为什么冥王星被踢出太阳系星星的行列?

为什么冥王星被踢出太阳系星星的行列?
为什么冥王星被踢出太阳系星星的行列?

为什么冥王星被踢出太阳系星星的行列?
冥王星 冥王星的定义小行星序列号：134340 根据2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议：冥王星被视为是太阳系的“矮行星”,不再被视为大行星.太阳系中有七颗卫星比冥王星大（月球、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四、土卫六和海卫一）. 公转轨道：离太阳平均距离5,913,520,000千米（39.5天文单位） 直径：2274千米 质量：1.27e22千克 罗马神话中,冥王星（希腊人称冥界的首领为Hades哈迪斯）是冥界的首领.这颗行星得到这个名字（而不采纳其他的建议）是由于他离太阳太远以致于一直沉默在无尽的黑暗之中,凑巧的是冥王星(pluto)开头的两字母是发现者Percival Lowell是缩写. 冥王星是在1930年由于一个幸运的巧合而被发现的.一个后来被发现错误的计算“断言”：基于天王星 与海王星的运行研究,在海王星后还有一颗行星.美国亚利桑那州的Lowell天文台的Clyde W. Tombaugh由于不知道这个计算错误,对太阳系进行了一次非常仔细的观察,然而正因为这样,发现了冥王星. 发现了冥王星后,人们很快发现冥王星太小及与其它行星运行轨道有差异.对未知行星(Planet X)的研究还在继续,但没发现任何东西.如果采用了旅行者2号飞船计算出的海王星的质量,那么另一个质量差异就消失了,也就不会有第十颗行星了. 冥王星是唯一一颗还没有太空飞行器访问过的行星.甚至连哈勃太空望远镜也只能观察到它表面上的大致容貌. 很幸运,冥王星有一颗卫星,冥卫一.也是靠着好运气,它才能被发现.这是在1978年,它在向着太阳系内运行时,刚好运行到轨道的边缘时被发现的.所以可能通过冥卫一观察许多冥王星的运行,反之亦然.通过精密计算什么物体什么部分在什么时候被覆盖,以及观察光亮曲线,天文学家能够绘出两个半球光亮区域与黑暗区域的大致地图. 冥王星的半径还不很清楚,JPL（Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室）的数值1137千米被认为有±8的误差,几乎近1％. 尽管冥王星和冥卫一的总质量知道得很清楚（这可以通过对冥卫一运行轨道的周期及半径精确测量和开普勒第三定律而确定）,但是冥王星和冥卫一分别的质量却很难确定.这是因为要分别求出质量,必须测得更为精确的有关冥王星与冥卫一系统运行时的质心才能确定测量出,但是它们太小而且离我们实在太远,甚至哈勃太空望远镜对此也无能为力.这两颗星质量比可能在0.084到0.157之间.更多的观察正在进行,但是要得到真正精密的数据,只有送一艘太空飞行器去那里. 冥王星是太阳系中第二个反差极大的天体（次于土卫八）.探索这些差异的起因是计划中的冥王星特快计划中首要目标之一. 冥王星的轨道十分地反常,有时候比海王星离太阳更近（从1979年1月开始持续到1999年2月）. 冥王星与海王星的共同运动比为3:2,即冥王星的公转周期刚好是海王星的1.5倍.它的轨道交角也远离于其他行星.因此尽管冥王星的轨道好像要穿越海王星的轨道,实际上并没有.所以他们永远也不会碰撞（这里有十分细致的解释）. 就像天王星那样,冥王星的赤道面与轨道面几乎成直角. 冥王星的表面温度知道很不很清楚,但大概在35到45K（-238到-228℃）之间. 冥王星的成份还不知道,但它的密度（大约2克/立方厘米）表示：冥王星可能像海卫一一样是由70％岩石和30％冰水混合而成的.地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分的组成还不知道但可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应. 有关冥王星的大气层的情况知道得还很少,但可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成.大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕.冥王星的大气层可能只有在冥王星靠近近日点时才是气体；在其余的冥王星的年份中,大气层的气体凝结成固体.靠近近日点时一部分的大气可能散逸到宇宙中去,甚至可能被吸引到冥卫一上去.冥王星特快任务的计划人想在大气滑凝固时到达冥王星. 冥王星和海卫一的不寻常的运行轨道以及相似的体积使人们感到在它们俩之间存在着某种历史性的关系.有人曾认为冥王星过去是海王星的一颗卫星,但是现在认为并不是这样.一个更为普遍的学说认为海卫一原本与冥王星一样,自由地运行在环绕太阳的独立轨道上,后来被海王星吸引过去了.海卫一,冥王星和冥卫一可能是一大类相似物体中还存在的成员,其他一些都被排斥进了Oort奥尔特云（Kuiper柯伊伯带外的物质）.冥卫一可能是像地球与月球一样,是冥王星与另外一个天体碰撞的产物. 冥王星可以被非专业望远镜观察到,但是这是不容易的.Mike Harvey的行星天象图可以显示最近冥王星在天空中的方位（以及其他行星）,但是还得靠更为细致的天象图以及几个月的仔细观察才能真正地找到冥王星.由行星程序如“灿烂星河”可以绘制准确的天象图. 2006年8月24日,该行星经布拉格会议讨论,从九大行星行列中排除,正式降格为矮行星. 关于冥王星的行星资格的争论 冥王星刚被发现之时,它的体积被认为有地球的数倍之大.很快,冥王星也作为太阳系第九大行星被写入教科书.但是随着时间的推移和天文观测仪器的不断升级,人们越来越发现当时的估计是一个重大“失误”,因为它的体积要远远小于当初的估计.此外,冥王星（pluto）的行星身份也一直以来成了天文学家们争论的焦点,这也是因为一直以来对行星没有一个具体清楚的定义.尤其,自1992年首次发现“柯伊伯带”（Kuiper Belt）以来,更多关于天文发现加剧了人们其行星资格的争论. 新发现重新引发争论 进入21世纪,天文望远镜技术的改进,使人们能够进一步对海王星外天体（trans-Neptunian objects）有更深了解.2002年,被命名为50000 Quaoar（夸欧尔）的小行星被发现,这个新发现的小行星的直径（1280公里）要长于冥王星的直径的一半.2004年,被命名为90377 Sedna（塞德娜）的小行星的最大直径也达到了1800公里,而冥王星的直径也只不过2320公里. 2005年7月9日,又一颗新发现的的海王星外天体被宣布正式命名为厄里斯（Eris）.根据厄里斯的亮度和反照率推断,它要比冥王星略大.这是1846年发现海王星之后太阳系中所发现的最大天体.尽管当初并没有官方的共识,它的发现者和众多媒体起初都将之称为“第十大行星”.也有天文学家认为厄里斯的发现为重新考虑冥王星的行星地位提供了有力佐证. 就连冥王星的显著特征——它的卫星和大气,也并不是独一无二的,海王星外天体带中的一些小行星也有自己的卫星.而且厄里斯的天体光谱分析也显示它和冥王星有着相似的地表,此外厄里斯也有一个较大的卫星戴丝诺米娅(Dysnomia). 国际天文学联合会（IAU）的决议——开除冥王星行星“星籍” 根据国际天文学联合会2006年8月24日通过的决议,被称为行星（planet）的天体要符合三个主要条件. 1.该天体须位于围绕太阳的轨道之上 2.该天体须有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡（hydrostatic equilibrium）的形状（近于球形） 3.该天体须已经清空了其轨道附近的区域 而冥王星则不符合上述第三条行星标准. 国际天文学联合会进一步决议通过冥王星应该归入矮行星（dwarf planet）之列,而且可以作为尚未命名的一类海王星外天体的原形.在此决议之前,人们也提出了不同的行星方案,其中一些甚至提到除了冥王星外也取消地球水星的行星资格,而另外一些则提议将一些小行星也纳入行星之列. 2006年1月“新地平线”号发射,预计2015年到达冥王星进行观测 九大行星中离太阳最远、质量最小的要算冥王星了.它在远离太阳59亿千米的寒冷阴暗的太空中蹒跚前行,这情形和罗马神话中住在阴森森的地下宫殿里的冥王普鲁托非常相似.因此,人们称其为普鲁托(Pluto),在天文学中是普鲁托英文名字前两个字母,又是对冥王星发现有推动之功的美国天文学家洛韦尔 (Percival Lowell)姓名的缩写. 冥王星是最晚发现的一颗行星,和天王星、海王星的发现相比,冥王星的发现可算得 上“好事多磨”.冥王星的亮度很弱,只有15等,即使在大望远镜拍摄的照片上,它和普通的恒星也没有什么差别,要想在几十万颗星星中找到它,真好比是大海捞针. 在寻找冥王星的工作中,天文爱好者出身的美国天文学家洛韦尔详细计算了这颗未知行星的位置,用望远镜仔细寻找,付出了十几年的心血.直到1916年11月16日,他突然去世. 1925年,洛韦尔的兄弟捐献了一架口径32.5厘米的大视场照相望远镜,性能非常好,为继续搜寻新行星提供了优越的条件. 1929年,洛韦尔天文台台长邀请汤博(Clyde William Tombaugh)加入未知行星的搜索行列.他们一个一个天区地搜索,拍摄了 大量底片,并对每张底片进行细心地检查,工作艰苦、乏味. 1930年1月21日,汤博终于在双子星座的底片中发现了这颗新行星. 质量：0.0024地球质量 半径：1350千米 周期：90465日 轨道半长径：39.87天文单位 轨道偏心率：0.256 轨道倾角：17.1° 冥地距离：5900000000km 奇特的轨道 冥王星在发现之初曾被认为是一颗位于海王星轨道外的行星,但后来的事实证明并非完全如此.譬如,在1979年1月21日～1999年3月14日这段时间,冥王星就比海王星更靠近太阳.这是由于冥王星轨道的偏心率、轨道面对黄道面的倾角都比其它行星大.冥王星在近日点附近时比海王星离太阳还近,这时海王星成了离太阳最远的行星.每隔一段时间,冥王星和海王星会彼此接近,在黄道投影图上两颗行星的轨道交叉.但不必担心它们会碰撞,因为它们的轨道平面并不重合,即使在交叉点附近,它们之间的距离仍然是很大的.它们会像运行于立体交叉公路上的车辆一样,各自飞驰而过. 卫星的发现 1978年7月,美国海军天文台的克里斯蒂在研究冥王星的照片时,偶然发现冥王星小小的圆面略有拉长.他把1970年以来所有的冥王星照片都找出来,结果发现这一现象是有规律地出现的,于是他断定冥王星有一颗卫星.由于冥王星离我们实在太远了,以致在大望远镜里也不能把冥王星和它的卫星分开.这好比气象站的风速计,一根横杆连着两个圆球,在疾风中旋转.从远处看去,两个圆球融成一体,只能察觉出它时圆时扁的变化.冥王星的卫星被命名为查龙(Charon).在希腊神话中查龙是普鲁托的一个役卒,专在冥海上渡亡灵.查龙的公转周期与冥王星的自转周期一样,都是6.39日. 冥王星直径有多大 由于冥王星太暗太小,发现后很长时间不能确定它的大小.最早估计它的直径是6600千米,1949年改为10000千米.1950年,柯伊伯用新建的5米望远镜将其修正为6000千米,1965年又用冥王星掩暗星的方法定出直径的上限为5500千米.1977年发现冥王星表面是冰冻的甲烷,按其反照率测算,冥王星的直径缩小到2700米.1980年用夏威夷莫纳克亚山上的3.6米红外望远镜测出的冥王星直径在2600～4000千米之间,查龙直径为2000千米.近年一些天文学家观测指出,冥王星的直径约为2400千米,比月球(3475千米)还小,而查龙直径为1180千米,它与冥王星直径之比是2:1,是九大行星中行星与卫星直径之比最大的.所以,有人说冥王星和它的卫星更像一个双行星系统. 未知数最多的行星 冥王星发现至今只有60多年,再加上又小又远,是目前大行星中面目最为模糊的一颗.20世纪70年代和80年代是太阳系航天探测的黄金时代,九大行星中已有8颗被行星际探测器近探过,只有冥王星是航天器未涉足的死角.在各种天文书刊中给出的行星参数表上,冥王星这一栏留下的空白最多,即使被列出数据,有不少也被打上问号,表示不准确. 除了一大串未知数外,人们对冥王星的身份也有怀疑.冥王星的直径、质量是行星中最小的,密度为每立方厘米1.8～2.1克,反照率为50%～60%,这同外行星的几颗大卫星很相似.冥卫星究竟是行星还是卫星?或是一颗大的小行星?然而,不管它是什么,作为太阳系遥远边界上的一个天体,它的神秘感对天文学家有很大的吸引力.相信不久的将来,随着探测技术的发展,冥王星将成为行星天文学的热门课题. 有冥外行星吗? 哥白尼提出日心说时,土星是太阳系的边界,后来随着天王星、海王星和冥王星的发现,太阳系边界一次次外延.然而从理论上说,太阳系的范围应比现在的九大行星的范围大干百倍,甚至上万倍.太阳系中是否还存在冥外行星?对此,天文学家做了十分浩繁和艰苦的工作.汤博在发现冥王星后的14年里,一直在用发现冥王星的方法寻找冥外行星.他用闪视比较仪仔细检查了362对底片(这些底片所覆盖的面积大约为全天的70%),从每张底片中寻找可能存在的新行星.他发现了大量新天体,却没有冥外行星.科学家认为冥外行星如果存在,势必会使飞近它的探测器受到摄动,其影响足可以在探测器的运行轨道中反映出来.然而旅行者号探测器在飞越过海王星和冥王星轨道之后,运行正常,没有提供一点点证明未知天体存在的蛛丝马迹.到底有没有冥外行星,目前还是一个待解之谜