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航向冥王星
2006/01/20 03:08
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經過一再的延遲之後,探測冥王星的「新地平線號 New Horizons」終於出發了,展開了人類探測太陽系最後一顆行星的十年旅程。從一九六○年代開始,人類陸續探測了太陽系中的各個行星,但從未接近冥王星觀測。由於這艘太空船拓展了人類的視野,所以名之為「新地平線」。

通過冥王星之後,「新地平線號」還要穿過凱伯帶(或譯庫柏帶 Kuiper Belt),再花五年的時間觀察凱伯帶小行星。

冥王星顯然不是一顆引人注意的行星,既遙遠,又很小(比月球還小)。它究竟是不是九大行星之一,至今還有爭議。

太陽系的內行星,包括水星、金星、地球和火星,核心都是金屬,主要是鐵和鎳,外層則是岩石,最外面有稀薄的大氣。這類行星叫作類地行星,也就是類似地球的行星。

太陽系外圍的行星,包括木星、土星、天王星和海王星,它們的體積都很大,最核心的部分是岩石,外層大部分以液態氫和液態金屬為主,最外面則有很厚的大氣層。這類行星叫類木行星,也就是類似木星的行星。

可是冥王星就全然不同了,它只是石頭和冰塊的組合。既不像類地行星,又不像類木行星,反而像是凱伯帶中的小行星,只不過比一般的小行星大一點而已。

而且它的軌道很奇怪,有點像彗星一樣,是個偏心橢圓。當它接近太陽的時候,甚至比海王星還接近太陽。下圖的上半部分顯示,它的軌道是傾斜的,不像其他行星的軌道大致在同一個黃道面上。

就因為這些原因,每當有天文學家發現了稍大的小行星,宣稱找到了太陽系第十大行星的時候,就會有人跳出來,再一次的挑戰冥王星,主張把冥王星從九大行星中除名,只剩下八大行星才對。

去年科學家在凱伯帶之外又找到一顆更遙遠的小行星,比冥王星還大,因此又一次宣稱找到了第十顆行星。有的報導說,教科書要重寫了,恐怕言之過早。如果真的「教科書重寫」,說不定是將冥王星除名,而不是改成十大行星呢!

雖然人類發現冥王星已經 75 年了,卻從沒有機會接近觀察它。既然如此,為什麼「新地平線號」不要進入冥王星的軌道,好好研究一番呢?

原因有兩個:第一,為了盡快飛抵冥王星,太空船的速度極快,這麼快的速度是無法進入冥王星軌道的。因為冥王星太小,它的重力很難抓住高速通過的物體。太空船必須花很大的能量來減速,可是太空船又無法載這麼多的燃料。

第二個原因,如果太空船進入了冥王星的軌道,就無法進一步飛往太陽系的邊緣去研究凱伯帶小行星了。除非有更多的燃料來改變太空船的航向,這又是不可能的。(參考「太空鏈球遊戲」)

那麼,凱伯帶小行星有什麼重要,為什麼非要研究它不可呢?

太陽系中除了九大行星之外,還有許多小行星。這些小行星主要分布在三個方。第一個是小行星帶,分布在火星與木星之間。這裡的小行星,它們的構成主要是岩石。

第二個是在海王星的外圍,包括冥王星軌道在內的區域,大約距離太陽 30AU 到 50AU 的地帶(地球到太陽的平均距離為一個 AU),就是所謂的凱伯帶。

第三個是在太陽系的邊緣,大約 5 萬個 AU 到一光年那麼遠的地方,叫作歐特雲(或譯奧特雲 Oort Cloud)。不過歐特雲還是一個理論,人類對它還沒有足夠的了解。

凱伯帶和歐特雲的小行星,由於距離太陽非常遠,所以含有許多冰,沒有蒸發掉,有人形容它們是骯髒的雪球。這些雪球如果受到外力影響而改變軌道,飛向太陽附近,受到太陽幅射的影響,冰塊就會蒸發而噴出氣體和微塵,那就是彗星了。

一般來說,短周期的彗星多來自凱伯帶,長周期的慧星則來自歐特雲。

有些科學家認為太陽系外圍的小行星是太陽系形成後,太陽的熱幅射把太陽系內的星際塵埃吹離太陽,而在太陽的外圍形成了凱伯帶和歐特雲,但似乎未有定論。

無論如何,研究冥王星和凱伯帶小行星,對我們了解太陽系的形成,會有很大幫助。這當然就值得等待十年了。


下圖的上半部顯示冥王星的特異軌道,其中的 N 指的是海王星Neptune,U 是天王星Uranus。 下半部顯示的就是歐特雲的分布。

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7樓.
2006/03/11 04:39
譯名:)

這話說New Horizons在臺灣的譯名,最先看到的是在前年的科學人雜誌上。一開始是寫「新視野」號...

不知為何從去年年底到今年探測船發設,皆以「新地平線」號稱之...若沒看原文還以為它跟新視野是不一樣的任務呢:p


6樓.
2006/03/11 04:30
霍金輻射

>但是黑洞的霍金輻射卻將能量釋出?

>有如太陽風將熱輻射釋出?

>這讓我猜想,不知熱輻射是否是重力的反面 (也就是反重力)?

霍金輻射並不單單僅將能量釋出這個片面之詞那麼簡單,這還牽涉到正、反粒子之間的關係。﹝也就是反物質的存在的說法﹞

二者,熱幅射與重力基本上的關聯並不是說它就是重力的"反重力"...雖然本人物理只學到高中,但至少,這兩者並不是以正、反兩面的關係而有所關聯的....﹝對了,重力也算是粒子,而重力子也有它的反粒子稱為反重力子...﹞

若要知道更多關於霍金輻射的定義或是相關議題,建議可去看《胡桃裡的宇宙》、《霍金─與最終理論的追尋》。談論天文前有些必要的物理原理還是得去知道的^^


5樓. 時和
2006/01/26 17:04
我只是好奇

我仍然在嘗試架構我自己本身看到或是聽到的各個片段的資料,

我也不認為自己一定是對或是錯。

您的<太空鏈球遊戲>很有啟發性,物體會受到重力的吸引,

但是夠大的脫離速度可以擺脫重力,若是脫離速度不夠大,

則物體可能被重力吸引或是在軌道上旋轉。

例如小行星群,或是所謂的凱伯帶。


4樓. 琉璃帳
2006/01/20 17:40
熱幅射是反重力?
熱幅射是反重力?我的物理太差,不懂。看來我要去補習一下。
3樓. 時和
2006/01/20 17:24
熱輻射

過去我以為質量、重力、以及能量是一體的三面,

物質聚集造成重力加大以及溫度(因此是能量)增加。

照理說重力大者會將周遭的物質吸入,因此會更大?

黑洞有如大爆炸前的奇異點,質量、重力、以及能量應該都很大,

因為連光都逃不出去。

但是黑洞的霍金輻射卻將能量釋出?

有如太陽風將熱輻射釋出?

這讓我猜想,不知熱輻射是否是重力的反面 (也就是反重力)?


2樓. 琉璃帳
2006/01/20 15:32
生生不息‧成住壞空

「生生不息」和「成住壞空」是一體兩面。宇宙間的事,很難說一旦如何就不會再如何了。拉大時空尺度到接近無限的時候,誰知道什麼呢?例如黑洞,它真的是一個沒有出路、永無止盡的陷阱?我不敢說。

從科學角度看,目前看來似乎是這樣,但以後的發現會如何也還不定。從哲學或宗教的角度看,我就不相信有絕對的事了。無間地獄眾生都還有成佛的可能,不是嗎?

話說回來。物質會被重力吸引或被幅射吹開,和它的質量有關,很小的物體會被吹走。至於馬頭星雲,目前還有新的恆星在誕生中。以後呢?我不知道。

1樓. 時和
2006/01/20 12:16
太陽的熱幅射

>有些科學家認為太陽系外圍的小行星是太陽系形成後,太陽的熱幅射把太陽系內的星際塵埃吹離太陽,而在太陽的外圍形成了凱伯帶和歐特雲,但似乎未有定論。

我對行星能繞著恆星走,一直有高度興趣。

照理說恆星的引力大,物質會被吸向恆星,

但是太陽風 (太陽的熱幅射) 又會將物質吹離太陽?

物質得聚在一起才能行成星雲,

這麼推來,在星雲成長的初期,應該不會圍繞著恆星?

恆星是在之後才因為重力聚集產生高溫及爆炸後才產生的。

您提到過的馬頭星雲既然已經產生過了恆星,

是否就不可能再產生新的恆星?

不知如此論述恰當否?