Gravity, 重力
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小行星「愛神」(Eros)的近距離外貌,攝於2001年2月14日

小行星太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体。

至今为止在太阳系内一共已经发现了约70万颗小行星,但这可能仅是所有小行星中的一小部分,只有少数这些小行星的直径大于100千米。到1990年代为止最大的小行星是谷神星,但近年在古柏带内发现的一些小行星的直径比谷神星要大,比如2000年发现的伐楼拿(Varuna)的直径为900千米,2002年发现的夸欧尔(Quaoar)直径为1280千米,2004年发现的厄耳枯斯的直径甚至可能達到1800千米。2003年发现的塞德娜(小行星90377)位于古柏带以外,其直径约为1500千米。

根据估计,小型的數目應該有數百萬,而最大型的小行星現在開始重新分類,被定義為矮行星

小行星研究的历史[]

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由左至右:4 維斯妲、1 西瑞斯、月球

1760年有人猜测太阳系内的行星离太阳的距离构成一个简单的数字系列。按这个系列在火星木星之间有一个空隙,这两颗行星之间也应该有一颗行星。18世纪末有许多人开始寻找这颗未被发现的行星。著名的提丢斯-波得定则就是其中一例。当时欧洲的天文学家们组织了世界上第一次国际性的科研项目,在哥达天文台的领导下全天被分为24个区,欧洲的天文学家们系统地在这24个区内搜索这颗被称为“幽灵”的行星。但这个项目没有任何成果。

1801年1月1日晚上,朱塞普·皮亞齊西西里岛巴勒莫的天文台内在金牛座里发现了一颗在星图上找不到的星。皮亚齐本人并没有参加寻找“幽灵”的项目,但他听说了这个项目,他怀疑他找到了“幽灵”,因此他在此后数日内继续观察这颗星。他将他的发现报告给哥达天文台,但一开始他称他找到了一颗彗星。此后皮亚齐生病了,无法继续他的观察。而他的发现报告用了很长时间才到达哥达,此时那颗星已经向太阳方向运动,无法再被找到了。

高斯此时发明了一种计算行星和彗星轨道的方法,用这种方法只需要几个位置点就可以计算出一颗天体的轨道。高斯读了皮亚齐的发现后就将这颗天体的位置计算出来送往哥达。奧伯斯1801年12月31日晚重新发现了这颗星。后来它获得了谷神星这个名字。1802年奥伯斯又发现了另一颗天体,他将它命名为智神星1803年婚神星1807年灶神星被发现。一直到1845年第五颗小行星义神星才被发现,但此后许多小行星被很快地发现了。到1890年为止已有约300颗已知的小行星了。

1890年摄影术进入天文学,为天文学的发展给予了巨大的推动。此前要发现一颗小行星天文学家必须长时间记录每颗可疑的星的位置,比较它们与周围星位置之间的变化。但在摄影底片上一颗相对于恒星运动的小行星在底片上拉出一条线,很容易就可以被确定。而且随着底片的感光度的增强它们很快就比人眼要灵敏,即使比较暗的小行星也可以被发现。摄影术的引入使得被发现的小行星的数量增长巨大。1990年电荷藕合元件摄影的技术被引入,加上计算机分析电子摄影的技术的完善使得更多的小行星在很短的时间里被发现。今天已知的小行星的数量约达70万。

一颗小行星的轨道被确定后,天文学家可以根据对它的亮度和反照率的分析来估计它的大小。为了分析一颗小行星的反照率一般天文学家既使用可见光也使用红外线的测量。但这个方法还是比较不可靠的,因为每颗小行星的表面结构和成分都可能不同,因此对反照率的分析的错误往往比较大。

比较精确的数据可以使用雷达观测来取得。天文学家使用射电望远镜作为高功率的发生器向小行星投射强无线电波。通过测量反射波到达的速度可以计算出小行星的距离。对其它数据(衍射数据)的分析可以推导出小行星的形状和大小。此外,觀測小行星掩星也可以比較精確地推算小行星的大小。

现在也已经有一系列非载人宇宙飞船在一些小行星的附近对它们进行过研究:

  • 1991年伽利略号在它飞往木星的路程上飞过小行星9511993年飞过小行星243
  • 會合-舒梅克號1997年飞过小行星253并于2001年小行星433登陆。
  • 1999年深太空1号在26千米远处飞掠小行星9969
  • 2002年星尘号在3300千米远处飞掠小行星5535

小行星的命名[]

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C-類小行星253 Mathilde

小行星的名字由两个部分组成:前面的一部分是一个永久編號,后面的一部分是一个名字。每颗被证实的小行星先會获得一个永久編號,发现者可以为这颗小行星建议一个名字。这个名字要由國際天文聯會批准才被正式采纳,原因是因为小行星的命名有一定的常规。因此有些小行星没有名字,尤其是在永久編號在上万的小行星。假如小行星的轨道可以足够精确地被确定后,那么它的发现就算是被证实了。在此之前,它會有一个臨時編號,是由它的发现年份和两个字母组成,比如2004 DW。

第一颗小行星是皮亚齐于1801年在西西里岛上发现的,他给这颗星起名为谷神·费迪南星。前一部分是以西西里岛的保护神谷神命名的,后一部分是以那波利国王费迪南四世命名的。但国际学者们对此不满意,因此将第二部分去掉了。因此第一颗小行星的正式名称是小行星1号谷神星。

此后发现的小行星都是按这个传统以罗马或希腊的神来命名的,比如智神星灶神星义神星等等。

但随着越来越多的小行星被发现,最后古典神話的名字都用光了。因此后来的小行星以发现者的夫人的名字、历史人物或其他重要人物、城市、地點、童話人物名字或其它神話裡的神來命名。比如小行星216是按埃及女王克麗歐佩特拉命名的,小行星719阿尔伯特是按阿尔伯特·爱因斯坦命名的,小行星17744是按女演员茱蒂·福斯特命名的,小行星1773是按格林童话中的一个侏儒命名的,小行星145523鹿林是以發現地點台灣中央大學鹿林天文台為名...等等。截至2008年6月27日,已計算出軌道(即獲臨時編號)的小行星共773,780顆(查詢),獲永久編號的小行星共200,083顆(查詢),獲命名的小行星共14,574(查詢)顆。

對於一些編號是1000的倍數的小行星,習慣上以特別重要的人、物來命名。(但偶有例外)例如:

編號為1000的倍數的已命名小行星
1000 皮亞齊
2000 赫歇爾
3000 達文西
4000 喜帕恰斯
5000 國際天文聯會
6000 聯合國
7000 居里
8000 牛頓
9000 HAL(例外)
10000 Myriostos(例外)
15000 CCD
17000 Medvedev(例外)
20000 伐樓拿
21000 百科全書
24000 Patrickdufour
25000 天體測量
31000 Rockchic
33000 Chenjiansheng
50000 夸歐爾
56000 美索不達米亞
59000 Beiguan
60000 Miminko
71000 Hughdowns(例外)
100000 Astronautica

由於永久編號已超過100,000,一些原來應付5位編號的程式便無法支援,因此出現了一些在萬位採用英文字母的編號表示方法,即A=10、B=11……Z=35;a=36……z=61,在此安排下,619,999號以下的小行星仍然可以用5位表示。

部分與華人有關的著名小行星[]

主条目:與華人有關的小行星列表
  • 第一顆在中國土地上發現的小行星:139 瑞華星(Juewa)(發現者J.C. Watson)
  • 第一顆由中國人發現的小行星:1125/3789 中華(China) (發現者張鈺哲,後1125更改為3789)
  • 第一顆以中國人名命名的小行星:1802張衡(Zhang Heng)(發現者紫金山天文台
  • 第一顆以中國地名命名的小行星:2045北京(Peking)(發現者紫金山天文台
  • 第一顆以中國縣名命名的小行星:3611大埔(Dabu)(發現者紫金山天文台
  • 第一顆以台灣人名字命名的小行星:2240蔡(Tsai)(發現者哈佛大學天文台
  • 第一顆以中國太空船名字命名的小行星:8256神舟(Shenzhou)(發現者紫金山天文台
  • 為表揚香港中學生陳易希在發明上的成就命名的小行星:20780陳易希星(Chanyikhei)(發現者LINEAR小組
  • 為表揚香港中學生陳嘉鍵在發明上的成就命名的小行星:23165陳嘉鍵星(Chankakin)(發現者美國麻省理工大學林肯實驗室)
  • 為表揚建國中學學生陳泓任在美國英特爾國際科學與科技展覽會上的成就命名的小行星:23279陳泓任星(Chenhungjen) (發現者美國麻省理工大學林肯實驗室)

小行星的来源[]

File:243 ida.jpg

愛達小行星

一开始天文学家以为小行星是一颗在火星和木星之间的行星破裂而成的,但小行星带内的所有小行星的全部质量比月球的质量还要小。今天天文学家认为小行星是太阳系形成过程中没有形成行星的残留物质。木星在太阳系形成时的质量增长最快,它防止在今天小行星带地区另一颗行星的形成。小行星带地区的小行星的轨道受到木星的干扰,它们不断碰撞和破碎。其它的物质被逐出它们的轨道与其它行星相撞。大的小行星在形成后由于的放射性同位素26Al(和可能的放射性同位素60Fe)的衰变而变热。重的元素如和铁在这种情况下向小行星的内部下沉,轻的元素如则上浮。这样一来就造成了小行星内部物质的分离。在此后的碰撞和破裂后所产生的新的小行星的构成因此也不同。有些这些碎片后来落到地球上成为陨石

小行星的构成[]

通过光谱分析所得到的数据可以证明小行星的表面组成很不一样。按其光谱的特性小行星被分几类:

  • C-小行星:这种小行星占所有小行星的75%,因此是数量最多的小行星。C-小行星的表面含,反照率非常低,只有0.05左右。一般认为C-小行星的构成与碳質球粒隕石(一種石陨石)的构成一样。一般C-小行星多分布于小行星带的外层。
  • S-小行星:这种小行星占所有小行星的17%,是数量第二多的小行星。S-小行星一般分布于小行星带的内层。S-小行星的反照率比较高,在0.15到0.25之间。它们的构成与普通球粒隕石类似。这类陨石一般由硅化物组成。
  • M-小行星:剩下的小行星中大多数属于这一类。这些小行星可能是过去比较大的小行星的金属核。它们的反照率与S-小行星的类似。它们的构成可能与镍-铁陨石类似。
  • E-小行星:这类小行星的表面主要由顽火辉石构成,它们的反照率比较高,一般在0.4以上。它们的构成可能与頑火輝石球粒隕石(另一类石陨石)相似。
  • V-小行星:这类非常稀有的小行星的组成与S-小行星差不多,唯一的不同是它们含有比较多的辉石。天文学家怀疑这类小行星是从灶神星的上层硅化物中分离出来的。灶神星的表面有一个非常大的环形山,可能在它形成的过程中V-小行星诞生了。地球上偶尔会找到一种十分罕见的石陨石,HED-非球粒陨石,它们的组成可能与V-小行星相似,它们可能也来自灶神星。
  • G-小行星:它们可以被看做是C-小行星的一种。它们的光谱非常类似,但在紫外线部分G-小行星有不同的吸收线。
  • B-小行星:它们与C-小行星和G-小行星相似,但紫外线的光谱不同。
  • F-小行星:也是C-小行星的一种。它们在紫外线部分的光谱不同,而且缺乏的吸收线。
  • P-小行星:这类小行星的反照率非常低,而且其光谱主要在红色部分。它们可能是由含碳的硅化物组成的。它们一般分布在小行星带的极外层。
  • D-小行星:这类小行星与P-小行星类似,反照率非常低,光谱偏红。
  • R-小行星:这类小行星与V-小行星类似,它们的光谱说明它们含较多的辉石和橄榄石
  • A-小行星:这类小行星含很多橄榄石,它们,主要分布在小行星带的内层。
  • T-小行星:这类小行星也分布在小行星带的内层。它们的光谱比较红暗,但与P-小行星和R-小行星不同。

过去人们以为小行星是一整块完整单一的石头,但小行星的密度比石头低,而且它们表面上巨大的环形山说明比较大的小行星的组织比较松散。它们更象由重力组合在一起的巨大的碎石堆。这样松散的物体在大的撞击下不会碎裂,而可以将撞击的能量吸收过来。完整单一的物体在大的撞击下会被冲击波击碎。此外大的小行星的自转速度很慢。假如它们的自转速度高的话,它们可能会被离心力解体。今天天文学家一般认为大于200米的小行星主要是由这样的碎石堆组成的。而部分較小的碎片更成為一些小行星的衛星,例如:小行星87便擁有兩顆衛星。

小行星的轨道[]

小行星带的小行星[]

约90%已知的小行星的轨道位于小行星带中;小行星帶是界於火星與木星之間,一個相當寬廣的地帶。谷神星智神星等首先被发现的小行星都是小行星带内的小行星。

火星轨道内的小行星[]

火星轨道内的小行星总的来说分三群:

  • 阿莫尔型小行星群:这一类小行星穿越火星轨道并来到地球轨道附近。其代表性的小行星是1898年发现的小行星433,这颗小行星可以到达离地球0.15天文单位的距离。1900年1931年小行星433来到地球附近时天文学家用这个机会来确定太阳系的大小。1911年发现的小行星719后来又失踪了,一直到2000年它才重新被发现。这个小行星组的命名星小行星1221阿莫尔的轨道位于离太阳1.08到2.76天文单位,这是这个群相当典型的一个轨道。
  • 阿波罗型小行星群:这个小行星群的小行星的轨道位于火星和地球之间。这个组中一些小行星的轨道的偏心率非常高,它们的近日点一直到达金星轨道内。这个群典型的小行星轨道有1932年发现的小行星1862阿波罗,它的轨道在0.65到2.29天文单位之间。小行星69230在仅1.5月球距离处飞略地球。
  • 阿登型小行星群:这个群的小行星的轨道一般在地球轨道以内。其命名星是1976年发现的小行星2062阿登。有些这个组的小行星的偏心率比较高,它们可能从地球轨道内与地球轨道向交。

这些小行星被统称为近地小行星。近年来对这些小行星的研究被加深,因为它们至少理论上有可能与地球相撞。比较有成绩的项目有林肯近地小行星研究计划(LINEAR)、近地小行星追踪(NEAT)和洛维尔天文台近地天体搜索计划(LONEOS)等。 :

在其它行星的轨道上运行的小行星[]

在其它行星轨道的拉格朗日点上运行的小行星被称为特洛伊小行星。最早被发现的特洛伊小行星是在木星轨道上的小行星,它们中有些在木星前,有些在木星后运行。有代表性的木星特洛伊小行星有小行星588小行星11721990年第一颗火星特洛伊小行星小行星5261被发现,此后还有其它四颗火星特洛伊小行星被发现。

土星和天王星之间的小行星[]

土星天王星之间的小行星有一群被称为半人马小行星群的小行星,它们的偏心率都相当大。最早被发现的半人马小行星群的小行星是小行星2060。估计这些小行星是从柯伊伯带中受到其它大行星的引力干扰而落入一个不稳定的轨道中的。

古柏带的小行星[]


外海王星天體及類似天體
  • 海王星內天体(Cis-Neptunian object)
    • 半人馬小行星
    • 海王星特洛伊
  • 海王星外天体(TNOs)a
      • 傳統古柏帶天體(類QB1天體)
      • 共振KBOs
      • 冥族小天體(2:3共振天體)
    • 黃道離散天體(SDOs)
      • 共振SDOs
  • 奥尔特云

a: 在海王星外的矮行星都屬於類冥矮行星(plutoid)

海王星以外的小行星属于古柏带,在这里天文学家们发现了最大的小行星如小行星50000等。

水星轨道内的小行星[]

參看: 水內小行星

虽然一直有人猜测水星轨道内也有一个小行星群,但至今为止这个猜测未能被证实。

小行星的探測[1][]

在進入太空旅行的年代之前,小行星即使在最大的望遠鏡下也只是一個針尖大小的光點,因此它們的形狀和地形仍然是未知的奧秘。

第一次獲得小行星的特寫鏡頭是1971年水手9號拍攝到的傅博斯戴摩斯照片,這兩個小天體雖然都是火星的衛星,但可能都是被火星捕獲的小行星。這些圖像顯示出多數的小行星不規則、像馬鈴薯的形狀。之後的航海家計畫計畫從氣體巨星獲得了更多小衛星的影像。

File:951 Gaspra.jpg

蓋斯普拉是第一個被拍攝到特寫鏡頭的小行星。

第一張真正的小行星特寫鏡頭是由前往木星的太空船伽利略號在1991年飛掠過的蓋斯普拉Gaspra),然後是1993年的艾達和他的衛星載克太Dactyl)。

第一個專門探測小行星的太空計畫是會合-舒梅克號,他在前往愛神星的途中,於1997年拍攝了瑪秀德Mathilde),在完成了軌道環繞探測之後,在2001年成功的降落在愛神星上。

曾經被太空船在其他目地的航程中簡略拜訪過的小行星還有布雷爾Braille)(深空1號於1999年)和安妮法蘭克Annefrank)(星塵號於2002年)。 , 在2005年9月,日本的太空船隼鳥號抵達系川做了詳細的探測,並且可能攜帶回一些樣品回地球。隼鳥號的任務曾遭遇到一些困難,包括三個導輪壞了兩個,使他很難維持對向太陽的方向來收集太陽能。接下來的小行星探測計畫是歐洲太空總署羅塞塔號(已於2004年發射升空),預計在2008年和2010年分探測 Šteins魯特西亞

在2007年美國國家航空暨太空總署發射了黎明號太空船,將要在2011至2015年間環繞穀神星灶神星,還可能延長任務去探測智神星

小行星已經被建議做為未來的地球資源來使用,做為罕見原料的採礦場,或是太空休憩站的修建材料。從地球發射是很笨重和昂貴的材料,未來或許能直接從設在小行星上的太空工廠直接製造和開採。

參考資料[]

  • Kometen und Asteroiden. Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH, Heidelberg 2003 (Sterne und Weltraum Special Nr.2003/2) ISBN 3936278369 (德語)
  • William Bottke, Alberto Cellino, Paolo Paolicchi, Richard P. Binzel (Herausgeber): Asteroids III. Univ. of Arizona Press 2002 (Space Science Series) ISBN 0816522812 (engl.) (英文)
  • Sternenbote: Jahrgang 45/12, Seite 223–234: Die Asteroiden – Dramatik und Schutt im Planetensystem: Gottfried Gerstbach: Artikel im PDF-Format erhältlich: http://www.g.gerstbach.at/papers/Asteroid1202gg.pdf (德語)

als:Asteroid an:Asteroide ar:كويكب ast:Asteroide az:Asteroid be:Астэроід be-x-old:Астэроід bg:Астероид bn:গ্রহাণু br:Asteroidenn bs:Asteroidi ca:Asteroide cs:Asteroid cv:Астероид cy:Asteroid da:Asteroide el:Αστεροειδής eo:Asteroido et:Asteroid eu:Asteroide fa:سیارک fi:Asteroidi gl:Asteroide he:אסטרואיד hr:Asteroidi hu:Kisbolygó id:Asteroid io:Asteroido-zono is:Smástirni it:Asteroide jv:Asteroid ka:მცირე ცთომილები kn:ಕ್ಷುದ್ರ ಗ್ರಹ ksh:Asteroid la:Asteroides lb:Asteroid li:Planetoïed lt:Asteroidas lv:Asteroīds mk:Астероид ms:Asteroid mt:Asterojde nds:Asteroid nl:Planetoïde nn:Asteroide no:Asteroide oc:Asteroïde pam:Asteroid pl:Planetoida pt:Asteroide qu:Puriq quyllurcha ro:Asteroid sah:Астероид scn:Astiròidi sh:Asteroid simple:Asteroid sk:Asteroid sl:Asteroid sq:Asteroidet sr:Астероид su:Astéroid sv:Asteroid sw:Asteroidi ta:சிறுகோள் th:ดาวเคราะห์น้อย tl:Asteroyd tr:Asteroit tt:Asteroidlar uk:Астероїд ur:نجمیہ vec:Asteroide vi:Tiểu hành tinh yi:אסטערויד zh-min-nan:Sió-he̍k-chheⁿ