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。
- 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?