宇宙之太陽系---小星星和彗星

05-31

( 科普2013-06-17 16:28:42)

太陽系中除了太陽、九大行星、幾十顆衛星外，還有成千上萬的小行星和彗星。這些小行星集中在火星與木星軌道之間，形成一條小行星帶，估計數量超過50萬顆。彗星是非常奇特多變的天體，它們的質量並不大，但接近太陽時，有的彗頭直徑竟能變大到10萬公里以上，比地球要大得多，而彗尾更是長達上千萬公里。雖然如此龐大，但它們的平均密度卻低得跟真空差不多。估計在太陽系中，彗星的總數不下10億顆。不過人們看到彗星的機會卻很少。

在火星和木星軌道之間有數量龐大的岩石狀小天體，它們被稱為小行星帶。已被觀測到的小行星數目超過7000顆，其中已測定精確軌道並正式編號的有5000多顆。

小行星比太陽系九大行星中的任何一個都小，僅有為數很少的幾顆大型小行星。約有30顆直徑超過200公里。已知最大的一顆是穀神星，直徑約935公里，第二大的是智神星，直徑535公里。約250顆小行星的直徑大於100公里。估計太陽系內有幾百萬顆巨礫規模的小行星。這些小型小行星或許是大型小行星相互碰撞時形成的，其中少數一些以隕石形式撞擊到地球表面。最大的小行星的質量才大到足以使它們在形成之際在自身引力作用下塑造成球形。小行星的亮度缺少有規律變化的事實支持上述假設，因為只有對稱形態的天體才能產生有規律的光變化。小行星的自轉總是呈現出多種多樣的反光表面面積。小行星的外形多種多樣。

三顆著名的小行星比較

上面三圖是落在地面上的隕石和隕鐵

伽利略航天器在前往木星的途中經過小行星帶，拍攝到小行星愛達有一顆屬於自己的小衛星。愛達呈長約56公里的土豆狀，在距離約100公里處有一直徑約1.5公里的岩石塊，這是已知的太陽系中最小的天然衛星。還有一些小行星也具有自己的衛星。有一些小行星的軌道幾乎不斷地和地球的軌道交叉。已確認的這類小行星有91顆。它們被稱為阿波羅型小行星。天文學家們全力搜索這類小行星，部分原因是惟恐它們可能會和地球相撞。了解這類小行星的存在並計算出它們的軌道，就可能找出改變其軌道的方法，使之遠離地球而去。地球和大型小行星的碰撞是罕見的，但與小型小行星的碰撞則較為多見。據估算，在100萬年內，可能會有幾個直徑1000米的小行星與地球碰撞。如果一個這樣大小的行星撞上地球，產生的爆炸威力相當於幾顆氫彈，碰撞會形成直徑13公里左右的隕石坑，還會造成全球性氣候的短期失調。撞擊點若在海洋，也會產生災難性後果。一些科學家確信，在白堊紀末期（距今6500萬年前），一個直徑約10公里的小行星或隕石撞擊了尤卡坦半島北部，致使恐龍以及其他多種動物絕滅。小行星也和隕石一樣，由不同比例的石質物質和金屬物質（主要是鐵）組成。許多這類天體都含有大量的碳，所以顏色發黑，反照率低。它們又稱為碳質球粒天體。可以認為這種天體是從誕生太陽系的原始星雲中聚合而成的第一批物質。它們沒有經受隨後的任何變異（如內部的放射性致熱所引起的熔融，或隕石撞擊所引發的結構性變態）。

小行星愛達和它的小衛星

小行星撞地球的想像圖。這種情況過去發生過，以後誰也不能保證不再發生。

木星是太陽系中最大的行星，它更像是一個恆星而不像是行星，在它的引力影響下，在木星和火星之間的區域內不可能形成任何行星。在太陽系形成過程中，木星的引力作用干擾了小行星帶內的行星前物質，促使它們裂碎並破壞，而不是將之聚合併形成一個行星規模的天體。計算表明，假如將所有的小行星聚合成為一個天體，也只能形成一個類似於太陽系中較大的衛星那樣大小的天體，如月球。

這些小行星與太陽距離不同、成分和密度互異，而且隨著離開太陽系中心的距離增大，有從石質-金屬物質向水質、碳質-石質物質的過渡，並有密度遞減的趨勢。這種情況表明小行星並非一個大行星裂碎或爆發的結果。

彗星是一種繞太陽運行、接近太陽時會產生瀰漫的氣體包層並往往出現發光長尾的小天體。通常彗星以它們朦朧的外形和極端扁橢圓的軌道區別於太陽系其他天體。

這是探測器拍攝的哈雷彗星彗核

當彗星距離太陽尚遠時，用大型望遠鏡可以看見彗星唯一組成部分是彗核。彗核為一團外形不規則的物質，其成分大部分是凍結的水與類似煤煙的物質或許是微塵狀的碳的混合物。航天器1986年拍攝的哈雷彗星的彗核顯示了其核的顏色很黑，表面90%被一層塵粒「外殼」所覆蓋。彗核相當小，僅為15公里×8公里。隨著彗核飛臨太陽，它的塵埃表面越來越熱，許多熱量轉移到外殼之內，下表層的冰開始升華。從而產生的氣體飛離彗星，並帶走一些約束鬆散的塵粒。當彗星和太陽的距離小於4億5千萬公里時，升華現象開始。蒸發氣體的化學成分主要是水（約佔80%）其餘為一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氨和二硫化碳。飛離彗核的第一代分子迅速分裂變為第二代分子、原子團和離子。它們吸收太陽輻射並散射日光。當一個典型的彗核距離太陽小於1億5千萬公里時，它被一個氣、塵組成的球狀包層（即彗發）所籠罩，其直徑可達10萬公里。彗發氣體以每秒約600米的速度向外散發，同時將塵粒從彗核中拉出來。一個彗星在臨近太陽時，可能會演化出兩條彗尾。高速質子和電子組成的太陽風在背離太陽的方向驅掃出彗星離子，形成一條筆直的等離子體彗尾。可能出現的第二條彗尾由1微米大小的塵粒組成。塵埃彗尾具有比等離子體彗尾更大的曲率，通常也較短。由於太陽輻射壓強作用在微小塵粒上，所以塵埃彗尾也指向背離太陽的方向。較大的塵粒從彗核中釋放出來後，即進入和它們曾從屬的彗星具有近乎相同軌道要素的軌道中。其中超過及落後於彗星的塵粒最終形成一條在彗星軌道附近的塵埃環帶。這就是所謂的流星體群。當地球穿過這樣的流星體群時，在地球高層大氣中就會產生流星雨。彗星每次經過太陽附近時，都被太陽輻射蒸發出一些物質，形成彗尾，這些物質逐漸消失到行星際空間中去,於是彗星的質量越來越少。不僅如此,彗星還會由於太陽等天體施加的起潮力而逐漸瓦解，形成流星群（流星雨），比拉彗星的分裂和瓦解就是一例。彗星的壽命有長有短，但平均大概只有幾千個公轉周期。