冥王星

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冥王星 Pluto symbol.svg
发现
发现者 美國 克萊德·湯博
发现日期 1930年2月18日
编号
MPC编号 134340 Pluto
发音 收听i英语发音:/ˈplt/
命名依据 普路托
Adjective Plutonian
轨道参数[6]
历元 J2000
远日点
  • 7,311,000,000 km
  • 48.871 AU
近日点
  • 4,437,000,000 km
  • 29.657 AU
  • (1989年9月5日)[1]
半长轴
  • 5,874,000,000 km
  • 39.264 AU
离心率 0.244 671 664 (J2000)
0.248 807 66 (平均)[2]
轨道周期
会合周期 366.73天[2]
平均速度 4.7 km/s[2]
平近点角 14.86012204°[4]
轨道倾角
  • 17.151 394°
  • 11.88° to Sun's equator
升交点黄经 110.286 83°
近日点参数 113.763 49°
卫星 5[5]
物理特征
平均半径
表面积
  • 1.665×107 km2
  • 0.033 Earths
体积
  • 6.39×109 km3
  • 0.0059  Earths
质量
平均密度 2.03 ± 0.06 g/cm3[7]
表面重力

0.658

m/s2(0.067 g
逃逸速度

1.229

 km/s
恒星自转周期
赤道自转速度 47.18 km/h
转轴倾角 119.591 ± 0.014° (to orbit)[7]
北极赤经 312.993°[9]
北极赤纬 6.163°[9]
反照率 0.49–0.66 (geometric, varies by 35%)[2][10]
表面温度 最低 平均 最高
开尔文 33 K 44 K 55 K
视星等 13.65[2]至16.3[11]
(平均15.1)[2]
绝对星等 (H) −0.7[12]
角直径 0.065" 至 0.115"[2]
大气
表面气压 0.30 Pa(夏季最大值)
成分 甲烷一氧化碳[13]

冥王星,曾经被列为太阳系九大行星中最小的行星,后被降级为矮行星。正式名称134340号小行星。1930年天文学家克莱德·汤博罗威尔天文台观测到冥王星,后以羅馬神話中的冥王普路托(Pluto)命名,中文意译为冥王星。

起初,冥王星被认为是行星,但因其体积小、质量轻、运行轨道不稳定,其行星地位一直有争议。后来又发现了数个和冥王星大小相近的天体,使天文学家重新考虑分类的问题。2006年8月24日,于布拉格舉行的第26屆國際天文聯會通过第五號決議,正式將冥王星劃為矮行星(dwarf planet)。2008年6月,国际天文联会将冥王星做為子分類類冥矮行星(Plutoid)的原型[14][15]

發现[编辑]

藝術家筆下的冥王星及衛星凱倫。1930年被發現後冥王星一直被當作行星,至2006年才被歸類為矮行星。

1894年,美国马萨诸塞州天文学家帕西瓦尔·罗威尔亚利桑那州建造了以其名字命名的罗威尔天文台。他试图在那处搜寻一颗可能存在的新行星,一颗摄动海王星公转的天体,称之为「行星X」。罗威尔根据海王星的轨道估算「行星X」的位置,但他有生之年未能找到这颗行星。

1916年罗威尔去世後,天文学家克莱德·汤博继续在罗威尔天文台进行搜寻,把在同一天空、不同时间拍摄的照片底片,在背后灯光的照射下轮流先后显示,就会看到所有的恆星都没有变动,只有被拍摄到的行星会有位置变化,这样就能发现行星小行星

多次对冥王星的搜索未能成功,原因是它比人們預計的要暗弱得多。在1919年,天文學家休姆遜曾以攝影方法紀錄到冥王星,但其中一张照片中的冥王星像在污點上,在另一张相片中冥王星则靠在明亮的恆星附近,结果沒有被發現。

1930年1月18日與23日,汤博在雙子座拍攝兩张照片,在这两张照片上发现一个移动的小点,從而发现冥王星。他在同年2月18日公开这项发现,在当时的美国引起巨大的反响,这是第一个美国人预言并发现的行星,并登上了全世界报纸的头条。虽然汤博和Ernest William Brown等天文学家很快就发现这个天体和帕西瓦尔·罗威尔预测的行星X虽然轨道符合,但质量相差甚远,不过学术界和社会的激动和热潮使得对该天体地位的怀疑被暂时搁置了。

軌道和自轉[编辑]

冥王星的軌道和黃道。
冥王星的軌道—黃道視圖。從"側面"看到的冥王星軌道(紅色)顯示它相對於地球軌道的黃道面有著很大的傾斜。
這張圖顯示冥王星(紅色)和海王星(藍色)在選定日期的相對位置。海王星和冥王的小是以它們在1896年兩這最接近時的距離,依照大小與距離成反比繪製的。

冥王星的軌道週期是248地球年。他的軌道特徵明顯的與其它行星不一樣,遵循接近圓形軌道,只有很窄部份靠近被稱為黃道的其它行星運行平面。相較之下,冥王星的軌道是高度傾斜的(超過17°),並且有著高離心率橢圓形)。這樣高的離心率意位著在某些區域,冥王星會比海王星更靠近太陽。在1989年9月5日,冥王星-凱倫質心來到近日點 [1],而在1979年2月7日至1999年2月11日之間比海王星更靠近太陽。在這段時間,冥王星和海王星最接近的距離是27.960天文單位[16]

就長遠來看,冥王星的軌道其實是混沌的。儘管電腦模擬可以預測數百萬年的位置(在時間上向前和向後),但超過李雅普諾夫時間,長達一千萬至二千萬年的計算是不切實際的: 冥王星有著極難預測的因素,在太陽系中對微小細節也很敏感的不可測量性,會逐漸破壞它的軌道[17][18]。從現在開始的數百萬年,冥王星可能在遠日點近日點,或任何的地點上,而我們是無從預測的。但這並非意味著冥王星本身的軌道是不穩定的,只是以它現在在軌道上的位置,不可能事先預知和確定未來的位置。一些共振和其它的動力學效應維繫著冥王星軌道的穩定,得以在行星的碰撞或散射中獲得安全。

與海王星的關係[编辑]

冥王星的軌道-極視圖。從上方鳥瞰冥王星的軌道(紅色)顯示比海王星的軌道(淺藍色)更不像圓形(更為橢圓),同時顯示有時會比海王星更靠近太陽。兩者軌道顏色較深的部分顯示它們是位於黃道面的下方。

儘管從上方鳥瞰,冥王星的軌道似乎和海王星的軌道交叉,但這兩個天體從來沒有併排過,因此它們從未碰撞或相互接近過。這有幾個原因: 最簡單的說,可以查看兩者的軌道,它們並未相互交會。當冥王星最接近太陽時,從鳥瞰軌道上看是最接近海王星的時候,但在路徑上卻是離海王星最遠。冥王星的軌道在下方距離海王星的軌道有8天文單位之遙,避免了碰撞[19][20][21]。冥王星軌道的升交點和降交點,穿越黃道面的點,與海王星的相距超過21°[22]

這仍然不足以保護冥王星;來自行星的攝動(特別是海王星)在數百萬年的長時間可能會改變冥王星軌道的拱點(像是軌道進動),所以碰撞還是有可能的。因此,必定還有一些其它的力學或機制在運作中。最重要的是冥王星與海王星之間的2:3平均運動共振:冥王星每繞太陽公轉2圈,海王星則轉了3圈。至少每500年這兩個天體就會回到當初相同的相對位置上,循環又再度開始。這個模式是這樣的,在500年的循環中,冥王星第一次接近近日點時,海王星落後在它的後方超過50° 。在冥王星第二次經過近日點時,海王星在自身的軌道上已經完整繞了一圈半,並且在冥王星前方大約相同的距離上。冥王星和海王星之間最接近的距離仍然超過17天文單位,但是與天王星的距離(11天文單位)卻比海王星更接近[21]

在兩個天體之間的2:3共振是非常穩定的,可以維繫數百萬年之久[23]。這可以阻止它們的軌道產生變化,另一方面這種循環總以相同的方式重複著,所以這兩個天體永遠不會彼此靠得太近。因此,即使冥王星的軌道沒有高度的傾斜,這兩個天體也不會碰撞[21]

其它因素[编辑]

自轉[编辑]

冥王星的自轉週期,它的一天,相當於6.39地球日[24]。如同天王星一樣,它是側躺在軌道面上,有著120°的轉軸傾角,因此它的季節變化非常極端;在至點,有四分之一的表面是持續的白天,同時另外四分之一是持續的黑夜[25]

較小的體積[编辑]

1988年6月9日,冥王星刚好运行到一颗恒星的前面,根据恒星被遮掩的时间,天文学家们測定冥王星直径约2344公里,比月球还要小,其质量也只有月球的五分之一。表面积16,650,000 km²,和俄罗斯的面积(17,098,246 km²)差不多大。冥王星是太阳系中已发现的第十大[註 1] 围绕太阳公轉天体

表面温度[编辑]

冥王星离太陽极其遥远,因而在冥王星上看到的太阳,也只是一颗普通的恒星而已。即使是最靠近太阳的时候,它所获得的太阳光也只有地球的九百分之一,冥王星表面温度极低(摄氏-234℃到-212℃,绝对温度43K-61K),低于其卫星凱倫的表面温度。科学家认为冥王星表面存在“反温室效应”是造成这种现象的原因。一种理论模型认为,阳光将冥王星表面的冰加热成为气体,从而没有加热到冥王星的表面[26]

行星地位的争论[编辑]

地球 阋卫一 阋神星 冥卫一 冥卫二 冥卫三 冥卫四 冥卫五 冥王星 鸟神星 妊卫一 妊卫二 妊神星 赛德娜 小行星225088 创卫一 创神星 亡卫一 亡神星
地球阋神星冥王星鸟神星妊神星赛德娜小行星225088创神星亡神星及其卫星的大小比较图。

冥王星由于尺度小(比其他八大行星小得多)、轨道扁长,许多人对它能不能算一颗真正的行星表示質疑:

  • 其它的一些天体,例如小行星2060(卡戎)的轨道与冥王星十分相似。
  • 太阳系中行星所拥有的卫星中,有7个比冥王星更大,包括月球
  • 海王星外有一沿轨道运行的天体带——柯伊伯带。许多天文学家认为,冥王星就是这一轨道带上最大的天体之一,並相信海王星是最后一颗“真正的”行星。

冥王星因为拥有卫星—冥卫一(卡戎),曾经因此被定义为行星。但天文学家其後相繼发现小行星243(爱达)等部份小行星同样皆有卫星,所以拥有卫星被认为不再是判定行星的標準。

1999年曾有建议把冥王星剔除太陽系行星之列,但當年國際天文聯合會(IAU)否決。2006年8月24日下午,在第26屆國際天文聯合會通過決議,由天文學家以投票正式將冥王星劃為矮行星,自行星之列中除名。

2006年9月7日,國際小行星中心把已知或即將成為矮行星的天體賦與編號,冥王星現編號為小行星134340號。2008年,国际天文聯合会再次将冥王星划为類冥矮行星的原型[14],為矮行星項下的子分類。

卫星[编辑]

冥王星、卡戎、尼克斯和許德拉的大小比較

冥王星现有五颗已知的天然卫星

冥卫一名為Charon(卡戎),於1978年被发现。有天文学家认为,它与冥王星形成了一个双行星系统:它们的质心在冥王星表面以外[27]

2005年5月哈勃太空望远镜發現S/2005 P1及S/2005 P2兩顆冥王星的新衛星,並於翌年6月底的國際天文學合會會議上命名為Nix(尼克斯)Hydra(許德拉)。2011年7月哈勃望远镜发现了第四颗卫星,临时命名为P4(S/2011 (134340) 1),为冥王星最小的卫星,直径大约在13公里到34公里之间[28]

2012年7月再發現第五顆衛星S/2012 P 1,又稱P5[29]。2012年7月2日,冥卫四冥卫五分别获名Kerberos、Styx[30]

对冥王星的探索[编辑]

美国国家航空暨太空總署在2006年1月19日發射無人探測船新视野号,對冥王星及柯伊伯带進行探索任務。

在制定这探索计划與发射探测器當時,冥王星是太阳系中唯一一个尚未有人造卫星探測器到訪的行星,但當探测器經過漫長的旅行成功到达目的地前,冥王星已於2006年8月24日被列為矮行星。當然,冥王星的等級劃分並不會真的影響到探索任務本身。

东亚各国对冥王星的命名[编辑]

在该星体被发现之后,日本人野尻抱影于1930年以意译建议命名「冥王星」,东亚多个使用汉字的国家大抵也以冥王星來命名:

  • 日本於1930年,京都天文台就开始用「冥王星」一词。日本國家天文臺当初使用「プルートー」(“Pluto”的音譯),至1943年採納漢字名稱「冥王星」。
  • 中国於1933年採用「冥王星
  • 南北韩均使用「冥王星(명왕성)」
  • 越南則使用「閻羅王星」(Diêm-la Vương Tinh, 漢喃: Sao Diêm-la Vương)作漢字名。使用国语字来书写汉越词产生了一些有关词汇的来源混淆问题,因为汉语及汉越语同时存在大量的异义同音字。例如“明”与“冥”均书写成为“minh”,所以“minh”这一字既可解作“明亮”,亦可解作“阴暗”两个相反的意思。(虽然‘冥’一字已经甚少使用)可能正因为这个原因,冥王星的越南语写法并非如其他同属汉字文化圈的国家一样作“Minh Vương Tinh”(冥王星),而是基于佛教和印度教的神“阎羅王”而改称“Diêm-la Vương Tinh”(阎羅王星)

參見[编辑]

注釋[编辑]

  1. ^ 小於水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、鬩神星

参考文献[编辑]

腳注[编辑]

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  4. ^ Williams, J G. Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets. [2011-01-12]. 
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其它[编辑]

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  • J. L. Elliot (u. a.): The recent expansion of Pluto's atmosphere. In: Nature. London 2003, 424 (10. Juli), S. 165–168. ISSN 0028-0836ISSN 0028-0836 (英文)
  • Henderson, Mark (Oct. 30, 2005). "Pluto may lose status of planet". New Straits Times, p. F17. (英文)
  • Kaufmann III, William J., "Universe", 2nd Edition, pp.302–303 (英文)
  • Pasachoff, Jay M., and Alex Filippenko, 2007, "The Cosmos: Astronomy in the New Millennium," 3rd Edition. (英文)
  • Chhabra et al., "Prediction of Pluto by Ketakar", Indian Journal of History of Science, 19(1), pp.18–26, 1984 (英文)

外部連結[编辑]

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