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冥王星

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冥王星 Pluto symbol.svg
Pluto animiert 200px.gif
發現
發現者 美國 克萊德·湯博
發現日期 1930年2月18日
編號
MPC編號 134340 Pluto
發音 收聽i英語發音:/ˈplt/
命名依據 普路托
Adjective Plutonian
軌道參數[6]
曆元 J2000
遠日點
  • 7,311,000,000 km
  • 48.871 AU
近日點
  • 4,437,000,000 km
  • 29.657 AU
  • (1989年9月5日)[1]
半長軸
  • 5,874,000,000 km
  • 39.264 AU
離心率 0.244 671 664 (J2000)
0.248 807 66 (平均)[2]
軌道周期
會合周期 366.73天[2]
平均速度 4.7 km/s[2]
平近點角 14.86012204°[4]
軌道傾角
  • 17.151 394°
  • 11.88° to Sun's equator
升交點黃經 110.286 83°
近日點參數 113.763 49°
衛星 5[5]
物理特徵
平均半徑
表面積
  • 1.665×107 km2
  • 0.033 Earths
體積
  • 6.39×109 km3
  • 0.0059  Earths
質量
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
恆星自轉周期
赤道自轉速度 47.18 km/h
轉軸傾角 119.591 ± 0.014° (to orbit)[7]
北極赤經 312.993°[9]
北極赤緯 6.163°[9]
反照率 0.49–0.66 (geometric, varies by 35%)[2][10]
表面溫度 最低 平均 最高
開爾文 33 K 44 K 55 K
視星等 13.65[2]至16.3[11]
(平均15.1)[2]
絕對星等 (H) −0.7[12]
角直徑 0.065" 至 0.115"[2]
大氣
表面氣壓 0.30 Pa(夏季最大值)
成分 甲烷一氧化碳[13]

冥王星,是古柏帶中最大的天體;是已知的直接圍繞太陽的天體中的第10大天體;是在鬩神星後的第二大的已知的矮行星。像其他古柏帶天體,冥王星主要由岩石和冰組成,[14]和相對較小,是月球質量的約1/6的和體積的1/3。它有一個偏心和高度傾斜軌道,距離太陽從30到49天文單位(44-74億公里)。因此,冥王星周期性的比海王星更接近太陽,但是一個與海王星的軌道共振防止天體碰撞。在2014年冥王星距離太陽32.6天文單位

1930年天文學家克萊德·湯博羅威爾天文台觀測到冥王星,後以羅馬神話中的冥王普路托(Pluto)命名,中文意譯為冥王星。冥王星曾經被列為太陽系九大行星中最小的行星,後被降級為矮行星。正式名稱134340號小行星

起初,冥王星被認為是行星,但因其體積小、質量輕、運行軌道不穩定,其行星地位一直有爭議。開始於1977年的小行星凱龍的發現,類似冥王星有偏心軌道無數冰冷的天體被發現。其中最引人注目的是發現於2005年的離散盤天體鬩神星,比冥王星更重27%。後來又發現了許多個和冥王星大小相近的天體,使天文學家重新考慮分類的問題。2006年8月24日,於布拉格舉行的第26屆國際天文聯合會通過第五號決議,正式將冥王星劃為矮行星(dwarf planet)。2008年6月,國際天文聯會將冥王星做為子分類類冥矮行星(Plutoid)的原型[15][16]

發現[編輯]

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,美國麻薩諸塞州天文學家帕西瓦爾·羅威爾亞利桑那州建造了以其名字命名的羅威爾天文台。他試圖在那處搜尋一顆可能存在的新行星,一顆攝動海王星公轉的天體,稱之為「行星X」。羅威爾根據海王星的軌道估算「行星X」的位置,但他有生之年未能找到這顆行星。

1916年羅威爾去世後,天文學家克萊德·湯博繼續在羅威爾天文台進行搜尋,把在同一天空、不同時間拍攝的照片底片,在背後燈光的照射下輪流先後顯示,就會看到所有的恆星都沒有變動,只有被拍攝到的行星會有位置變化,這樣就能發現行星小行星

多次對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,但其中一張照片中的冥王星像在污點上,在另一張相片中冥王星則靠在明亮的恆星附近,結果沒有被發現。

1930年1月18日與23日,湯博在雙子座拍攝兩張照片,在這兩張照片上發現一個移動的小點,從而發現冥王星。他在同年2月18日公開這項發現,在當時的美國引起巨大的反響,這是第一個美國人預言並發現的行星,並登上了全世界報紙的頭條。雖然湯博和Ernest William Brown等天文學家很快就發現這個天體和帕西瓦爾·羅威爾預測的行星X雖然軌道符合,但質量相差甚遠,不過學術界和社會的激動和熱潮使得對該天體地位的懷疑被暫時擱置了。

軌道和自轉[編輯]

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[17]

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[18][19]。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[編輯]

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[20][21][22]。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°[23]

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[22]

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[24]。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[22]

其它因素[編輯]

自轉[編輯]

冥王星的自轉週期,它的一天,相當於6.39地球日[25]。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[26]

較小的體積[編輯]

1988年6月9日,冥王星剛好運行到一顆恆星的前面,根據恆星被遮掩的時間,天文學家們測定冥王星直徑約2344公里,比月球還要小,其質量也只有月球的五分之一。表面積16,650,000 km²,和俄羅斯的面積(17,098,246 km²)差不多大。冥王星是太陽系中已發現的第十大[註 1] 圍繞太陽公轉天體

表面溫度[編輯]

冥王星離太陽極其遙遠,因而在冥王星上看到的太陽,也只是一顆普通的恆星而已。即使是最靠近太陽的時候,它所獲得的太陽光也只有地球的九百分之一,冥王星表面溫度極低(攝氏-234℃到-212℃,絕對溫度43K-61K),低於其衛星凱倫的表面溫度。科學家認為冥王星表面存在「反溫室效應」是造成這種現象的原因。一種理論模型認為,陽光將冥王星表面的冰加熱成為氣體,從而沒有加熱到冥王星的表面[27]

行星地位的爭論[編輯]

地球 鬩衛一 鬩神星 冥衛一 冥王星 鳥神星 妊神星 賽德娜 亡神星 創神星 伐羅那地球、鬩神星、冥王星、鳥神星、妊神星、賽德娜、亡神星、創神星和伐羅那及其衛星的大小比較圖。

冥王星由於尺度小(比其他八大行星小得多)、軌道扁長,許多人對它能不能算一顆真正的行星表示質疑:

  • 其它的一些天體,例如小行星2060(凱倫)的軌道與冥王星十分相似。
  • 太陽系中行星所擁有的衛星中,有7個比冥王星更大,包括月球
  • 海王星外有一沿軌道運行的天體帶——古柏帶。許多天文學家認為,冥王星就是這一軌道帶上最大的天體之一,並相信海王星是最後一顆「真正的」行星。

冥王星因為擁有衛星—冥衛一(凱倫),曾經因此被定義為行星。但天文學家其後相繼發現小行星243(愛達)等部份小行星同樣皆有衛星,所以擁有衛星被認為不再是判定行星的標準。

1999年曾有建議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,國際天文聯合會再次將冥王星劃為類冥矮行星的原型[15],為矮行星項下的子分類。

衛星[編輯]

冥王星、凱倫、尼克斯和許德拉的大小比較

冥王星現有五顆已知的天然衛星

冥衛一名為Charon(凱倫),於1978年被發現。有天文學家認為,它與冥王星形成了一個雙行星系統:它們的質心在冥王星表面以外[28]

2005年5月哈柏太空望遠鏡發現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月哈伯望遠鏡發現了第四顆衛星,臨時命名為P4(S/2011 (134340) 1),為冥王星最小的衛星,直徑大約在13公里到34公里之間[29]

2012年7月再發現第五顆衛星S/2012 P 1,又稱P5[30]。2012年7月2日,冥衛四冥衛五分別獲名Kerberos、Styx[31]

對冥王星的探索[編輯]

美國國家航空暨太空總署在2006年1月19日發射無人探測船新視野號,對冥王星及古柏帶進行探索任務。

在制定這探索計劃與發射探測器當時,冥王星是太陽系中唯一一個尚未有人造衛星探測器到訪的行星,但當探測器經過漫長的旅行成功到達目的地前,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。

東亞各國對冥王星的命名[編輯]

在該星體被發現之後,日本人野尻抱影於1930年以意譯建議命名「冥王星」,東亞多個使用漢字的國家大抵也以冥王星來命名:

  • 日本於1930年,京都天文台就開始用「冥王星」一詞。日本國家天文臺當初使用「プルートー」(「Pluto」的音譯),至1943年採納漢字名稱「冥王星」。
  • 中國於1933年採用「冥王星
  • 南北韓均使用「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。使用國語字來書寫漢越詞產生了一些有關詞彙的來源混淆問題,因為漢語及漢越語同時存在大量的異義同音字。例如「明」與「冥」均書寫成為「minh」,所以「minh」這一字既可解作「明亮」,亦可解作「陰暗」兩個相反的意思。(雖然『冥』一字已經甚少使用)可能正因為這個原因,冥王星的越南語寫法並非如其他同屬漢字文化圈的國家一樣作「Minh Vương Tinh」(冥王星),而是基於佛教和印度教的神「閻羅王」而改稱「Diêm-la Vương Tinh」(閻羅王星)

參見[編輯]


注釋[編輯]

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

參考文獻[編輯]

引用[編輯]

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  4. ^ Williams, J G. Keplerian Elements for Approximate Positions of the Major Planets. [2011-01-12]. 
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  6. ^ HORIZONS Web-Interface for Pluto Barycenter (Major Body=9). JPL Horizons On-Line Ephemeris System. [2012-10-11].  Select "Ephemeris Type: Elements", "Target Body: Pluto Barycenter" and "Center: @Sun".
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刊物文章[編輯]

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  • Henderson, Mark (Oct. 30, 2005). "Pluto may lose status of planet". New Straits Times, p. F17. (英文)
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書籍[編輯]

  • Alan Stern, Jaqueline Mitton: Pluto and Charon. Univ. of Arizona, Tucson 1997, Wiley-VCH, Weinheim 2005 (2. erw. Aufl.). ISBN 0-8165-1840-8, ISBN 3-527-40556-9 (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)

外部連結[編輯]


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