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另类的大行星

（2005年09月10日 11:39:03） 来源：《太空探索》

□作者: 苏　宜

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　　自古以来，人们都知道天上有5颗行星：金、木、水、火、土。望远镜发明之后，天文学家相继发现了天王星、海王星、冥王星，加上地球，并称为太阳系九大行星。虽然一直有人企图寻找第十颗大行星，结果总是没有成功。九大行星成为家喻户晓的常识。但是，近年来，冥王星的大行星地位受到动摇，很多人建议将它开除出九大行星的队伍。其理由何在呢？
　　
　　冥王星与众不同
　　
　　九大行星中，离太阳较近的4个：水、金、地、火，有许多相似的性质，称为类地行星；另外4个较远的：木、土、天、海另属一类，称为类木行星。类地行星体积和质量都比较小、密度比较大，平均密度为水的5.04倍；有坚硬的岩石外壳；没有光环，一共只有3个卫星：地球1个，火星2个，水星和金星没有卫星。类木行星体积和质量都很大，但密度却很小，平均只有水的1.24倍。体积最大的木星比地球大1300多倍。密度最小的土星比水还轻。类木行星都有光环，还有很多卫星：木星61个，土星31个，天王星21个，海王星11个。类木行星都没有坚硬的岩石外壳，大气层下面是液态氢组成的海洋，直达深处的行星内核。类地行星得到太阳的能量比较充沛，温度较高；类木行星因为离太阳远，得到太阳的能量相对微弱，温度很低。在类地行星和类木行星之间，隔着一层相当宽广的小行星带，其中分布着几千万颗小行星，最大的直径1000千米。
　　在九大行星中，最小最远的冥王星，不伦不类，与众不同。冥王星身为大行星，体积却比月亮还小。质量只有水星的1/25。它到太阳的距离是地球到太阳距离的39倍，从它那里反射的太阳光，再传回地球，已经非常微弱。其亮度只相当于700千米远处的一支烛光。冥王星绕太阳公转一圈需要248年，从1930年发现到现在，还没有转到1/3圈。1978年发现冥王星有一颗卫星，取名查龙，直径约为冥王星的一半。冥王星加上查龙，这一对离太阳最远、最小的行星兄弟，如果放置在地球上，单是中国的国土面积就足以承载了。
　　在冥王星的天空中，太阳不再有光焰万丈的气势，变成一个小光点，而查龙卫星比地球上所见的月亮大7倍，高悬于黯淡冷漠的天庭。
　　冥王星的公转轨道也比较特殊。其它八大行星的轨道差不多都在同一个平面上，只有几度的倾角，而冥王星的轨道倾角有17度。轨道偏心率也比较大，以至于一部分冥王星轨道在海王星轨道里头。有时候冥王星离太阳的距离比海王星还近，1979年到1999年就是这样。因为轨道不在同一个平面上，两者没有实际交点，所以不会发生相撞事故。
　　
　　柯伊伯带天体累被发现
　　
　　50年前，美籍荷兰天文学家柯伊伯提出一种见解，认为在冥王星轨道两侧，宽约30亿千米的环状区域里，有10亿～100亿颗以冰为主要成分的彗星绕太阳公转。其中极个别的成员，沿着狭长的椭圆轨道，来到太阳和地球附近，出现长长的尾巴，成为引人注目的“扫帚星”。著名的哈雷彗星就是其中之一。
　　20世纪的最后10年，柯伊伯的见解得到了天文观测的证实。1992年发现了第一个柯伊伯带天体，为了纪念已经去世的柯伊伯，取名1992QB1。至2004年2月，已发现759个。最大的夸阿(Quaoar) 比冥卫还大，是2002年6月发现的。估计直径大于100千米的柯伊伯带天体有10万个。2004年2月17日，传出惊人消息：又发现了一个重量级的柯伊伯带天体，编号2004DW，直径可能超过2000千米，几乎与冥王星相当，不过数据还有待最后证实。
　　现在人们已经清楚地看到，柯伊伯带是太阳系中位于类木行星外面的第二个小天体环带。冥王星和冥卫也是其中的成员。既不类地也不类木的冥王星，不属于大行星的身份已经相当明确了。但是，大多数天文学家和天文爱好者，都不同意开除的主张，维持着九大行星这一家喻户晓的常识。
　　
　　太阳系的边界究竟在哪里？
　　
　　人们过去一直以为，出了冥王星轨道就是太阳系外面的世界了。现在知道，太阳系的物质边界要比冥王星轨道远2000多倍。太阳到地球的平均距离叫天文单位，约合1.5亿千米。冥王星至太阳约39个天文单位。柯伊伯带延伸到离太阳50个天文单位范围。而从太阳发出的太阳风粒子，最远能达到100个天文单位。在这个范围内，太阳风粒子完全笼罩着所有大行星和柯伊伯带天体,分布在一个直径200天文单位的大球中，太阳位于球的中央。太阳物理学家称这个大球为“日球”。这是太阳系物质又一层重要的界限。
　　在离日球边界更远的地方，最后的太阳系物质边界叫奥尔特彗星云。奥尔特是荷兰天文学家，柯伊伯的老师。他最早提出，位于离太阳3万～10万天文单位的区域，分布着约1000亿颗彗星，总质量与地球质量相当，称为奥尔特彗星云。彗星云中的那些更加遥远的小天体，如果偶然有机会改变轨道，经过数千年甚至数万年的长途跋涉，来到太阳和地球附近，也会成为长尾巴的彗星。1997年出现的海尔-波普彗星就属这一类。
　　纵观以上的介绍，我们看到太阳系的物质范围，可分为6重界限：第1重是4颗类地大行星、月球和火星的两个小卫星；第2重是小行星带，分布着几千万个小行星；第3重是4颗类木大行星，携带着120多个小卫星；第4重是包括冥王星和冥卫在内的柯伊伯带天体；第5重是太阳风粒子能到达的区域；最后一重是奥尔特彗星云。如果将大行星们的领地缩小为直径1.2千米的城堡，城堡中央有直径14厘米的火球——太阳。大行星们稀稀落落的环绕在太阳四周：4个小的在里层，只有毫米大小；4个大的在外层，也不过是1～2厘米大小的颗粒。里外两层之间，小行星们像一圈细碎的小粉末。柯伊伯带天体如散乱的尘埃，簇拥在城堡外围，散布在宽约100米的环带中。笼罩城堡的日球，飞舞着无数个太阳风粒子，直径比城堡直径大3倍。远方的奥尔特彗星云如冰晶雾霰，延伸到方圆4000千米处。如果这个城堡建于我国国土中央，那么全中国的领土都是太阳系的物质范围。

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文章作者:苏　宜
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