為什麼水星也很小卻可以稱為大行星,冥王星卻不行?
謝邀。大行星和矮行星不是用大小來判斷的,而主要在於這麼一條標準:
「已經清空了其軌道附近的區域。 」
也就是說,大行星在其軌道上應該是獨一無二的。以水星來說,水星雖然小,但已經清空了其軌道,軌道上沒有其他天體能夠挑戰水星的大行星地位。
而對於冥王星,其本身只是柯伊伯帶的天體之一。柯伊伯帶是一個海王星軌道外的區域,包含了很多微小的天體,包括冥王星,包括鬩(音戲)神星等一系列星體。而初發現時,鬩神星測得的體積甚至要大於冥王星(新視野號實測後,冥王星比鬩神星僅僅大一圈皮)如果冥王星是行星,那鬩神星也是。如果未來發現更大的柯伊伯帶天梯,那也會被歸為行星行列。因此就確定了上述這條標準,把冥王星掃出了大行星行列。
以為靠定義能簡單明確的把行星區分成截然不同的類型,行星,矮行星,小行星,彗星,或者說以為這個分類本身有多重要...那是因為圖樣圖森破的人類目前掌握的行星樣本實在太有限了
大家都給出了行星(即是原來的「大行星」)的定義了,小可認為,再加上一條,除了體積、直徑大小外,最重要的是行星質量,這才是決定性的物理量。總而言之,冥王星從質量(or 半徑、體積)、軌道偏心率、軌道傾角、雙行星等角度看,都是個異類!
1.質量與體積
天體的直徑相對於它的運行軌道實在太小了,除去行星間引力攝動、行星—衛星間潮汐作用外,基本上都可以看成質點。所以,質量成了它的勢力範圍,也就是引力影響範圍的決定因素。
夠得上行星資格,起碼要把所有的矮行星、大型衛星都比下去,才算得上「太陽系一極」,我們千萬別忘了,太陽系的大衛星可不少,論質量體積,它們很多把矮行星都秒殺了!
如果說太陽是爺爺,各大行星、矮行星、小行星都是伯伯、父親、叔叔的話,衛星們就是孫子輩;
近在眼前——月球,木星的四大伽利略衛星,土星的土衛六,海王星的海衛一,這7個侄兒,都比冥王星大,海衛一擁有與海王星自轉幾乎完全相反的逆行軌道,不可能是天然形成的,普遍認為是被海王星俘獲的柯依伯帶天體,與冥王星非常相似,也比它大!你要把冥王星算作行星,那麼這7個侄兒強烈不服氣!
從木星軌道開始,各種天體的水冰、氨冰、甲烷冰的含量都要遠遠超過內太陽系的硅酸鹽為主的岩石行星,也就是「水分多」;而內太陽系的行星都在距離太陽4 AU範圍內形成,原始太陽的吸積盤的溫度決定了,它們的物質構成必須是熔點較高的硅酸鹽、金屬化合物等,濃縮的都是「乾貨」。
我們看看水星,就半徑而言略小於木衛三(稍微有點尷尬,2439km:2631km),但別忘了,在固態岩石行星中,水星有著僅次於地球(5.515g/cm^3)的第二大平均密度(5.427g/cm^3),質量仍然是木衛三的2.23倍左右!(木衛三的平均密度只有1.936g/cm^3)
同理可知,土衛六的半徑也略大於水星(2575km:2439km),但質量仍然遠遠不及(水星質量是土衛六的2.5倍)。
我們可以做一個思想實驗,如果「上帝之手」把中太陽系、外太陽系的矮行星、大型衛星等天體,放到水星、金星或者地球軌道附近,讓它們接受「高溫」的熏烤(而不是躲在低於-100℃的超低溫下),把大部分水冰、氨冰、甲烷冰揮發掉,質量必然會大大縮水!如此「公平競爭」,更加比不上水星了!
壯哉我大水星!
所以,以質量數據作為劃分標準,行星與最大的衛星之間,仍然「尊卑有序」!至於冥王星,抱歉的很,你只是柯依伯帶中的最大滴小天體,質量還比齊娜(鬩神星)小一點,當然被無情地排除在外!這麼小的質量、引力場,龐大稀疏的活動空間,還怎麼清除軌道上的「多餘小天體」!
2.軌道傾角和偏心率
冥王星與八大行星明顯不在同一個平面,類似的還有鳥神星和鬩神星。離心率太大,明顯不是接近圓形,甚至最接近時,能夠進入海王星軌道以內(只是不在同一個平面,沒有實際的交點);而且,其公轉周期與海王星形成了3:2的軌道共振。很有可能是因為,17.2倍的地球質量的海王星在太陽系演化早期向外遷徙時,強大的引力場橫掃整個柯依伯帶,如同一頭「闖進了瓷器店的大象」,造成了這麼多奇葩軌道。
3.雙行星
冥王星發現不久,曾經一度認為它是大行星:
最早估計它的直徑是6600千米,1949年改為10000千米。
1950年柯伊伯用新建的5米望遠鏡將其修正為6000千米
1965年柯伊伯用冥王星掩暗星的方法定出直徑的上限為5500千米。
1977年發現冥王星表面是冰凍的甲烷,按其反照率測算,冥王星的直徑縮小到2700千米。
雖然天文學家知道了它的塊頭小,但大家念念不忘它有一顆較大的衛星——卡戎(Charon,直徑約1208km,約為冥王星的1/2),所以認為它是大行星。
隨後,陸續有幾十顆小行星發現居然也有的衛星!
第一顆確認的小行星衛星是環繞愛達小行星(243 Ida)運行的Dactyl,於1993年由伽利略號探測器(Galileo probe)趕赴木星的征途中所發現。
目前已發現的小行星衛星分布在小行星帶、特洛伊小行星群、近地小行星群及柯伊伯帶。
其中,90號休神星(Antiope)則是雙重小行星的例子,而在2000年發現它實際上包括兩顆幾乎同樣大小互繞著的小行星,平均直徑大約是88公里和84公里,在質量上的差異小於2.5%!這兩顆都在小行星的500強名單上,為兩個相等星體環繞共同中心運行。
林神星和它的兩個較小且相似的雙胞胎衛星羅穆樂斯((87) Sylvia I Romulus)及雷摩斯((87) Sylvia Ⅱ Remus)則是第一組確認的屬於三元小行星(asteroid trio)的特殊案例。
以衛星與其行星的大小之比而論,卡戎是太陽系裡最大的衛星。冥王星的質量大約只是卡戎的10倍左右,而地球的質量卻是月球的81倍,木星質量約為它的最大衛星——木衛三的12,821倍!
此外,卡戎自身的引力大到足以使它呈球形,而冥王星和卡戎的共同重心位於外空間里,並不位於冥王星內部。這些特徵使許多天文學家認為,冥王星與卡戎更像是一個雙星系統,彼此是平等的伴星關係,而不是行星與衛星的關係。
這樣一來,最最「公正廉明、明鏡高懸」的天文學家,果斷而迅速地將冥王星貶謫!
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2016-03-22
順便略談地月系的月球
一、
地球與月球,這是最特殊的天體關係;兩者既不是(or既有)簡單的行星—衛星,也不是(or又有)冥王星—卡戎那樣的雙行星關係。
如果只看共同質量中心,位於地球半徑3/4處,因此絕大多數人認為,月球圍繞地球轉,月球是地球唯一的天然衛星;冥王星—卡戎的共同質量中心卻在冥王星以外,被認為是雙行星。
然而,月球實在太特殊了,一個重要原因就在於相比於其他行星系,月球的質量、體積太大了!月球(Moon)和卡戎(Charon)是太陽系兩個「衛星」超過自己的「行星」質量1%的案例。
二、
我們知道,木星的質量是地球的318倍,土星是95倍,天王星14.6倍,海王星17.2倍。但就質量、體積而言,月球足足為地球光宗耀祖(半徑1738km),堪稱地球的「爭氣衛星」!它和木星的四大伽利略衛星是同樣的數量級(半徑1815km、1569km、2631km、2410km),甚至比木衛二還大,和土星的土衛六(半徑2575km)也是同樣級別,壓倒天王星的所有衛星,超過海王星的海衛一(半徑1353km),當然也輕鬆碾壓本文主角冥王星(半徑1180km)。
與水星相比,我神聖月球也不算太小,只是相對於地球這個最大的固態岩石行星,顯得有點委屈,如果上帝之手把我搬運到小行星帶、柯依伯帶,俺也是妥妥的太陽系一霸!
三、
還有一點,太陽的質量是地球的33萬倍,太陽—月球的距離大約是地月距離的400倍(1.5億除以38萬),那麼小夥伴們可以根據牛頓的萬有引力定律大致算出(33萬除以16萬),太陽對月球的吸引力是地球對月球的2倍多!在這場「拔河」比賽中,太陽壓倒了地球!如果地月距離為26萬公里,OK,那麼太陽和地球的拔河數值旗鼓相當。
那麼問題來了,為什麼月球沒有被太陽的「吸星大法」給奪走呢?這就涉及到相對加速度,其實月球也是圍繞太陽旋轉,只不過圍繞太陽旋轉的同時,又受到地球的強大攝動,不得已又與地球跳起了舞步,給我們造成了月球圍繞地球旋轉的印象(雖然這只是真相的一部分)。這樣看來,地球月球又是雙行星關係!
由於月球在地球同步軌道(距離地表3.6萬公里)以外,它通過吸收地球自轉的角動量,只會離地球越來越遠,大約500億年後,共同質心就會逐步離開地球,它們就會圍繞中間的那一點共同質心,成為雙行星,永遠面對面,相互潮汐鎖定,就像冥王星與卡戎——只要它們能在太陽膨脹成為紅巨星後倖存,就可以做一對永遠不離不棄的好基友!
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Reference:
維基百科(本文的主要天體的質量、體積、半徑、軌道傾角等參數);
Wikipedia, the free encyclopedia
水星比冥王星大多了,冥王星的平均半徑才1000千米多一點,還沒有月亮的接近 1800千米大,水星的平均半徑快2500了。
題主應該是不識數,水星半徑比冥王星大一倍多
首先,要看行星的定義
行星(英語:planet;拉丁語:planeta),通常指自身不發光,環繞著恆星的天體
但是呢,那個定義太廣義, 怎麼說廣義呢?太陽系有兩大小行星帶,第一個是火星和木星之間的行星帶,第二個是冥王星外的柯伊博(kuiper belt)。這行星帶裡面有無數個符合行星特徵的東西咯。
所以,國際天文聯合會(IAU)老覺得不爽,終於在2006年就開了個會,將行星的定義細化。
起初是將若干個小行星帶的天體升格為行星的,比如穀神星。於是裡面就吵起來了。這爭辯的內容,就不多說了。反正最終就有了這麼個結果:
太陽系的行星,必須要滿足下面三個條件:
- 軌道是環繞著太陽;
- 有足夠的質量能維持流體靜力平衡(接近球體的形狀);
- 能清除「相似軌道上」的其它天體。
好拉,那符合這三個條件的選手有多少啊?剛好8個!按這三個要求,冥王星(Pluto)傻眼了。為什麼?看下錶(第三欄是Steve Sorter的行星判斷指數,具體內容就不多說了,Sorter認為這個指數大於100才能叫行星):
這前8位的數量級都是10的若干次方,我們的冥王星在第11,這連第9都排不上啊。
於是乎,IAU將1~8叫行星(滿足1,2,3),9~13叫矮行星(滿足1,2),而不滿足2,3的,只能叫天體咯。
附:
第3點,清除相似軌道上的其他天體(cleared its neighbouring region of planetesimals),這個意思就是,在該行星的繞太陽軌道上,沒有其他星體能與之相比。
---原來的--
一句話來講,看你跟的老大是誰咯(就是說,受到牽引的主要對象)
水星的衛星,它老大是水星啊,水星的老大是太陽。
冥王星當初說他是9大行星,就是因為他繞太陽的。
明明就是大一圈啊!
冥王星不能清理自己的軌道
而且和冥王星相比水星很大了啊
水星直徑是4878km,冥王星直徑是2370km左右,大了一倍啊。作為對比,月球的直徑是3476km…而且根據現在關於大行星的定義,冥王星並沒有滿足全部要求(上面有討論,這裡就不重複了)
地球、冥王星、卡戎大小對比
如果在海王星軌道外什麼大型繞日天體都沒有了就只有一個冥王星,那麼它毫無疑問是行星。
但問題是,在柯伊伯帶甚至更遠處的奧爾特雲有成千上萬與其本質趨同的天體,人類目前已知的直徑接近冥王星的冰矮星就包括海衛一,卡戎,鳥神星,塞德娜等等,這類天體的存在是普遍現象,所以有必要單獨分為一類,類冥天體
:山高皇帝遠,草盛豆苗稀
妒忌我大天蠍
當年可不就是行星!後來發現冥王星小得實在說不過去了----柯伊伯帶有茫茫多類似大小的天體,如果都叫行星豈不是爆炸了。尤其其中有比冥王星還大的天體--鬩神星。其發現者更是為此出了本書強調自己牛逼:《我是如何幹掉冥王星的》。所以為了不至於讓行星泛濫,國際天文學會搞了個「必須清空周圍軌道」的定義強行把冥王星踢出了行星的行列。
然而現在看來,後加的定義有點不嚴肅。「周圍」這種模稜兩可的概念並不是所有人都認同。所以當年很多天文學家都投了反對票:學術定義應該科學而適普,就算冥王星真的太小,也出具一個科學的定義將其排除在外。對於遠在太陽系邊緣的鬩神星,是否遵循這個規根本未知。如果鬩神星周圍恰好沒有別的天體呢?它會是「行星」嗎?它只比冥王星大一丁點,如果它可以成為行星,冥王星豈不是很冤枉?最起碼的,人家冥王星離太陽更近,發現得更早,表面甚至還有氣體,而鬩神星很可能就是個光禿禿的石頭槌。
至於水星,從大小上看確實沒優勢。但是它佔了離太陽近的便宜--在它周圍並沒有其他天體。如果把冥王星或者鬩神星扔到水星的位置,它們是可以完美替代水星的,甚至還更符合定義--冥王星擁有自己的衛星,而水星卻沒有。這就好比同樣的兩兄弟,一個生在美利堅,一個生在索馬利亞。雖然本質一樣,但是待遇就是不同。
講道理,冥王星還算幸運的。最新的觀測表明,整個柯伊伯帶像冥王星大小的天體可能有近百個---無論他們有多大,恐怕都沒有機會成為行星了。
發幾張圖片大家感受下
圖片來自網路,侵刪
因為冥王星有卡戎星呀。
不是看體積的把
根據定義和概念來,符合條件的就是,否則不是
該定義和概念的科學性和合理性是另外一回事
軌道傾斜
怎麼看都覺得像彗星
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