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Pluto

折叠 编辑本段 发现过程

冥王星1894年,美国亚利桑那州的天文学家帕西瓦尔·罗威尔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”。罗威尔计算出了那颗行星的所在位置,然而在他有生之年却未能找到这颗行星。

1916年罗威尔去世后,天文学家克莱德·汤博继续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,就会看到所有的恒星都没有变动,只有被拍摄到的行星会有位置变化,这样就能发现行星和小行星。

多次对冥王星的搜索未能成功,原因是它比人们预计的要暗弱得多。在1919年,天文学家休姆逊曾以摄影方法纪录到冥王星,但其中一张照片中的冥王星像在污点上,在另一张相片中冥王星则靠在明亮的恒星附近,结果没有被发现。

新地平线号探测器拍摄的卡戎与冥王星1930年1月18日与23日,汤博在双子座拍摄两张照片,在这两张照片上发现一个移动的小点,从而发现冥王星。他在同年2月18日公开这项发现。 

2006年8月24日,该行星经在布拉格举行的国际天文联合会(IAU)的讨论,从九大行星行列中排除,正式降格为矮行星,因为在太阳系边缘发现了小行星带,那里许多小行星都比冥王星大。

2014年9月,美国的科学家们聚集到了哈佛·史密森天体物理中心,他们听取了支持和反对恢复冥王星行星称号的声音,最后通过决议希望取消国际天文联合会的决定。哈佛史密森天体物理中心是天文学界非常权威的机构,但是仅仅是美国科学家的一个愿望不能让冥王星重新成为“行星”。这需要在国际天文联合会2015年举行的会议上才能做出决定。

冥王星表面截止到2014年1月,已知冥王星有5颗卫星。冥王星的半径还不是很清楚,JPL(Jet Propulsion Laboratory,喷气推进实验室)的数值1137千米被认为有±8的误差几乎近1%。尽管冥王星和冥卫一的总质量知道得很清楚(这可以通过对冥卫一运行轨道的周期及半径精确测量和开普勒第三定律而确定),但是冥王星和冥卫一分别的质量却很难确定。这是因为要分别求出质量,必须测得更为精确的有关冥王星与冥卫一系统运行时的质心才能确定测量出,但是它们太小而且离我们实在太远,甚至哈勃太空望远镜对此也无能为力。这两颗星质量比可能在0.084到0.157之间。更多的观察正在进行,但是要得到真正精密的数据只有送一艘太空飞行器去那里。

2015年7月14日19:49,“新视野”号探测器抵达冥王星,为人类探索冥王星迈出了新的一步。[2]

折叠 编辑本段 星体特性

折叠 轨道参数

平均半径5.91352×10^9 km(39.956天文单位)

冥王星

偏心率0.24901 公转周期248年197天5.5小时

会合周期366.74天

平均轨道速度4.7490 km/s

轨道倾角17.1449°

近日点4,436,824,613 千米(29.658 340 67 天文单位)

远日点 7,375,927,931 千米(49.305 032 87 天文单位)

公转一周:248年

折叠 物理特性

赤道直径2344 千米

表面积 1700万平方千米

质量1.290×10^22 千克

平均密度 1.1 g/cm^3

表面重力加速度0.6 米/秒^2

自转周期6天9小时17.6分

轴倾角119.61°

星体反照率0.30

逃逸速度1.22 km/s

表面温度

最低 一般 最高

33K 44K 55K

折叠 大气参数

气压0 - 0.01 kPa

氮90%

甲烷10%

折叠 卫星数量

目前已经发现了5颗

折叠 轨道和自转

冥王星的轨道周期是248地球年。他的轨道特征明显的与其它行星不一样,遵循接近圆形轨道,只有很窄部份靠近被称为黄道的其它行星运行平面。相较之下,冥王星的轨道是高度倾斜的(超过17°),并且有着高离心率(椭圆形)。这样高的离心率意味着在某些区域,冥王星会比海王星更靠近太阳。在1989年9月5日,冥王星-卡戎的质心来到近日点 ,而在1979年2月7日至1999年2月11日之间比海王星更靠近太阳。在这段时间,冥王星和海王星最接近的距离是27.960天文单位。

就长远来看,冥王星的轨道其实是混沌的。尽管电脑模拟可以预测数百万年的位置(在时间上向前和向后),但超过李雅普诺夫时间,长达一千万至二千万年的计算是不切实际的: 冥王星有着极难预测的因素,在太阳系中对微小细节也很敏感的不可测量性,会逐渐破坏它的轨道。从现在开始的数百万年,冥王星可能在远日点、近日点,或任何的地点上,而我们是无从预测的。但这并非意味着冥王星本身的轨道是不稳定的,只是以它如今在轨道上的位置,不可能事先预知和确定未来的位置。一些共振和其它的动力学效应维系著冥王星轨道的稳定,得以在行星的碰撞或散射中获得安全

折叠 直径

由于冥王星太暗太小,发现后很长时间不能确定它的大小。最早估计它的直径是6600千米,1949年改为10000千米。1950年,柯伊伯用新建的5米望远镜将其修正为6000千米,1965年又用冥王星掩暗星的方法定出直径的上限为5500千米。1977年发现冥王星表面是冰冻的甲烷,按其反照率测算,冥王星的直径缩小到2700千米。1980年用夏威夷莫纳克亚山上的3.6米红外望远镜测出的冥王星直径在2600~4000千米之间,查龙直径为2000千米,一些天文学家观测指出,冥王星的直径约为2400千米,比月球(3475千米)还小,而查龙直径为1180千米它与冥王星直径之比是2:1,是原九大行星中行星与卫星直径之比最小的。

折叠 星体结构

冥王星冥王星主要可能是由冰所组成的,并且有一个由铁镍岩石混合成的小核,右图为冥王星结构的示意图,不过仍然需要更多的观测数据确认。藉由冥王星的恒星蚀可得知冥王星也有非常稀薄的大气。因为恒星被冥王星遮蔽时,恒星的光并非立刻消失,而是逐渐降低亮度,从降低亮度的情形得知,冥王星的大气分为透明的上层大气和相当不透明的下层大气。据光谱观测的结果,发现冥王星覆盖着甲烷的冰或霜。凯伦则是覆盖着水的霜。所以冥王星的反射能相当大,约达50%。由於距离太阳十分遥远,在冥王星上远望太阳,太阳已经变得像一颗亮星一样了,使得冥王星的表面因为缺乏热辐射源而十分寒冷,温度大约为-240度-220度之间。

冥王星相当黯淡,而且距离较远,因此还没有清晰的表面照片。 要探索冥王星的庐山真面目,只有发射探测太空船接近冥王星才能得知[1]。 

折叠 星体地貌

冥王星的成份还不知道,但它的密度(大约2克/立方厘米)表示:冥王星可能像海卫一一样是由70%岩石和30%冰水混合而成的。地表上光亮的部分可能覆盖着一些固体氮以及少量的固体甲烷和一氧化碳,冥王星表面的黑暗部分的组成还不知道但可能是一些基本的有机物质或是由宇宙射线引发的光化学反应

有关冥王星的大气层的情况知道得还很少,但可能主要由氮和少量的一氧化碳及甲烷组成。大气极其稀薄,地面压强只有少量微帕。冥王星的大气层可能只有在冥王星靠近近日点时才是气体;在其余的冥王星的年份中,大气层的气体凝结成固体。靠近近日点时一部分的大气可能散逸到宇宙中去,甚至可能被吸引到冥卫一上去。冥王星特快任务的计划人想在大气滑凝固时到达冥王星。

折叠 星体温度

2009年有科学家确定,冥王星的大气比以前认为的更加温暖,不过这里的温暖是相对而言。这颗矮行星周围的大气温度非常低,一般是零下292华氏度(-180℃。而冥王星表面温度低达零下364华氏度(零下220摄氏度)2006年它被降级为矮行星,被划归为柯伊伯带天体。柯伊伯带延伸的距离,是太阳到地球的距离的100倍。

折叠 编辑本段 星体命名

在希腊神话中,冥王星(希腊文:哈迪斯Hades)是地底世界(冥界)之神。哈迪斯是宙斯的哥哥,在战胜父亲克洛斯后,负责掌管下界冥土,成为冥王。他的罗马名字是普路同(Pluto)他是地狱和死人的统治者,审判死人给予惩罚。他的妻子是珀耳塞福涅(Persephone),在巡视大地时抢回来的妻子。哈迪斯同时是掌管财富的神,掌管地下埋藏的黄金宝石。

由于冥王星在远离太阳59亿千米的寒冷阴暗的太空中蹒跚前行。因此,人们称其为普鲁托(Pluto),在天文学中是普鲁托英文名字前两个字母PL,又是对冥王星发现有推动之功的美国天文学家洛韦尔(Percival Lowell)姓名的缩写。

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来命名。日本于1930年、东京天文台当初使用“プルートー”("Pluto"的音译),至1943年采纳汉字名称“冥王星”。中国于1933年采用“冥王星”,越南则使用“阎王星”。

但是,国际天文学联合会第26届大会决议通过后,原冥王星的中文译名问题浮出水面:该如何把决议的全部内容正确无误地翻译成中文,并将“矮行星”的信息准确无误地用中文传递。有专家提出:冥王星应改名冥神星。这个名称既保留了英文的Pluto原意,也与“谷神星”、“灶神星”、“鸟神星”等矮行星的命名规则达成了一致,相比之下更为科学,也更为贴切。不过,原冥王星的西文叫法不会改变,需要调整的仅仅是中文译名的问题,这个中文译名亟待中国的天文学名词审定委员会来决定。

折叠 编辑本段 卫星系统

卫星名称发现时间发现者
冥卫一卡戎1978詹姆斯·克里斯蒂
冥卫二尼克斯2005

哈勃太空望远镜

冥王星伴侣搜索队

冥卫三许德拉2005

哈勃太空望远镜

冥王星伴侣搜索队

冥卫四Kerberos2011马克·肖华特 等
冥卫五Styx2012Showalter, M. R. 等

折叠 编辑本段 行星之辩

冥王星自1930年被发现以来,长期被列入太阳系九大行星之列。但是从2000年起,在太阳系边缘、海王星外侧的柯伊伯带中不断发现新天体,其个头越来越大,特别是2005年发现的阋神星,当时被认为比冥王星更大,因为当时估测的冥王星直径只有约2300公里。

“行星”这个说法起源于希腊语,原意指太阳系中的“漫游者”。近千年来,人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星。19世纪后,天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星,使太阳系的“行星”变成了9颗。此后,“九大行星”成为家喻户晓的说法。自从80多年前被发现的那天起,冥王星便与“争议”二字联系在了一起。一是由于其发现的过程是基于一个错误的理论;二是由于当初将其质量估算错了,误将其纳入到了大行星的行列。不过,新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外,属于太阳系外围的柯伊伯带,这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。

1930年美国天文学家汤博发现冥王星,当时错估了冥王星的质量,以为冥王星比地球还大,所以命名为大行星。然而,经过近30年的进一步观测,发现它的直径只有2300公里,比月球还要小,等到冥王星的大小被确认,“冥王星是大行星”早已被写入教科书,以后也就将错就错了。

1998年,曾有建议把冥王星剔除太阳系行星之列,但当年国际天文学联合会(IAU)否决。

2006年8月24日下午,在第26届国际天文联合会通过决议,由天文学家以投票正式将冥王星划为矮行星,自行星之列中除名。

2006年9月7日,国际小行星中心把已知或即将成为矮行星的天体赋与编号,冥王星编号为小行星134340号。

2008年,国际天文联合会再次将冥王星划为类冥天体的原型,为矮行星项下的子分类。

2015年,“新地平线”号首次飞掠冥王星,经此次近距离重新测量冥王星直径,认为过去的估算小了,于是IAU在8月举行大会,冥王星有望回归九大行星。

折叠 编辑本段 星体探测

近看冥王星,地表充满变化。
近距离看冥王星,可看见一些坑洞。
1930年,美国天文学家汤博发现冥王星,当时错估了质量,以为冥王星比地球还大,于是命名为大行星。

20世纪90年代以来,天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。比如,美国天文学家布朗发现的“2003UB313”,就是一个直径和质量都超过冥王星的天体。

进入21世纪,天文望远镜技术的改进,使人们能够进一步对海王星外天体(trans-Neptunian objects)有更深了解。

2002年,被命名为50000 Quaoar(夸欧尔)的小行星被发现,这个新发现的小行星的直径(1280公里)要长于冥王星的直径的一半。

2004年,被命名为90377 Sedna(塞德娜)的小行星的最大直径也达到了1800公里,而冥王星的直径也只不过2320公里左右。就连冥王星的显著特征——它的卫星和大气,也并不是独一无二的,海王星外天体带中的一些小行星也有自己的卫星。

2005年7月9日,新发现了阋神星(厄里斯),是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星,因观测估算比冥王星大,在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”。并曾被传为第十大行星“齐娜”。阋神星的发现更使国际天文学同盟会觉得冥王星应该归入矮行星。

2006年1月17日,美国国家航空暨太空总署发射无人探测船“新地平线号”,预计2015年到达冥王星进行观测。对冥王星及柯伊伯带进行探索任务。在制定这探索计划与发射探测器当时,冥王星是太阳系中唯一一个尚未有人造行星探测器到访的行星,但有点讽刺的是当探测器经过漫长的旅行成功到达目的地前,冥王星已于2006年8月24日被列入为矮行星。

2009年3月,美国伊利诺斯州议会曾经专门就重新恢复冥王星行星资格的议案进行表决,以表示对伊利诺斯人、冥王星的发现者克莱德-汤博的纪念。克莱德-汤博于1930年3月13日发现了这颗冰质天体。其实,关于冥王星地位的争议就一直没有停止过。

2009年,焕然一新的“哈勃”拥有了最新的广角相机三号,相信它能够为科学家们带来更详细的冥王星照片。冥王星并不是那里最大的天体,但它是最近的。

2010年2月4日,美国航天局公布了哈勃太空望远镜2002年到2003年间拍摄的部分冥王星图像。

天文学家们能够发现,冥王星曾经于2000年到2002年间部分区域明显变暗、变红,其中包括南半球,而北半球的某些区域则变得越来越亮。美国加州理工学院天文学家麦克-布朗认为,这些变化可能是由于冥王星上季节变化而引起冰融化和冻结所造成的。据了解,这批照片实际上是由“哈勃”上的老相机所拍摄的。

2015年7月14日,“新视野号”首次飞掠冥王星,让科学家得以一窥冥王星的真面目。之前公布的照片可见冥王星的多元地貌,有高山、沙丘到结冻的浮冰。

2015年12月6日,NASA公布数十年来最清晰的冥王星照片,是由“新视野号”(New Horizon)以最接近冥王星的距离拍摄的。冥王星上有高耸起伏的山脉、沙丘,及结冰的坑洞,还有冰河蜿蜒。[3]

折叠 编辑本段 大面积冰山

美国国家航空航天局2月4日表示,透过“新视野号”太空船所传回的照片和数据进行分析后,科学家们已证实冥王星上存在冰山,不仅横跨距离达几公里,还穿越了尚未正式命名的“Sputnik Planum”冰冷平原地区,整体面积占到人类熟悉的巨大“心形”阴影部分的一半左右[4]

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