海水,因而以海洋之神尼普頓命名,中文稱為海王星。海王星的引力部分解釋了天王星軌道的誤差,但不能完全解決問題,天文學家相信海王星軌道之外還存在一顆未知行星。但這顆神秘行星太遠太暗了,經過幾代人近一個世紀的努力,它才於1930年2月18日出現在美國天文學家湯博的視野里。這顆遠離太陽光輝的星星被賦予了地獄之神普盧托的名字,中文稱為冥王星

從2000年起,柯伊伯帶天體直徑最大記錄不斷被刷新。2005年7月,暱稱齊娜的“2003UB313”被介紹給公眾,它是70多年來首次在太陽系內發現的比冥王星更大的天體。這是推動行星概念被重新定義的決定性發現: d 事情已經到了非解決不可的程度。

天文學家在太陽系內尋找新行星的方法:即把恆星假設為靜止,然後以它為背景,尋找運動著的行星。不過現在初步分析交由計算機去做,人只需對計算機挑出來的可疑目標進行進一步觀察。

名稱來歷

行星行星

在中國,根據西漢《史記、曆書》記載:黃帝考定星曆,建立五行,起訊息(修正曆法,訂出正月起始)。

尚書.舜典》:在璇璣玉衡以齊七政。孔穎達疏:七政,其政有七,於察之,必在天者,知七政日月與五星也。木曰歲星,火曰熒惑星,土曰鎮星,金曰太白星,水曰辰星。

英文行星一詞planet源於古希臘文“πλανήτης(planētēs)”,意為「遊走者」(wanderer)。

1792年日本學者本木良永在翻譯哥白尼地動說時將“行星”譯作“惑星”,取其位置游移不定讓人迷惑之意。明治時代亦有京都大學的學者使用“遊星”一詞來指“行星”。

1859年偉烈亞力與李善蘭合作翻譯的《談天》是中文文獻中第一次介紹哥白尼的地動說,也是中文“行星”一詞第一次出現。

術語劃分

太陽系以內的行星

以行星表面岩頁劃分

類地行星(又稱「岩頁行星」)──即水星、金星、地球和火星,表面是岩石固體。
類木行星(又稱「氣體行星」)──即木星、土星、天王星和海王星,主要成分是氣體。

以行星視運動規律劃分

(此分類方法因以地球為界,故必會忽略地球)

內側行星─太陽系中地球軌道內側的行星,包括水星與金星。
外側行星─太陽系中地球軌道外側的行星,包括火星、木星、土星、天王星、海王星。

形成過程

一顆太陽系外行星想像圖一顆太陽系外行星想像圖

1755年德國哲學家康德在《自然通史和天體論》中提出宇宙星球形成演變過程的“星雲假說”,之後,隨著時間的推移,人類觀測到的大量新天體已初步印證了“星雲假說”中星球起源於星雲的早期演變概念的部分合理性。但星球演變的全過程從白矮星之後卻留下了一段空白。像自然界所有事物一樣,星球也有從誕生到衰亡的發展過程,它們之所以有不同的形態是由於各星球正處在演變過程中不同的階段,元素的組成比例不同,光譜分析證明星球都是由相同物質構成(即元素周期表中110種元素)。

當一個星球主要由類化學性質不穩定的元素構成時,天體的原子核反應劇烈,這個天體即處在天體演變的初期——恆星階段;當一個星球中矽、鐵類化學性質穩定的元素所占比例變的較大時,其原子核反應逐漸變弱時,便處在星球演變的後期——行星階段。“行星”正是由“恆星”演變形成的,而“彗星”、“流星”又是由“行星”演變而來。宇宙中每個星球的演變都要經過“黑洞”、星雲、恆星、紅巨星白矮星、行星、彗星小行星幾個階段。星球既有共同性,又有差異,即使處於同一演變階段也沒有形態完全一樣的,如自然界的昆蟲,在它不同的生長階段各是卵、幼蟲、蛹、蛾等完全不同的形態。

最新說法
有研究認為:行星是從黑洞中產生的。
並為此找到了確鑿的證據:銀河系中央的小型黑洞能夠超速“噴射”行星。在此之前,科學家認為只有特大質量黑洞才能以超速噴射行星。
研究人員稱,實際上小型黑洞要比特大質量黑洞噴射更多數量的行星。1988年,美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室物理學者傑克---希爾斯預言,銀河系中央的特大質量黑洞能破壞雙子行星平衡,束縛一顆行星,並以超高速將另一顆行星噴射出銀河系。自2004年以來,天文學家共發現9顆被特大質量黑洞高速排斥的行星,他們推測這種特大質量黑洞的質量是太陽的360萬倍。然而,美國哈佛--史密森天文物理中心賴安---奧利里和阿維---利奧伯從事的研究表明,銀河系中央許多小型黑洞噴射出大量行星。
這些小型黑洞的質量大約只有太陽的10倍,一些研究認為銀河系中央至少有25000個小型黑洞圍繞在特大質量黑洞附近。當某些小型黑洞將行星噴射出銀河系時,它們會進一步地靠近特大質量黑洞。利奧伯說,“小型黑洞比特大質量黑洞排斥噴射行星的速度更快!研究被噴射行星的軌跡和速度將有助於天文學家測定多少黑洞會噴射行星以及它們是如何排斥噴射行星的。”同時,他們也承認開展此項研究是很不容易的,現有的太空望遠鏡無法觀測到銀河系中央特大質量黑洞區域,該區域濃縮存在著許多小型黑洞。
研究人員推測,被特大質量噴射的行星速度達到709公里/秒,它們在銀河系引力束縛下速度可能會更慢,估計這些行星被噴射時的初始速度達到1200公里/秒。然而,被小型黑洞噴射的行星速度要更快,行星在小型黑洞的排斥作用下可達到2000公里/秒速度脫離銀河系。

八大行星

一般來說,行星的直徑必須在800公里以上,質量必須在5億億噸以上。
按照這一定義,截至2013年,太陽系內有8顆行星,分別是:水星Mercury、金星Venus、地球Earth、火星Mars、木星Jupiter、土星Saturn、天王星Uranus、海王星Neptune。國際天文學聯合會下屬的行星定義委員會稱,不排除將來太陽系中會有更多符合標準的天體被列為行星。在天文學家的觀測名單上有可能符合行星定義的太陽系內天體就有10顆以上。
矮行星
在新的行星標準之下,行星定義委員會還確定了一個新的次級定義——“類冥王星”。這是指軌道在海王星之外、圍繞太陽運轉周期在200年以上的行星。在符合新定義的12顆太陽系行星中,冥王星、“卡戎”和“2003UB313”(齊娜/鬩神)都屬於“矮行星”。天文學家認為,“矮行星”的軌道通常不是規則的圓形,而是偏心率較大的橢圓形。這類行星的來源,很可能與太陽系內其他行星不同。隨著觀測手段的進步,天文學家還有可能在太陽系邊緣發現更多大天體。未來太陽系的行星名單如果繼續擴大,新增的也將是“矮行星”。

肉眼可見行星

金星金星
行星是自身不發光的,環繞著恆星的天體。一般來說來行星需要具有一定的質量,行星的質量要足夠的大,以至於它的形狀大約是圓球狀,質量不夠的被稱為小行星。“行星”這個名字來自於它們的位置在天空中不固定,就好像它們在行走一般。太陽系內的肉眼可見的5顆行星是:水星,金星,火星,木星,土星。
人類經過千百年的探索,到16世紀哥白尼建立日心說後才普遍認識到:地球是繞太陽公轉的行星之一,而包括地球在內的八大行星則構成了一個圍繞太陽鏇轉的行星系──太陽系的主要成員。行星本身一般不發光,以表面反射恆星的光而發亮。在主要由恆星組成的天空背景上,行星有明顯的相對移動。
離太陽最近的行星是水星,以下依次是金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。從行星起源於不同形態的物質出發,可以把八大行星分為三類:類地行星(包括水、金、地、火)、巨行星(木、土)及遠日行星(天王、海王)。行星環繞恆星的運動稱為公轉,行星公轉的軌道具有共面性、同向性和近圓性三大特點。所謂共面性,是指八大行星的公轉軌道面幾乎在同一平面上;同向性,是指它們朝同一方向繞恆星公轉;而近圓性是指它們的軌道和圓相當接近。
在一些行星的周圍,存在著圍繞行星運轉的物質環,它們是由大量小塊物體(如岩石,冰塊等)構成,因反射太陽光而發亮,被稱為行星環。20世紀70年代之前,人們一直以為唯獨土星有光環,以後相繼發現天王星和木星也有光環,這為研究太陽系起源和演化提供了新的信息。
衛星是圍繞行星運行的天體,月亮就是地球的衛星。衛星反射太陽光,但除了月球以外,其它衛星的反射光都非常微弱。衛星在大小和質量方面相差懸殊,它們的運動特性也很不一致。在太陽系中,除了水星和金星以外,其它的行星各自都有數目不等的衛星。
在火星與木星之間分布著數十萬顆大小不等、形狀各異的小行星,沿著橢圓軌道繞太陽運行,這個區域稱之為小行星帶。此外,太陽系中還有數量眾多的彗星,至於飄浮在行星際空間的流星體就更是無法計數了。
這個小行星帶和太陽的距離為1.7至4.0個天文單位,其中天體的公轉周期為3到6年。曾經一度認為小行星帶是一顆行星破裂後的碎片,但現在看來,小行星更可能是形成了行星的那類太空碎石,所以小行星帶是演化失敗的行星,而不是炸碎的行星。
儘管太陽系內天體品種很多,但它們都無法和太陽相比。太陽是太陽系光和能量的源泉,也是太陽系中最龐大的天體,其半徑大約是地球半徑的109倍,或者說是地月距離的1.8倍。太陽的質量比地球大33萬倍,占到太陽系總質量的99.9%,是整個太陽系的質量中心,它以自己強大的引力將太陽系裡的所有天體牢牢控制在其周圍,使它們不離不散,並井然有序地繞自己鏇轉。同時,太陽又作為一顆普通的恆星,帶領它的成員,萬古不息地繞銀河系的中心進行運動。

類地行星

水星、金星、地球、火星。顧名思義,類地行星的許多特性與地球相接近,它們離太陽相對較近,質量和半徑都較小,平均密度則較大。類地行星的表面都有一層矽酸鹽類岩石組成的堅硬殼層,有著類似地球和月球的各種地貌特徵。對於沒有大氣的星球(如水星),其外貌類似於月球,密布著環形山和溝紋;而對於像有濃密大氣的金星,則其表面地形更像地球。行星早在史前就已經被人類發現了,後來人類了解到,地球本身也是一顆行星。

金星研究史

年份 探測器名稱 國家 任務或成就
1967 金星4號 蘇聯 傳回金星大氣的信息
1970 金星7號 蘇聯 在夜半球降落,測量了溫度
1975 金星9號與10號 蘇聯 傳回第一張岩石土壤的照片
1978 先驅者金星號 美國 繪製第一張金星全球地圖
1981 金星13號 蘇聯 拍攝一批彩色照片,分析一份土壤樣品
1990 麥哲倫號 美國 採集了重力數據
2005 金星快車 歐洲 監測金星的雲層、大氣環流和磁場

火星探測史

時間 國家 名稱 成就
1976 美國 海盜1、2號 傳回圖像以及對土壤、大氣的分析結果
1997 美國 火星探路者 發回古老漫灘照片以及土壤分析結果
1997 美國 火星環球探路者 為水存在提供進一步證據
2003 歐洲 火星快車 測繪火星礦物成分,對大氣進行研究
2004 美國 勇氣號、機遇號火星車 研究岩石土壤,搜尋水是如何影響火星的證據
2006 美國 火星勘測軌道器 關注火星天氣變化,尋找水存在的跡象

巨行星和遠日行星

木星木星
木星土星是行星世界的巨人,稱為巨行星。它們擁有濃密的大氣層,在大氣之下卻並沒有堅實的表面,而是一片沸騰著的氫組成的“汪洋大海”。所以它們實質上是液態行星。天王星,海王星這兩顆遙遠的行星稱為遠日行星,是在望遠鏡發明以後才被發現的。它們擁有主要由分子氫組成的大氣,通常有一層非常厚的甲烷冰、氨冰之類的冰物質覆蓋在其表面上,再以下就是堅硬的岩核。根據上述這一定義,冥王星失去行星地位。
位居太陽系九大行星末席70多年的冥王星,自發現之日起地位就備受爭議。經過天文學界多年的爭論以及本屆國際天文學聯合會大會上數天的爭吵,冥王星終於“慘遭降級”,被驅逐出了行星家族。從此之後,這個遊走在太陽系邊緣的天體將只能與其他一些差不多大的“兄弟姐妹”一道被稱為“矮行星”。
2006年8月24日,根據國際天文學聯合會大會11時通過的新定義,“行星”指的是圍繞太陽運轉、自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀、並且能夠清除其軌道附近區域的天體。按照新的定義,太陽系行星將包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,它們都是在1900年以前被發現的。根據新定義,同樣具有足夠質量、呈圓球形,但不能清除其軌道附近其他物體的天體被稱為“矮行星”。冥王星是一顆矮行星。其他圍繞太陽運轉但不符合上述條件的物體被統稱為“太陽系小天體”。
從2006年8月24日11起,新的太陽系八大行星分別是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
新的天文發現不斷使“九大行星”的傳統觀念受到質疑。天文學家先後發現冥王星與太陽系其他行星的一些不同之處。冥王星所處的軌道在海王星之外,屬於太陽系外圍的柯伊伯帶,這個區域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方。20世紀90年代以來,天文學家發現柯伊伯帶(凱珀帶)有更多圍繞太陽運行的大天體。比如,美國天文學家布朗發現的“2003UB313”,就是一個直徑和質量都超過冥王星的天體。

搜尋系外行星

天體測量法

天體測量法是搜尋太陽系外行星最古老的方法。這個方法是精確地測量恆星在天空的位置及觀察那個位置如何隨著時間的改變而改變。如果恆星有一顆行星,則行星的重力將造成恆星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來,恆星和行星圍繞著它們共同的質心鏇轉。由於恆星的質量比行星大得多,它的運行軌道比行星小得多。

視向速度法

視向速度法利用了恆星在行星重力的作用下在一條微小的圓形軌道上移動這個事實,目標是測量恆星向著地球或離開地球的運動速度。根據都卜勒效應,恆星的視向速度可以從恆星光譜線的移動推導出來。

凌日法

當行星運行到恆星前方的時候,恆星的光芒會相應減弱。光芒減弱的程度取決於恆星和行星的體積。在恆星HD209458的例子中,它的光芒減弱了1.7%。天文學家用凌日法發現了恆星HD209458的行星HD209458b。

脈衝星計時法

通過觀察脈衝星的信號周期以推斷行星是否存在。一般來說,脈衝星的自轉周期,也就是它的信號周期是穩定的。如果脈衝星有一顆行星,脈衝星信號周期會發生變化。

重力微透鏡法

用重力透鏡效應來發現行星的方法。比如行星OGLE-2005-BLG-390Lb就是用這種方法發現的。

相關爭議

就在行星的新定義公布後不久,12名天文學家發表了《抗議冥王星降級請願書》,質疑數百位天文學家通過投票表決的方式讓冥王星降級的做法。按照新的行星定義的第三條來要求,地球可能也會被開除。
抗議冥王星降級請願書
2006年8月31日,12名天文學家聯名在英國《自然》雜誌網路版公開發表了《抗議冥王星降級請願書》,嚴重質疑數百位天文學家通過投票表決的方式讓冥王星離開“行星寶座”的做法。天文學家們還表示,第26屆國際天文學聯合會上對新的行星的定義也不完全準確。他們稱,投票天文學家只占全球天文學家5%,有專家稱“這是個草率的決議”。第26屆國際天文學聯合會會期為10天,很多專家由於經費問題,沒有等到最後投票的時刻已經先行離開,實際參加冥王星地位表決的專家只有幾百人,這樣的投票規模遭到了聯名請願的天文學家的質疑。在請願書中,這些科學家指出,參加布拉格會議投票的天文學家僅僅占全球天文學家的不足百分之五。這樣的比例作出這樣重大的決定實在缺乏說服力。這12名簽名的天文學家包括美國宇航局“新地平線號”負責人阿蘭·斯登、美國行星科學學院的馬克·塞克斯等等。他們還在請願書倡議反對冥王星降級的天文學家繼續簽名。阿蘭·斯登在接受媒體採訪時說:“對該問題的爭論不會因24號得決議停止。因為有來自75個國家2500多位的國際天文學會,只有300人參與了投票。這是個草率的決議,是糟糕的科學。一切都沒有結束。”
運用動力學的標準來定義行星會出新問題
剛剛參加完此次會議回國的北京天文館館長朱進博士向本報記者介紹說,這次國際天文學聯合會的一項很重要的決定,就是把行星和太陽系的其他天體分為三個不同的類別來定義。
行星的定義有三個要求:一是位於圍繞太陽的軌道上;二是有足夠大的質量使其表面達到流體靜力平衡的形狀(近於球形);最後是已經清空了其軌道附近的區域。符合這些要求的也只有1900年前發現的8個行星。相對於表決程式上的欠妥,參加請願的科學家最不能接受的正是新的行星定義。
對於行星定義的第二條,請願的天文學家認為,新的定義運用的是動力學而不是物質本身的特性,這種特性是決定能否成為一顆行星的必要條件。而且這個結果將影響到天文學其他體系的定義,比如恆星、星系、星雲甚至小行星。因為在這些體系的定義中,動力學並不是決定性因素。
地球可能也會被開除
這些天文學家指出,如果按照新定義的第三條,那么像是地球、木星這樣的行星也不符合定義,也要被“開除”。新的定義第三條說,行星要有足夠引力以清空其軌道附近的區域。如果按照這樣的定義,地球、土星、木星它們的軌道之間都有很多的小行星,這樣它們就不能被認為是“清空軌道附近區域”。
除這些簽名的天文學家外,參加表決會議的威廉斯大學天文學家傑·帕薩克弗也仍然堅持冥王星是一顆行星。他說:“這次會議的精神在於對未來科學發現和行為的規範,但不應是對過去的否定。”
洛威爾天文台主任米李斯也表示,他希望的是增加新的行星,而不是排除冥王星。
附:
矮行星的定義:
a.天體;b.圍繞太陽運轉;c.自身引力足以克服其剛體力而使天體呈圓球狀;d.不能夠清除其軌道附近的其它物體;e.不是衛星。
太陽系內符合這一定義的包括:
穀神星、齊娜(即鬩神星)、鳥神星、妊神星、冥王星、卡戎星總計六顆。
附資料
穀神星:直徑約950公里,平均距日距離約4.2億公里,公轉周期約4.6年。原屬於小行星的範疇。
齊娜:天文編號為2003UB313,齊娜是它的暱稱,直徑在2300到2500公里之間,平均距日距離約160億公里,公轉周期約560年。2003年新發現的天體,正是由於它的發現,導致太陽系天體類別劃分的爭論。(既然冥王星都是行星,那么齊娜就應該成為太陽系的第十大行星)
卡戎:直徑1200公里,圍繞冥王星鏇轉,公轉周期等於冥王星的自轉周期為6.4天。雖然卡戎的直徑比穀神星還要大,但它是冥王星的衛星(冥王星與卡戎是圍繞一點共同鏇轉,所以,卡戎又是冥王星的伴星。),所以不屬於矮行星的範圍。
太陽系小天體的定義
a.天體;b.圍繞太陽運轉;c.不符合行星和矮行星的定義。原來的小行星、彗星等全部歸入太陽系小天體的範疇。小行星:asteroid,minorplanet或planetoid。小行星是太陽系內類似行星環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多的天體。
至今為止在太陽系內一共已經發現了約70萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,只有少數這些小行星的直徑大於100千米。到1990年代為止最大的小行星是穀神星,在柯伊伯帶(KuiperBelt)內發現的一些小行星的直徑比穀神星要大,比如2000年發現的伐樓那(Varuna)的直徑為900千米,2002年發現的夸歐爾(Quaoar)直徑為1280千米,2004年發現的2004DW的直徑甚至達1800千米。2003年發現的塞德娜(小行星90377)位於柯伊伯帶以外,其直徑約為1500千米。
根據估計,小行星的數目大概可能會有50萬。最大的小行星直徑也只有1000公里左右,微型小行星則只有鵝卵石一般大小。直徑超過240公里的小行星約有16個。它們都位於地球軌道內側到土星的軌道外側的太空中。而絕大多數的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶。其中一些小行星的運行軌道與地球軌道相交,曾有某些小行星與地球發生過碰撞。
小行星是太陽系形成後的物質殘餘。有一種推測認為,它們可能是一顆神秘行星的殘骸,這顆行星在遠古時代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毀。但從這些小行星的特徵來看,它們並不像是曾經集結在一起。如果將所有的小行星加在一起組成一個單一的天體,那它的直徑只有不到1500公里——比月球的半徑還小。
彗星:除了離太陽很遠時以外,彗星的長長的明亮稀疏的彗尾,在過去給人們這樣的印象,即認為彗星很靠近地球,甚至就在我們的大氣範圍之內。1577年第谷指出當從地球上不同地點觀察時,彗星並沒有顯出方位不同:因此他正確地得出它們必定很遠的結論。彗星屬於太陽系小天體。每當彗星接近太陽時,它的亮度迅速地增強。對離太陽相當遠的彗星的觀察表明它們沿著被高度拉長的橢圓運動,而且太陽是在這橢圓的一個焦點上,與克卜勒第一定律一致。彗星大部分的時間運行在離太陽很遠的地方,在那裡它們是看不見的。只有當它們接近太陽時才能見到。大約有40顆彗星公轉周期相當短(小於100年),因此它們作為同一顆天體會相繼出現。
歷史上第一個被觀測到相繼出現的同一天體是哈雷彗星,牛頓的朋友和捐助人哈雷(1656一1742年)在1705年認識到它是周期性的。它的周期是76年。歷史記錄表明自從公元前240年也可能自公元前466年來,它每次通過太陽時都被觀測到了。它在1986年被觀測到通過。離太陽很遠時彗星的亮度很低,而且它的光譜單純是反射陽光的光譜。當彗星進入離太陽8個天文單位以內時,它的亮度開始迅速增長並且光譜急劇地變化。科學家看到若干屬於已知分子的明亮譜線。發生這種變化是因為組成彗星的固體物質(彗核)突然變熱到足以蒸發並以叫做彗發的氣體雲包圍彗核。太陽的紫外光引起這種氣體發光。彗發的直徑通常約為105千米,但彗尾常常很長,達108千米或1天文單位。
科學家估計一般接近太陽距離只有幾個天文單位的彗星將在幾千年內瓦解。公元1066年,諾曼人入侵英國前夕,正逢哈雷彗星回歸。當時,人們懷有複雜的心情,注視著夜空中這顆拖著長尾巴的古怪天體,認為是上帝給予的一種戰爭警告和預示。後來,諾曼人征服了英國,諾曼統帥的妻子把當時哈雷彗星回歸的景象繡在一塊掛毯上以示紀念。中國民間把彗星貶稱為“掃帚星”、“災星”。像這種把彗星的出現和人間的戰爭、饑荒、洪水、瘟疫等災難聯繫在一起的事情,在中外歷史上有很多。彗星是在扁長軌道(極少數在近圓軌道)上繞太陽運行的一種質量較小的雲霧狀小天體。

太陽系

行星水星金星地球火星木星土星天王星海王星
矮行星穀神星冥王星妊神星鳥神星鬩神星
衛星月球火星的衛星;小行星衛星木星的衛星;土星的衛星
天王星的衛星;海王星的衛星;冥王星的衛星;鬩衛一
太陽系小天體(小行星祝融型小行星;阿波希利型小行星;近地小行星;主帶小行星
半人馬小行星;海王星外天體
太陽系小天體(彗星掠日彗星周期彗星;無周期彗星
太陽系小天體(流星體流星雨流星隕石黃道光;黃道塵

天文學分類導航

天文學,是研究宇宙空間天體的學科。主要通過觀測天體發射到地球的輻射,發現並測量它們的位置、探索它們的運動規律、研究它們的物理性質、化學組成、內部結構、能量來源及其演化規律。”
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