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小行星带

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小行星带
小行星带
小行星带是位于火星木星轨道之间的小行星的密集区域,估计此地带存在着50万颗小行星。关于形成的原因,比较普遍的观点是在太阳系形成初期,由于某种原因,在火星与木星之间的这个空挡地带未能积聚形成一颗大行星,结果留下了大批的小行星。
在太阳系中,除了九颗大行星以外,还有成千上万颗我们肉眼看不到的小天体,它们像九大行星一样,沿着椭圆形的轨道不停地围绕太阳公转。与九大行星相比,它们好像是微不足道的碎石头。这些小天体就是太阳系中的小行星。1876年,提出小行星带空隙区和土星光环狭缝形成的动力学理论(美国刻克伍德)。
 
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产生过程编辑本段回目录

小行星带
小行星带
在太阳系中,除了九大行星以外,在红色的火星和巨大的木星轨道之间,还有成千上万颗肉眼看不见的小天体,沿着椭圆轨道不停地围绕太阳公转。与九大行星相比,它们好像微不足道的碎石头。这些小天体就是太阳系中的小行星。大多数小行星的体积都很小,是些形状不规则的石块。最早发现的“谷神星”“智神星”“婚神星”“灶神星”是小行星中最大的四颗。其中“谷神星”直径约为1000千米,位居老大,老四“婚神星”直径约200千米。除去这“四大金刚”外,其余的小行星就更小了,最小的直径还不足1千米。
 
自从1801年发现第一颗小行星,到20世纪90年代末,已登记在册和编了号的小行星已超过8000颗。据统计,小行星的总数当在50万颗左右。它们中的绝大多数分布在火星和木星轨道之间,与太阳的距离约2.06-3.65的天文单位。这部分区域被称为小行星带。至于小行星带形成的原因,迄今还没有公认的定论。有一种叫“爆炸说”的理论认为:小行星带内原先有一颗与地球、火星不相上下的大行星,后来由于某种现在尚不清楚的原因,这颗大行星发生了爆炸,炸裂的碎片就成了现在的小行星。此外,还有所谓的碰撞说等等。这些假说都从某些方面假说了小行星的起源,但又都存在许多问题难以自圆其说。现在,越来越多的天文学家认为,小行星记载着太阳系行星形成初期的信息,小行星的起源是太阳系起源问题中不可分割的一环。

小行星编辑本段回目录

小行星带
小行星带
小行星,顾名思义,它们的体积都很小。最早发现的“谷神星”(Ceres 1)、“智神星”(Pallas 2)、“婚神星”(Juno 3) 和“灶神星”(Vesta 4)是小行星中最大的四颗,被称为“四大金刚”。“四大金刚”中最大的谷神星直径约为1000千米,最小的婚神星直径约为200多千米;如果能把它们从天上“请”到地球上来,中国的青海省刚好可以让谷神星安家。除去“四大金刚”外,其余的小行星就更小了,据估计,最小的小行星直径还不足1千米。虽然它们的体积比卫星还小得多,但是在太阳系这个家庭中,却要和九大行星论资排辈。
大多数小行星是一些形状很不规则、表面粗糙、结构较松的石块,表层有含水矿物。它们的质量很小,按照天文学家的估计,所有小行星加在一起的质量也只有地球质量的4/10000。这些小行星和它们的大行星同伴一起,一面自转,一面自西向东地围绕太阳公转。尽管拥挤,却秩序井然,有时它们巨大的邻居--木星的引力会把一些小行星拉出原先的轨道,迫使它们走上一条新的漫游道路。在近年对小行星观测中,还发现一个有趣的现象,有些小行星竟然也有自己的卫星。

在1991年以前所获的小行星数据主要是通过基于地面的观测。1991年10月,伽利略号探测器经过951号小行星(Gaspra2017),从而获得了第一张高分辨率的小行星照片。1993年8月,伽利略号又飞经了243号小行星(Ida4005),使其成为第二颗被宇宙飞船访问过的小行星。1997年 6月27日,近地小行星探测器(NEAR)与253号小行星(Mathilde4001)擦肩而过。这次机遇使得科学家们第一次能近距离观察这颗小行星。宇宙探测器经过小行星带时发现,小行星带其实非常空旷,小行星与小行星之间分隔得非常遥远。

2006-08-324日,国际天文学联合会大会投票决议,传统九大行星之一的冥王星被归类为“矮行星” ,不再将其视为行星,从而确认太阳系只有8颗行星。
 

行成原因编辑本段回目录

小行星带
60光年外的小行星带
小行星带的行成原因:
关于小行星的成因,天文学家曾有种种假设。多数人认为,这些数量众多的小行星并不是一个大行星破裂的产物。在太阳系形成初期,由于某种原因,在火星和木星之间的这个空档地带,未能积聚成一颗大行星,而是产生了大批“半成品”——小行星带。现今的小行星带只是当年小行星带的小部分残余。小行星较小,一般未经历千度以上的热过程,所以,作为在太阳系中长期“冷藏”的“化石”,这些小行星上保持着大量的太阳系初期的信息。研究小行星带,对探讨太阳系、行星演化和地球科学都有重要的意义。
 
小行星是指那些也围绕着太阳运转但体积太小而不能称之为行星的天体。最大的小行星直径也只有1000公里左右,微型小行星则只有鹅卵石一般大小。直径超过240公里的小行星约有16个。它们都位于地球轨道内侧到土星的轨道外侧的太空中。而绝大多数的小行星都集中在火星与木星轨道之间的小行星带。其中一些小行星的运行轨道与地球轨道相交,曾有某些小行星与地球发生过碰撞。小行星是太阳系形成后的物质残余。有一种推测认为,它们可能是一颗神秘行星的残骸,这颗行星在远古时代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毁。但从这些小行星的特征来看,它们并不像是曾经集结在一起。如果将所有的小行星加在一起组成一个单一的天体,那它的直径只有不到1500公里——比月球的半径还小。
 
小行星带
小行星带
人们对小行星的所知很多是从研究坠落到地球表面的陨石而来。那些进入地球大气层的小行星称为流星体。流星体高速飞入大气,其表面与空气摩擦产生极高的温度,随之汽化并发出强光,这就是流星。如果流星没有被完全烧毁而坠落到地面,就是陨星。大约92.8%的陨星的主要成分是二氧化硅(也就是普通岩石),5.7%是和镍,其他的陨石是这三种物质的混合物。含石量大的陨星称为陨石,含铁量大的陨星称为陨铁。因为陨石与地球岩石非常相似,所以一般较难辨别。
 
由于小行星是从早期太阳系残留下来的物质,科学家对它们的构成非常感兴趣。宇宙探测器在经过小行星带时发现,小行星带其实非常空旷,小行星与小行星之间的距离非常遥远。1991年以前,人们都是通过地面观测以获得小行星的数据。1991年10月,伽利略号木星探测器访问了951Gaspra小行星,拍摄了第一张高分辨率的小行星照片。1993年8月,伽利略号又飞临243Ida小行星,使其成为第二颗被宇宙飞船访问过的小行星。Gaspra和Ida小行星都富含金属,属于S型小行星。1997年6月27日,NEAR探测器与253Mathilde小行星擦肩而过。这次难得的机会使得科学家们第一次能够近距离地观察这颗富含碳的C型小行星。由于NEAR探测器并不是专用对其进行考察的,这次访问成为至今对它进行的唯一的一次访问。NEAR是用于在1999年1月对Eros小行星进行考察的。天文学家们已经对不少小行星作了地面观察。一些知名的小行星有Toutais、Castalia、Vesta和Geographos等。对于小行星Toutatis、Castalia和Geographos,天文学家是在它们接近太阳时,在地面通过射电观察研究它们的。Vesta小行星是由哈勃太空望远镜发现的。

地理位置编辑本段回目录

小行星在小行星带中的分布
小行星在小行星带中的分布
在火星和木星轨道之间有数量庞大的岩石状小天体,它们被称为小行星带。已被观测到的小行星数目超过7000颗,其中已测定精确轨道并正式编号的有5000多颗。小行星比太阳系九大行星中的任何一个都小,仅有为数很少的几颗大型小行星。约有30颗直径超过200公里。已知最大的一颗是谷神星,直径约935公里,第二大的是智神星,直径535公里。约250颗小行星的直径大于100公里。估计太阳系内有几百万颗巨砾规模的小行星。这些小型小行星或许是大型小行星相互碰撞时形成的,其中少数一些以陨石形式撞击到地球表面。最大的小行星的质量才大到足以使它们在形成之际在自身引力作用下塑造成球形。小行星的亮度缺少有规律变化的事实支持上述假设,因为只有对称形态的天体才能产生有规律的光变化。小行星的自转总是呈现出多种多样的反光表面面积。小行星的外形多种多样。

发现史编辑本段回目录

小行星带
谷神星
谷神星:拉开小行星带的发现史。照片中的谷神星,只是一个非常微弱的亮点。神话中丰收女神的名字ceres被给予了人类发现的第一颗小行星。ceres又被称为谷神星,它的发现拉开了小行星带的发现史谷神星的近影,这颗1000千米直径的星星距离太阳2.77个天文单位,在小行星带中是个大个头儿早在17世纪初,天文学家开普勒就发现,在火星轨道与木星轨道之间,似乎存在一个太阳系行星的“空缺”,这里应该有一个未知的行星存在。1766年,德国提丢斯发现,行星到太阳的距离遵循一定的规律:如果以土星到太阳的距离为100,则水星到太阳的距离为4,金星到太阳的距离为4+3=7,地球到太阳的距离为4+6=10,火星到太阳的距离为4+12=16,木星到太阳的距离为4+48=52,土星到太阳的距离为4+96=100,位置更远的天王星到太阳的距离也大致遵循这个后来被称为“提丢斯定则”的规律。显然,在火星与木星之间少了一颗与距离4+24=28相对应的行星。

当时的天文学家急于发现这颗未知的行星。“提丢斯定则”中的28位置,到地球的距离是火星到地球距离的两倍,而仅为木星到地球的距离的2/5,即使在28位置上的行星的体积与火星相仿(火星直径比地球半径略大),也不难观测到。天文学家因而推测,如果那颗行星的确存在,就只会有一种可能性,即它比火星要小许多。

小行星带神话中丰收女神的名字ceres
神话中丰收女神ceres
19世纪的第一天,即1801年1月1日,意大利天文学家皮茨在观测星空时候偶然发现,有一颗“星星”每天晚上都要改变位置,这当然不可能是恒星了。皮茨连续对它进行了几个星期的观测。遗憾的是,他因病而耽搁了观测,失去了这颗小行星的踪迹。皮茨以古希腊神话中“丰收女神”(Ceres)来命名它,即谷神星。皮茨的发现引起了数学家高斯等人的兴趣,他们根据皮茨仅有的几个观测数据,对谷神星的轨道进行了计算。之后,德国天文学家奥伯斯重新观测到谷神星(它的轨道位置与高斯的预测只差30′的角距离),并且发现了第二颗小行星智神星。随后,1804年,婚神星和灶神星也相继被发现。这些行星因为个头太小,不能和大行星相比,因此被称作小行星。

这以后就掀起了寻找小行星的高潮。越来越精确的星图以及天文摄影的发展,为天文爱好者们捕捉小行星提供了强有力的辅助手段。他们像比赛一样更改自己的发现纪录。赫尔曼.哥德希米德特从法国巴黎咖啡馆的窗户里观望天空,他发现了15颗小行星。乔安.帕利萨借助肉眼和一部标准望远镜就发现了121颗小行星,耐心与坚毅凡人难比。

小行星由于体积微小,因而反射的阳光非常有限,要找到它可不容易。证明小行星存在的唯一办法就是观察它的运动,而它却常常几个月都不动一下。使用拍摄的办法,可以比较准确地留下小行星的痕迹。采用这个办法后,天文学家已经创下了单人发现了386颗小行星的纪录。

水星和木星编辑本段回目录

小行星带
小行星带
火星与木星之间为什么存在小行星带?
因为理论计算,那里应该有一个大行星,于是大家找啊找,就找到了小行星带。小行星带,很可能是大行星爆炸的碎片形成的。

在1772年,德国天文学家波得在他编写的《星空研究指南》一书中总结并发表了6年前由一位德国物理学教授提丢斯提出的一条关于行星距离的定则。定则的主要内容是:取0、3、6、12、24、48、96……这么一个数列,每个数字加上4再用10来除,就得出了各行星到太阳实际距离的近似值。
如水星到太阳的平均距离为(0+4)/10=0.4(天文单位)
金星到太阳的平均距离为(3+4)/10=0.7
地球到太阳的平均距离为(6+4)/10=1.0
火星到太阳的平均距离为(12+4)/10=1.6
照此下去,下一个行星的距离应该是:(24+4)/10=2.8
可是这个距离处没有行星,也没有任何别的天体。波得相信“造物主”不会有意在这个地方留下空白;提丢斯则认为也许是火星的一颗还没有发现的卫星在这个位置上的,但不管怎么说提丢斯——波得定则在“2.8(天文单位)”处出现了间断。当时认识的两颗最远的行星是木星和土星,按照定则的思路继续往外推算,情况是令人鼓舞的,定则给出的数据与实际情况对比如下:

定则给出的数据各行星到太阳的实际距离(天文单位)
水星0.40.387
金星0.70.723
地球1.01.000
火星1.61.524
木星5.25.203
土星10.09.554
定则算出来的那些数据与行星距离十分相似,于是大家开始相信“2.8“那个地方应该有颗大行星补上,波得为此向其他天文学家呼吁,希望共同组织起来寻找这颗“丢失”了的行星。一些热心的天文学家便开始搜索“丢失”的行星,好几年过去了,毫无结果。正当大家有点灰心准备放弃这种漫无边际的搜寻工作时,1781年英国天文学家赫歇耳地无意中发现了太阳系的第七大行星——天王星,令人惊讶的是,天王星与太阳的平均距离为19.2天文单位,和提丢斯-波得定则算出的结果(192+4)/10=19.6竟然符合得好级了。这一下子,定则的地位陡然高涨,几乎所有的人对它都笃信无疑,而且完全相信在“2.8”空缺位置上,一定存在一颗大行星,只是方法不得当,所以才一直没有找到。

小行星带
小行星带

可是很快十多年又过去了,这颗“丢失”的大行星依然杳无音信。直到1801年初,一个惊人的消息从意大利西西里岛传出,那里的一处偏僻天文台的台长皮亚齐在一次常规观测时发现了一颗新天体,经计算它的距离是2.77天文单位,与“2.8”极为近似。新天体因此被认为就是那颗好多人在拚命寻找而一直没有找到的大行星,并被命名为“谷神星”。接着谷神星的直径被测定出来,是700多公里,这可把大家弄糊涂了,怎么不是大个子行星而是小个子行星呢?但令人震惊的事情还在后头,第二年即1802年3月德国医生奥伯斯又在火星与木星轨道之间发现了一颗行星——智神星,除了略小之外,智神星与谷神星相差不多,距离基本一致,接着又发现了第三颗——婚神星和第四颗——灶神星。到最后前前后后发现的小行星总数竟达50万颗之多,它们都集中在火星与木星之间的一个特定区域内,即所谓的“小行星带”,其中心位置正好符合提丢斯——波得定则给出的数据。

为什么大行星变成了50万颗小行星?当时便有人猜测是不是某种人们暂时无法知晓的原因,原本存在的大行星爆炸了?1846年和1930年,海王星和冥王星先后被发现,这两次发现对于提丢斯——波得定则来说都是挫折,比较它们的定则数值与实际距离如下:
定则数值与太阳的实际距离
海王星(384+4)/10=38.830.2
冥王星(768+4)/10=77.239.6

在火星与木星之间存在着数十万颗大小不等,形状各异的小行星,天文学把这个区域称为小行星带。虽然对小行星的研究不过200年的历史,但到目前为止,仅仅是在小行星带中,已确认并命名编号的小行星就有3000多颗,实际存在的小行星数量还要多得多。这些小行星在火星与木星之间形成小行星带,如同一条河流横亘在火星之外。小行星带中,最大的小行星是直径933千米的谷神星。谷神星的个头儿大约是月球的1/5。绝大多数小行星因为体积非常小,向心自有引力不够大,形成不了规则的球形,结果就长成了“土豆”“茄子”等等的奇怪形状。小行星不仅仅分布在小行星带中。前文提到,还有些十分靠近地球的小行星NEOS。还有,在冥王星之外,距离太阳30~100个天文单位,即45~150亿千米的地方的柯伊伯带,是彗星和小行星的”巢穴”,大约隐藏有1亿~100亿颗彗星和7万颗以上的小行星。

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