冻果果 2018-10-26

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很多事情已经不是以前的样子了,比如太阳系的行星数量。在1930年以来很长的一段时间里,我们一直认为太阳系有九大行星,然后这一切却在2006年发生了改变。曾经的九大行星之一,也就是美国人引以为豪的唯一一颗由美国科学家发现的行星——冥王星,被移除了行星宝座,我们把他定义为矮行星。

失去宝座的冥王星一定很没落,不过他会遇到新的伙伴,更何况人类朋友并没有放弃探索他。而现在,就让我们顺着历史的潮流,听一听冥王星的故事,感受来自遥远柯伊伯带的呼唤。

年轻星匠

  提到一颗星星不得不提它的发现着,而冥王星的发现者克莱德·威廉·汤博,是一个地地道道的美国人,他于1906年出生于伊利诺斯州,后随父母迁往康塞萨斯州。而他,是一个“农民的儿子”。

  家庭的变故并没有消除他对星空的渴望,从小时候在农场上观赏夜空,到叔叔送给他的小型望远镜观测行星,再到他自己做望远镜观察木星和火星,汤博并没有上过大学,但是他从小酷爱天文,虽然我不知晓他遇到了多少困难,但是他并没有放弃过探索!

  功夫不负有心人,汤博一直向罗威尔天文台(是由一名由商人“转行”而来的天文学家罗威尔出资建设的私人天文台,他曾描述“火星运河”并预测了第九大行星的存在,不过在冥王星发现以前,他已经去世)邮寄自己的观察结果,而这些得到了天文台台长维斯托·斯里弗的赏识,1929年,汤博应邀来到这里工作,并参与到新行星的发现工作中(当时称呼它为行星X)。

天文观察是一个非常枯燥的工作,汤博当时通过折射摄星镜拍摄不同日期的同一天区,再通过闪视比较仪分析不同时间的底片,确定天体的亮度和位置变化。简单的说,就是发现不同时间夜空的不同之处。

  在经过长达一年的艰苦寻找,年轻的汤博终于找到了答案。看,那颗行星不在星图上!1930年2月18日,是一个历史时刻的日子。汤博在比较两个星期前拍摄的两张星空图时,发现了一个位置在变动的星体,一个月后,经过确认,罗威尔天文台正式宣布发现了第九大行星,并采纳了一个英国11岁小姑娘的建议用希腊和罗马神话中的冥王Pluto命名。要知道汤博发现冥王星的时候仅仅只有23岁!一个没有文凭,没有受过高等教育的农家弟子。

(图:年轻时候的汤博)

年轻的星匠师获得了巨大的成功,他不仅获得了大学的邀请,后来还当上了大学教授。然而谁能想象出出身并不很好的汤博能有这么大成就,发现新行星是多少天文学家梦寐以求的梦想!

等等,为什么我们这么确定它就是一颗行星?

行星宝座

人类对天文的探索可谓是一个复杂曲折的过程,中国神话中“盘古开天辟地””女娲补天“”共工怒触不周山“乃至”嫦娥奔月“都代表了古代人民的冥思遐想。中国是世界上最早进行天文观测的国家之一,“懿王元年天再旦于郑”就是对周朝年间发生日食的记载古代朝廷都有专门管理天象的官员,把天空的自然现象和皇帝甚至是国家的命运联系在一起。

  从“天圆地方“到”地心说“再到”日心说“,而现在我们认识到了太阳系只是宇宙中的沧海一粟。现代天文学的发展经历了曲折的过程,这个过程中甚至伴随着”权威“们对科学分子们的迫害。

太阳系的行星中,金,木,水,火,土,都是我们耳熟能详的,早在古代人们就观测到了他们(当然还有地球,但是当时人们并不知道地球本质上和它们是一样的)。

下一个转折点来自天王星的发现,英国天文学家家弗里德里希·威廉·赫歇尔(然而他也是个音乐家和作曲家)在1781年3月13日夜晚10点到11点之间发现了一个新的天体,起初他认为这是一颗彗星,后来经过其他天文学家的确认,才发现这是一颗行星!几千年来太阳系的疆界终于扩展了,那时候他已经42岁了。

另外一颗行星海王星是一颗“被算出来的行星“,天文学家们发现天王星的轨道总是偏离”应有路线“,于是预言了第九大行星的存在。1846年9月,天文学家用望远镜在推算出的轨道上看到了当时尚未发现的新行星,这就是海王星(找到海王星的人是德国的伽勒,而推算轨道的人是法国的勒威耶,但是英国的亚当斯也声称推算除了结果)。

然而海王星的发现并不能完整解决天王星带来的问题,科学家们认为海王星外还有一颗行星,于是天文学家们都在尽力寻找这颗海王星之外的位置天体,渴望得到新的伟大发现。而幸运之神把新行星的桂冠赐予了汤博之手,带给了他发现的冥王星。并没有多少人质疑冥王星作为行星的真实性——更何况当时错误估计冥王星质量比地球还要大!

汤博和发现冥王星的望远镜

争议不断

九大行星的格局已经形成,九大行星也就写上了教科书,经老师们辛苦相传,最初似乎没人质疑冥王星的合法性,然而,随着更多的发现,疑点也渐渐浮出水面。

首先是冥王星在不断缩水。

一些统计学家们曾经记录了冥王星发现之前以及发现之后对质量的预测和观测,发现趋势如下图所示:

1984年以后冥王星会消失!

更不可思议的是,冥王星会于2256年重新出现,2392年质量回答道地  球的13倍!

当然这离奇的结果源自天文学家们对冥王星的观测数据不断缩小,发现它的直径只有地球的百分之20,质量不到地球的百分之1,更何况,我们呢在冥王星周围发现了很多和冥王星差不多大小的天体,不,可能比冥王星还要大!

   柯伊伯带是太阳系在海王星轨道(距离太阳约30天文单位)外黄道面附近、天体密集的中空圆盘状区域,这里密布着很多冰封天体柯伊伯带的假说最初是由爱尔兰裔天文学家艾吉沃斯提出。1个天文单位(1 AU)等于地球到太阳的平均距离。

2000年以后随着对柯伊伯带发现的深入,我们在这里发现了更多的天体,其中阋神星,就是它弄下冥王星的“宝座“,因为当时人们认为它比冥王星还要大!

是否接受太阳系的第十大行星?类似于闽冥王星的天体在柯伊伯带是否大量存在?更何况又发现了许多和冥王星相似的天体,它们是否也会成为行星?这样的话太阳系的行星就不是八个或者是九个了,而会成为十几个!

面对这个棘手的问题,2006年的国际天文联合会大会做出了历史性的决定。(图:阋神星效果图)

冥王退位

“行星“一词,从诞生之日起我们一直就这样称呼,可是谁又能想到直到2006年一直没有一个明确的定义?一个天体究竟怎样才能成为行星?然而这一切终于有了答案。

2006年8月24日,捷克首都布拉格,国际天文学联合会(IAU)第26届大会。经过科学家们的投票表决,冥王星被移除了“行星籍“,并赋予了小行星编号——134340.

然而科学家们并没有完全抛弃冥王星,他们把冥王星分类成了另外一种天体——矮行星,并产生了一中以冥王星命名的天体类型——类冥天体。

同时决议的还有行星和矮行星的定义,这一千古疑惑终于有了答案。

行星:1、必须是围绕恒星运转的天体;

2、质量必须足够大,来克服固体引力以达到流体静力平衡的形状(近于球体);

3、必须清除轨道附近区域,公转轨道范围内不能有比它更大的天体。

矮行星:

1.绕着着太阳的公转

2.有足够的质量克服刚体力,使其达到一个近似球体

3.未能清除在近似轨道上的其它小天体

4.不是行星的卫星

由于冥王星不能清楚在近似轨道上的其他小天体,所以冥王星不是行星,我们把它分类为矮行星。

冥王星被移除行星家族一定十分落寞吧,被拒之于曾经属于自己家的家门外。冥王星作为行星与其他八个“兄弟姐妹们”相比有很大不同,质量体积很小,距离太阳遥远却不是一颗气态巨行星,以及偏离的轨道——甚至最近处到达了天王星轨道之内!

所幸的是,他有了新的伙伴——矮行星家族,而且他的降级还代表着他人的升迁!那就是谷神星,也就是小行星1号,曾经是位于火星和木星之间小型带中最大的小行星,而现在,他成为了太阳系内最小的矮行星。

探索冥王

  冥王星成为了矮行星,所以就结束了吗?不,好戏还没有开始。

  由于冥王星距离我们遥远,并且非常的暗,我们并不能观测它的全面貌。那有什么办法呢?没错,发射一艘飞船!

2006年1月19日在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心,新视野号(又译新地平线号)探测器发射升空了!它的目的地正是48亿公里远外的那颗孤独星球——冥王星,此时它还是一颗行星。

经过漫长的飞行,穿越了大半个太阳系,2015年7月14日,新视野号探测器终于掠过冥王星,拍下了历史上珍贵的一组照片。被人没落许久的冥王星的真面目终于浮出了水面!科学家们发现冥王星表面有大气的存在,并在不断逸散令人注意的是它的表面竟然有一块心形区域,该区域被命名为“汤博区”,可能由冰构成(是一氧化碳和甲烷),得益于心形区域的存在,一系列冥王星的表情包流传开来,哈哈!原来冥王星这么可爱。

2015年7月,美国航天局公布的最新数据中,冥王星直径约为2370公里,阋神星直径约为2326公里,也就是说冥王星又成为了最大的矮行星!

新视野号完成了对冥王星的探测,但这并不是结束,它的下一个目标是位于可以伯带的天体2014 MU69。然后它会进入更深的空间,就像他的前辈旅行者1号一样,前往更深更辽阔的宇宙中。

需要提到的是,新视野号探测器带着一份特殊的礼物——冥王星发现者汤博的一点骨灰。嗯,汤博是迄今为止骨灰离开地球最远的人。

一些外国科学家们提出冥王星可能由10亿颗彗星组成,又有人认为冥王星中存在海洋。事实的真相到底是什么,或许,等待我们探索!

新的疆界

探索永远没有尽头,我们对于宇宙的认识仍然是小的不能再小。

一些科学家们相信旅行者1号已经离开了地球。但是很多人认为他离着太阳系的边界还要遥远。

在前面的介绍中,我们最远也仅仅是到达了柯伊伯带,可是柯伊伯带外面是什么?

奥尔特云(Oort Cloud)是一个假设包围着太阳系的球体云团,布满着不少不活跃的彗星。距离太阳约50000~100000个天文单位,里面可能是构成太阳系时候的残余物质。最大半径一亿光年!我们想要穿过奥尔特云,需要花费我们想象不到的时间。

我想说的是一个神奇的天体,叫做塞德娜,小行星编号为90377。塞德娜拥有非常接近椭圆的公转轨道,它的近日点及远日点估计分别约为76天文单位及937天文单位,是天文学家观测到的天体中近日点距离太阳最遥远的一个,它的公转周期是1.2万年,是太阳系最红,最冷的天体之一。有人认为他是来自太阳系外,也有人认为是太阳的伴星造成轨道的高度偏差。   赛德娜想象图

随着科学技术的发展,我们或许有一天会解开谜题。但是,作为青少年的我们是不是需要做些什么?我们应该养成良好的科学素养,多了解一些科学知识(虽然有些人认为这和学习无关),终有一天,我们这些人要去探索太阳系的疆界,寻找宇宙的秘密!

最后,用《朝圣者》中的一段诗句来结尾:

心如朝圣般追寻险境
远离平凡的通途大道
灵魂展翼 直面未知
无所畏惧 追寻梦想
劳其筋骨 饿其体肤
生命中寻求无数个挑战
我们的征途是星辰破晓!