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第3章 太阳系八大行星和小天体(2)

天王星的体积比地球大65倍,仅次于木星和土星。海王星的体积是地球的57倍。

天王星比地球离太阳远19倍,海王星还要远一些,与太阳的平均距离为45亿千米,每164个地球年绕太阳运行一周。

天王星和海王星就好像一对孪生兄弟,它们不仅有相似的颜色、大小,而且还是由同样的物质构成的,它们都是由氢构成的气态巨行星。

20世纪60年代以来,人类发射了多种多样的行星探测器。其中苏联发射的“金星”号、美国发射的“先锋”号和“麦哲伦”号对金星进行了探测;美国发射的“水手”10号对水星进行了探测;美国发射的“海盗”1号和2号对火星进行了探测;美国发射的“先驱者”10号和11号,“旅行者”1号和2号,对木星、土星、天王星、海王星和已经被开除出行星队伍的冥王星进行了探测;美国发射的“伽利略”号对木星进行了探测。这些直接探测获得了行星世界大量的新信息。30多年来获得的信息,远远超过了人类历史上对行星知识的总和。

被“开除”出行星队伍的冥王星

从“九大行星”到“八大行星”

在长达100多年的时间里,人们都认为太阳系中有“九大行星”,这一划分已经深入人心。但是,在进入21世纪后,这一学说终于划上了句号,其核心就是太阳系中最小的“小弟弟”——冥王星,因为种种考虑因素,最终失去了行星的地位。从此,太阳系中就只有“八大行星”了。

据新华网2006年8月24日报道,国际天文学联合会大会于2006年8月24日投票决定,不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星,而将其列入“矮行星”。许多人感到不解,为什么从儿时起就一直熟知的太阳系“九大行星”概念如今要被重新定义,而冥王星又因何被“降级”?

“行星”这个说法起源于希腊语,原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来,人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星。19世纪后,天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星,使太阳系的“行星”变成了9颗。此后,“九大行星”成为家喻户晓的说法。

不过,新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外,属于太阳系外围的柯伊伯带,这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20世纪90年代以来,天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如,美国天文学家布朗发现的“2003UB 313”,就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。

布朗等人的发现使传统行星定义遭遇巨大挑战。国际天文学联合会大会通过的新行星定义,意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。

大会通过的决议规定,“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体。在太阳系传统的“九大行星”中,只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交,不符合新的行星定义,因此被自动降级为“矮行星”。

冥王星的最初发现

1930年,有一个后来被发现错误的计算“断言”:对天王星和海王星的运行轨迹的研究表明,在海王星的后面可能还有一颗行星。于是,人们就发现了冥王星。

冥王星被发现后,由于它太暗太小,很长时间人们都不能确定它的大小。最早估计它的直径是6600千米。1977年,人们发现冥王星表面是冰冻的甲烷,按照其反射率测算,冥王星的直径缩小到了2700千米。1980年,天文学家又用夏威夷莫纳克亚山上的红外望远镜,测量出冥王星直径在2600千米至4000千米之间。近年来,又有一些科学家经过观测指出,冥王星的直径约为2400千米。

“扫帚星”——彗星

“名声不好”的彗星

彗星,在我国俗称“扫帚星”,它的形状很特别,头部尖尖的,尾部常常是散开的,像一把大扫帚。由于彗星奇特的形态,再加上它来去匆匆,在科学不发达的年代里,人们常常把它和天灾人祸联系起来,认为它是灾祸的前兆,因此有人称它为“妖星”。

其实,彗星也和地球一样,是太阳系的成员之一。许多彗星都沿着扁长的轨道绕太阳运行,人们可以精确地预言它们露面的时间。著名的哈雷彗星就是每隔76年在地球上空出现一次。彗星的出现与天灾人祸毫无关系。

彗星的组成

发育完全的彗星由彗核、彗发和彗尾三部分组成。

彗核是彗星的主要部分,它集中了彗星的大部分质量;

彗核外面包裹着一层像云雾一样的东西,称为“彗发”。这是当彗星比较靠近太阳时,在阳光作用下,由彗核中蒸发出来的气体和微尘组成的。彗核和彗发合称“彗头”。

当彗星更接近太阳时,彗发变大,并在太阳风(从太阳发射出来的一种高能粒子流)和太阳光的压力下,彗发中的气体和微尘被推向后方,形成一条长长的像大扫帚那样的尾巴,叫“彗尾”。因此,彗尾总是背着太阳的,而且彗星离太阳越近,彗尾就越长。

来去匆匆

彗星之所以来去匆匆,与它绕太阳运动的轨道有密切关系。大多数彗星的轨道都是比较扁的椭圆轨道,这种彗星属周期彗星,即绕太阳一周以后,还会周期性的再出现。但是,如果彗星轨道很扁的话,那么彗星轨道上与太阳的远近就有很大差异。在近日点时,距太阳最近,慧尾最长,运动最快;过远日点时,距太阳最远,慧尾最短,甚至没有慧尾,运动最慢。而彗星在过近日点前后,最容易被人们看到,因此,这时彗星在天空运动得最快,慧尾最长,使它看起来来去匆匆。

还有一些彗星轨道是双曲线或抛物线,它们过近日点后就一去不复返了,属于非同期彗星。

彗星在太阳系中飞来飞去,就难免会有碰撞的事情发生,至今仍然有科学家认为,地球上的水就是彗星撞击地球时带来的。科学家们甚至担心,有一天彗星会再次与地球相撞,从而毁灭我们人类,但愿这只是杞人忧天。

太阳系的众多天体

众多的小天体

除了太阳和八大行星之外,太阳系还有许多天体,包括行星的卫星、行星环、小行星、彗星、行星间的尘埃、气体和粒子等星际物质。

在火星和木星的轨道间横亘着一条小行星带,存在着数十万颗大小不等、形态各异的小行星。小行星和行星一样,都诞生自太阳星云,但它们的体积过于微小。

太阳系中的彗星现在已经发现了1600多颗,彗星围绕太阳所做的运动呈奇特的形状变化。大部分彗星都是朝同一方向绕太阳公转,但也有逆向公转的。

太阳系中还有很多数不清的大小流星体,有些流星体是成群的,是彗星瓦解的产物。大流星体会降落在地面成为陨石,这些从天而降的“星星”也许是太阳系赐予我们的礼物,也许有一天,较大的陨石会给我们带来灾难。

震惊世界的通古斯大爆炸

1908年6月30日,俄罗斯西伯利亚中部的通古斯地区发生了一次举世闻名的陨星事件。那天早晨7点左右,通古斯地区上空突然出现了一个比太阳还亮的大火球。火球发出了震耳欲聋的响声,然后以难以想象的速度冲向地面,在通古斯上空8千米处猛烈爆炸,释放出强大的冲击波和高温大火,摧毁了方圆100千米以内的所有房屋的门窗,甚至三五百千米以外的人畜也被击倒在地。2000多平方千米的大森林被烧成了一片焦土。

这是人类有史以来亲眼目睹的一次天然大爆炸。那么,究竟是什么东西在这里爆炸呢?人们进行了长达半个世纪的调查,各种假设与猜测众说纷纭。其中有人认为是来自外星的核动力宇宙飞船因“失事”造成的,也有人认为是陨星的降落造成的,但证据都不足。

谜团的破解

直到1958年,人们才在当地找到含有高达7%的铁和10%的镍的微粒,而地球上的铁矿中镍的含量最高仅有3%,另外还发现一些玻璃、金属等微小粒子。科学家们认为这些物质成分只有彗星及小行星等天体才可能有。

根据这些依据,科学家们认为,这是一颗直径仅60或100米的小行星撞击地球,它落地时约有4万吨重。这样的庞然大物以30千米/秒的速度冲入地球,并与地球上的大气层产生剧烈的摩擦,温度可高达几千至几万摄氏度,从而引发大爆炸。这是人类亲眼见到的一次最大的天外来客袭击地球的事件。

因为爆炸发生在高空,所以没有在地面上造成陨石坑。

一起去看流星雨

流星雨是怎么回事情

在一个晴朗的夜晚,当你仰望星空,突然看到一道移动的闪光划过天际,一颗星星好像脱离了它的同伴,尖啸着坠落,直到消失。过了一会儿,又看到另外一颗,这次比上一个更明亮,而且还带着一条发光的黄色轨迹,整个过程温馨而浪漫。这就是流星雨。

流星雨体积很小,从沙砾到鹅卵石大小。它们以极高的速度——每小时超过26.6万千米的速度闯进地球大气层,燃烧的火球在几千米之外就可以看见。流星越大,持续的时间就越长,火球也越大。所有的流星都是一闪而过的,一秒钟都不到。

流星雨的道理和流星一样。不同的是:流星雨是地球在运行过程中,遇到了一大群宇宙尘粒(流星群)造成的一种现象。

这大群的尘粒(流星群)是怎样形成的呢?

太阳系里有着许多各种各样的小天体,它们各自按照自己的轨道和速度运行。这些小天体有时会发生碰撞。碰撞使得大块的碎裂成一大群小的。或者在碰撞后很多小的聚集成群,好像是许多小朋友相邀结伴同行一样,它们沿着同一轨道运行,形成了流星群。

有的流星群和彗星有很大关系。彗星在运行过程中,由于内部气体爆炸,由于太阳压力的作用,或由于和流星体碰撞,彗面逐渐瓦解。瓦解过程中抛出的尘粒逐渐脱离彗星,形成了流星群。例如比拉彗星,根据计算,它在1872年很接近地球,最适合于观测。可是虽经天文工作者用心探寻,都没有发现。但在那一年11月27日的夜里,当地球穿过比拉彗星的轨道时,在欧洲和北美洲的许多地方,都看到了一阵极大的流星雨。这说明比拉彗星已经瓦解了,这一流星群就是由比拉彗星的残骸形成的。

为什么流星雨总是有规律出现

同一个流星雨,差不多总在—年的相同日期内出现,这又是什么道理?

这是因为流星群的尘粒沿着椭圆轨道分布,有一定的公转周期。地球的轨道如果和某一流星群的轨道相交,那么地球至少每年在相同的日期穿过这流星群一次,产生了同一个流星雨。例如,每年8月11日到12日,在英仙座方向出现的流星雨(叫英仙座流星雨),地球上任何地点的观测者每小时都能看到40到50颗流星。这证明英仙座流星群的尘粒是均匀分布在整个轨道上的,因此地球每年穿过流星群时遇到的尘粒数差不多。

另一类流星群,它的尘粒物质大量集中在一起,这一团流星尘粒只有每公转了一周以后,才会重新和地球相遇。例如狮子座流星群,它的公转周期是33年。虽然每年11月14日到20日会出现狮子座流星雨,但在一般年份里,流星雨中出现的流星数很少。只有每过33年才出现一次浓密灿烂的流星雨,像1833年和1866年出现过的那样,有些地方一小时内可以看到几十万颗流星。

到现在为止,发现的流星群已经有500多个了,如著名的天琴座流星群、英仙座流星群、天龙座流星群、狮子座流星群等。大约有15个大流星群已经详细地研究过了。

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