太陽系014 ~小行星環帶, 行星群的楚河漢界

太陽系014 ~小行星環帶, 行星群的楚河漢界

11-14-2019

 

提波法則
1766年, 德國年輕人提丢斯 (Johann. D. Titius, 1729 ~ 1796) 研究太陽系時, 發現各行星距離太陽遵循着一個規律。他歸納出一個數学公式來表達:

 

d=(n+4)x0.1, 距離單位是 AU (日地距離天文單位)。 n= 0、3、6、12、24、48...。

 

算出來和實際測量數据頗接近。比如: n=0, 水星, 0.4 對 0.39; n=1, 金星, 0.7 对 0.72.... n=8, 天王星, 19.6 对 19.22 都很準。直到 n=9, 海王星, 38.8 对 30.11 最外面一颗行星誤差大些. 後來發現冥王星的數值39.54 比較接近, 可能也是如此, 才找到冥王星這個傢伙。

 

令提丢斯非常不解的是, 当 n =5 時, 即火星和木星之間, 在那位置, 明明該有顆行星, 怎麽缺了席? 他跑去找德國天文台台長波德 (Johann. E. Bode, 1747 ~ 1826) 討論這事, 没想到老波也有相同疑惑, 而且波德自己也弄了一個類似的公式證明有顆星不見了, 於是他倆合作出新公式, 就成了現今在天文界有名的《提波法則》(Titius - Bode Law)。簡單地說, 該公式表明, 向外延伸, 每個行星距太陽的距離大約是前行星的兩倍。

 

1801年, 意大利天文學家朱塞普‧皮亞齊 (Giuseppe Piazzi, 1746 ~ 1826) 找到一颗星球, 後來被命名為谷神星(Ceres), 也叫穀神星, 它的位置正符合提-波定則。当n=5 時, 所預測出來的離太陽距離約2.8UI, 實際測量是2.77UI, 这時天文界一片譁然, 大家以為終於找到了这顆失落的行星。但仔细一看有些不对勁, 因為和其它行星相比, 它實在太小了些, 直徑只有950公里, 而且不久在那附近陸續又找到不少其它的天体, 包括智神星、婚神星、灶神星, 他们的直徑都在400公里左右, 还有更小些的義神星、韻神星、瑞華星和愛神星…等。總之在这小行星帶內還有無數個大大小小雜亂不堪的碎片, 只好將大一點的歸類為小行星, 或矮行星。於是这小行星環帶就被人類發現了!

 

穀神星(Ceres)

2015年, 曙光號抵達穀神星附近, 並且進行為期3年的觀測, 尤其是對星球表面的歐卡托隕石坑(Occator)進行特別觀測, 因為這個有著2000萬年歷史的撞擊, 有奇怪的異常反光亮點(faculae) 。後來科學家確定, 這些閃亮的物質, 是碳酸鈉鹽類。如果這些鹽類是水份蒸發的結果, 就意味著它曾經是液態水。穀神星或許有地熱, 也有地下海洋。這個星球很可能與其他的太陽系衛星一樣, 有著神秘的地下海洋世界, 我們先前已知的地下海洋分別是木衛二(歐羅巴)、木衛三(加尼美德)、木衛四(卡利斯托)、土衛二(恩希拉達斯), 土衛六(泰坦)和土衛一 (密馬斯), 以及矮行星的冥王星。

 

小行星環帶 (Asteroid Belt)
太陽系中, 在四顆內圍的岩石星和四顆外圍的氣態星之間, 也就是火星和木星之間, 存在一個環狀天体, 叫小行星環帶, 它是一個以橢圓軌道圍繞着太陽轉的星際盤 (Circumstellar Disc)。這行星帶的散布空間非常廣闊, 與太陽距離在2.2 AU到3.2AU (3.3億 到4.8億公里) 之間, 寬度和厚度都在1AU左右。

 

小行星帶的天体數量, 据估計有數百萬顆, 形狀大小不一。最大的是穀神星(Ceres), 直徑達到 950公里。大些的有150多顆, 約有月球的1/4大 (直徑870公里), 这類小行星有的还伴有小衛星。直徑大於100公里的至少有200顆, 不到 1公里大小的約有70萬顆。大小天体之間的平均距離至少100萬公里, 是地球半徑的78倍。天体的体積一般都不大, 引力弱, 密度稀, 人造衛星或探測器穿越其中, 撞上天体的機会渺茫, 不太会造飛行安全问题。

 

小行星的種類大體上包括: C-type, 含碳量高的隕石, 佔75%; S-type, 含矽量高的隕石, 佔15%, 还有M-type, 含鎳鐵金屬, 佔8%...等。

 

伽利略是美國宇航局第一架飛越小行星帶的航天器。 1991~1993年, 伽利略飛過小行星Gaspara和Ida。1995年, 它圍繞木星公轉, 探測木星大氣。於2003年9月21日, 以每18萬公里的時速墜落入木星大氣層, 結束它長達14年的任務。

 

小行星環帶的形成理論

目前有不少假說, 大致可以分為以下幾種:

⑴ 剩餘物質論~即太陽系形成初期, 有一些原始材料沒有被聚成大行星, 分散遺留到今天。

 

⑵ 剝離論~各大行星被彗星或隕石相相撞, 解体分裂產出的。科学家說內岩星扔出較多是 S-type 隕石, 而外氣星則扔出 C-type 隕石。

 

⑶ 擄獲論~外太空飛來的物質, 被行星帶天体阻挡, 而留在那兒, 彼此之間日積月累碰撞摩擦,最後形成碎情和粉末。

 

⑷ 木星光環断裂論, 断裂後散出四周而形成。我認為以上四假說皆有同時發生的可能。

 

这小行星環帶儼然成為內和外各四顆行星群的楚河漢界。科学家估計全部小行星環帶裡的物質聚合起來, 其總重量比月球还小, 又受到木星引力的扰動 (Gravitational Perturbation), 故这些物質本身不可能凝聚成為一顆星球, 因此这地帶成了內圍和外圍兩组星球的垃圾場, 而木星正是這垃圾場的清道夫。

 

然而不知道您有沒有思考过, 這個小行星環或許也是上帝精心設計, 用來保護地球的一道防衛牆? 凡從外太空飛來的大小隕石、彗星、流星都要經过这道牆, 它像水平轉動的電風扇片, 射入的 "粒子" 被扇片打到後, 除了受到这環的引力影響外, 加上因扇片旋轉的離心力, 多朝環外飛去。这道牆不但會大大地減低他们的撞擊力, 撞擊後產生的碎片以及環帶中被撞飛的隕石, 可能絕大部分都外飛, 而且都会被站在門口引力比地球大14 倍的木星清道夫吞掉。

 

總結

想起聖經約伯記中如此記載, 耶和華從旋風中回答約伯說: 「我立大地根基的時候, 你在那裡呢? 是誰定地的尺度? 是誰把準繩拉在其上? 地的根基安置在何處? 地的角石是誰安放的? 你能繫住昴星的結麼? 能解開參星的帶麼? 你能按時領出十二宮麼? 能引導北斗和隨它的眾星麼? 你知道天的定例麼? 能使地歸在天的權下麼?」 (約伯38:4 ~ 33)