為什么冥王星擁有一個奇怪的軌道?答案讓科學(xué)家不解
在冥王星被降為矮行星之前,我們一直認(rèn)為我們的太陽系一共有9顆行星。其中8顆行星擁有在一個平面上的幾近圓形的漂亮整齊的軌道。
但是,冥王星,這個奇怪的家伙,卻擁有一個古怪且隨意的軌道。顯然它離太陽太遠(yuǎn)了,以至于沒有什么可以修正它使它變成一個正常的行星該有的的樣子。
首先,以傾角為例,這是天文學(xué)家用來描述行星軌道傾斜度的詞。?相對于太陽系其他行星傾角的平均值,冥王星的軌道角度為 17 度。 這聽起來并不多,但是地球的軌道傾角僅僅是1.5度。事實上,除了冥王星之外的其他行星傾角都十分相似。我們太陽系規(guī)定是這樣,而冥王星卻是那樣。
然后是偏心率。 行星不會以完美的圓形圍繞太陽運(yùn)行,而是以拉伸的橢圓形運(yùn)行。橢圓的拉伸量稱為偏心率。 偏心率為 0 表示是一個規(guī)則的圓,而偏心率為 1 則表示這個軌道拉得太長了,以至于完全處于逃離太陽系。
地球是一個不錯的小行星,偏心率只有0.016。 在其他行星中,最嚴(yán)重的是水星,其偏心率為 0.2。 冥王星呢? 好吧,僅僅稱冥王星是偏心還有待商榷。 冥王星的偏心率為 0.25(換言之,四分之一的軌道完全脫離了圓形),它的軌道伸展地太長了,以至于它在海王星軌道內(nèi)度過了環(huán)太陽周期248 年中的 20 年。
冥王星的軌道很容易不穩(wěn)定,但有時海王星會設(shè)法讓它穩(wěn)定下來。 這兩個行星(至少現(xiàn)在)處在一種稱為共振的狀態(tài)里,其中一個行星軌道的周期是另一個行星軌道周期的簡單數(shù)倍。 在雄偉的海王星和無賴的冥王星的共同作用下,奇怪小行星每度過三年,宏大的巨型行星度過兩年。
在數(shù)百萬年的過程中,這種共振使冥王星的軌道保持規(guī)律(盡管很奇怪)。 但是在外太陽系的很長一段時間中,軌道的情況并不是很穩(wěn)定,在那里我們太陽引力的影響十分微小。 天文學(xué)家并不確定冥王星將在其目前的軌道上停留多久——要使用過去 500 萬年左右的時間數(shù)據(jù)來構(gòu)建準(zhǔn)確的預(yù)測,需要考慮太多的復(fù)雜性。 我們未來遙遠(yuǎn)的后代說不定有一天醒來時會發(fā)現(xiàn)冥王星在群星之間穿行……或者一頭撞向太陽。
像我剛剛說的,冥王星做它想做的任何事。
相關(guān)知識
冥王星(小行星序號:134340 Pluto;天文代號:?,Unicode編碼U+2647),又稱冥神星,是太陽系柯伊伯帶中的矮行星。冥王星是第一顆被發(fā)現(xiàn)的柯伊伯帶天體。冥王星是太陽系內(nèi)已知體積最大、質(zhì)量第二大的矮行星。在直接圍繞太陽運(yùn)行的天體中,冥王星體積排名第九,質(zhì)量排名第十。冥王星是體積最大的海王星外天體,其質(zhì)量僅次于位于離散盤中的鬩神星。與其他柯伊伯帶天體一樣,冥王星主要由巖石和冰組成[13]。相較月球,冥王星僅有月球質(zhì)量的六分之一、月球體積的三分之一。冥王星的軌道離心率及傾角皆較高,近日點為30天文單位(44億公里),遠(yuǎn)日點為49天文單位(74億公里)。冥王星因此周期性進(jìn)入海王星軌道內(nèi)側(cè)。海王星與冥王星因相互的軌道共振而不會碰撞。在冥王星距太陽的平均距離上,陽光抵達(dá)冥王星需時5.5小時。
1930年克萊德·湯博發(fā)現(xiàn)冥王星,并將其視為第九大行星。1992年后在柯伊伯帶發(fā)現(xiàn)的一些質(zhì)量與冥王星相若的冰制天體挑戰(zhàn)了冥王星的行星地位。2005年發(fā)現(xiàn)的鬩神星質(zhì)量甚至比冥王星質(zhì)量多出27%,國際天文聯(lián)合會(IAU)因此在翌年正式定義行星概念。[14]新定義將冥王星排除行星范圍,將其歸類為矮行星(類冥天體)。
冥王星目前已知的衛(wèi)星總共有五顆:冥衛(wèi)一、冥衛(wèi)二、冥衛(wèi)三、冥衛(wèi)四、冥衛(wèi)五。[16]冥王星與冥衛(wèi)一的共同質(zhì)心不在任何一天體內(nèi)部,因此有時被視為一聯(lián)星系統(tǒng)。[17]IAU并沒有正式定義矮行星聯(lián)星,因此冥衛(wèi)一仍被定義為冥王星的衛(wèi)星。
2015年7月14日新視野號探測器成為首架飛掠冥王星的宇宙飛船。[19][20][21]在飛掠的過程中,新視野號對冥王星及其衛(wèi)星進(jìn)行了細(xì)致的觀測。[22][23]發(fā)現(xiàn)冥王星的地貌特征與太陽系八大行星有許相似之處,而且有冰火山與數(shù)千米的山脈佇立于甲烷層與冰凍的氮?dú)馍厦?,冰川溫度可能達(dá)攝氏零下200度以下。新視野號的影像顯示,冥王星地底下可能有由半融化水冰而成的海洋,這意味著地底可能存在熱源。
BY:?Paul M. Sutter
FY:?Yikai
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