高中地球科學/太陽系中的其他天體

當我們的太陽系形成時，大部分物質最終匯聚到太陽，太陽系中心的恆星。繞太陽旋轉的圓盤中的物質聚整合越來越大的塊，形成了八顆行星及其衛星。但太陽系中的一些較小的物質塊從未加入這些更大的天體。在本課中，我們將討論太陽系中的一些其他天體。

學習目標

找出並描述小行星帶。
解釋彗星來自哪裡以及是什麼導致了它們的尾巴。
區分流星、流星體和隕石。

小行星

小行星是圍繞太陽執行的非常小的岩石天體。“小行星”的意思是“星狀”，在望遠鏡中，小行星看起來像光點，就像恆星一樣。小行星有時也被稱為小行星或小天體，因為在某些方面它們類似於微型行星。然而，與行星不同的是，小行星形狀不規則，因為它們沒有足夠的引力變得像行星一樣圓。它們沒有大氣層，而且它們在地質上並不活躍。小行星唯一的地質變化是由碰撞引起的，碰撞可能會使小行星破裂或在小行星表面形成隕石坑。圖 25.31 顯示了一個典型的小行星。

小行星帶

在我們的太陽系中，已經發現了數十萬顆小行星。它們仍然以每月約 5,000 顆新小行星的速度被發現！大多數小行星位於火星和木星軌道之間，在一個叫做小行星帶的區域，如圖 25.32 所示。雖然小行星帶中有數千顆小行星，但它們的總質量只佔地球月球質量的 4% 左右。

科學家認為，小行星帶中的天體是在太陽系形成過程中在那裡形成的。然而，它們從未能夠形成一顆行星，因為木星的引力非常大，不斷干擾小行星。

近地小行星

近地小行星是指軌道與地球軌道交叉的小行星。任何軌道與地球交叉的天體都可能與地球發生碰撞。已知的近地小行星超過 4,500 顆；其中 500 到 1,000 顆直徑超過 1 公里。事實上，小型小行星經常與地球發生碰撞——直徑為 5-10 米的小行星平均每年撞擊地球一次。有證據表明，過去大型小行星撞擊地球導致了許多生物死亡和許多物種滅絕。天文學家一直在尋找新的小行星，並密切跟蹤已知的近地小行星，以便他們能夠儘早預測可能的碰撞。

小行星任務

科學家對小行星感興趣，部分原因是瞭解它們的成分可以讓我們瞭解我們的太陽系以及它的形成方式。他們最終也可能被開採用於稀有礦物或用於太空中的建築專案。一些小行星在航天器飛往外行星的途中被拍攝到。一些任務被派出去直接研究小行星。1997 年，NEAR Shoemaker 探測器繞一顆名為 433 愛神星的小行星執行，並於 2001 年最終著陸在其表面。日本隼鳥號探測器目前正在研究一顆小行星，並可能將小行星表面的樣本帶回地球。2007 年，美國宇航局發射了黎明號任務，該任務計劃在 2011-2015 年訪問一些最大的小行星。

流星

如果你在黑暗的夜晚花費了大量時間觀察天空，你可能已經看到了圖 25.33 中的“流星”。流星是指天空中的光跡。“流星”的正確科學名稱是流星。流星根本不是恆星。相反，它們是在太空中進入地球大氣層時燃燒的微小物質塊。

流星體

在這些小物質塊進入地球大氣層之前，它們被稱為流星體。流星體就像小行星，只是更小。流星體的尺寸從巨石到微小的沙粒不等。大於流星體的物體被認為是小行星，而小於流星體的物體被認為是行星際塵埃。流星體有時會成群結隊地聚集在一起，形成長長的軌跡。這些是彗星留下的殘骸。當地球穿過這些星團之一時，就會發生流星雨，即一段時間內在天空特定區域出現數量增加的明亮流星。

隕石

假設一個小的岩石物體——流星體——進入地球大氣層。大氣中的摩擦會迅速加熱該物體，使其開始汽化，留下一條發光的氣體軌跡。此時，它已經變成了流星。大多數流星體在到達地球表面之前完全汽化，但較大的流星體可能有一個小的核心物質穿過整個大氣層並撞擊地球表面。在地球表面發現的流星體的固體殘骸被稱為隕石。

隕石為我們提供了關於太陽系的線索。許多隕石來自太陽系形成時形成的流星體（圖 25.34）。有些來自分裂的小行星內部。少數隕石是由更像火星上的岩石的物質構成的。科學家認為這些隕石中的物質實際上是被小行星撞擊從火星表面擊落的，然後作為流星進入地球大氣層。

彗星

彗星是小的冰狀天體，它們以非常橢圓的軌道圍繞太陽執行。它們的軌道將它們從外太陽系帶到內太陽系，靠近太陽。當彗星靠近太陽時，外層冰會融化並蒸發。由此釋放的氣體和塵埃會在彗星周圍形成一個大氣層——稱為彗發。來自太陽的輻射和粒子也會將一些氣體和塵埃推入一條長長的尾巴中，這條尾巴總是背離太陽，無論彗星朝哪個方向移動。圖 25.35 顯示了海爾-波普彗星，它在 1997 年亮了幾月。

彗星彗核和彗尾中的氣體發光，也反射來自太陽的光。除了彗星有彗核和彗尾時，它們很難被看到。因此，彗星只有在靠近太陽時才會短時間出現，然後隨著它們返回外太陽系而再次消失。彗星兩次出現之間的時間被稱為彗星的週期。例如，第一顆已知週期的彗星，哈雷彗星，週期為75年。它最後一次穿過內太陽系是在1986年，並將再次出現在2061年。

彗星來自哪裡

週期約為200年或更短的彗星被稱為短週期彗星。大多數短週期彗星來自海王星軌道之外的區域。這個區域不僅包含彗星，還包含小行星和至少兩顆矮行星，被稱為柯伊伯帶。（柯伊伯的發音是“KI-per”，與“viper”押韻。）

一些彗星的週期要長得多，長達數千年甚至數百萬年。大多數長週期彗星來自太陽系一個非常遙遠的區域，稱為奧爾特雲，距離太陽約50,000-100,000天文單位（是太陽到地球距離的50,000-100,000倍）。彗星將外太陽系的物質帶到內太陽系。在早期地球歷史中，彗星可能透過碰撞將水和其他物質帶到地球上。

矮行星

我們太陽系的矮行星是令人興奮的證明，說明我們對太陽系的瞭解有多深。隨著我們太陽系中許多新天體的發現，在2006年，天文學家對行星的定義進行了細化。根據新的定義，一顆行星必須

繞恆星執行
足夠大，其自身的重力使其呈球形
足夠小，它本身不是一顆恆星
已經清空了其軌道區域的小天體

與此同時，天文學家定義了一種新的天體型別：矮行星。矮行星是指滿足上述1-3號但未滿足4號的天體。我們太陽系中有四顆矮行星：穀神星、冥王星、妊神星和鬩神星。

圖25.36顯示了穀神星，一個岩石的球形天體，是小行星帶中最大的天體。在2006年之前，穀神星被認為是最大的小行星。穀神星的質量足夠大，其重力使其呈球形。儘管如此，穀神星的質量只有地球月球的1.3%。穀神星繞太陽執行，呈圓形，不是一顆恆星，但其軌道區域充滿了其他更小的天體，因此穀神星沒有滿足成為一顆行星的第四個標準，現在被認為是一顆矮行星。

冥王星

從1930年被發現到2006年，冥王星被認為是太陽系的第九顆行星。然而，它一直被認為是一顆奇怪的行星。與太陽系中其他外行星（都是氣態巨行星）不同，它很小，是冰冷的岩石星球。冥王星的直徑約為2400公里。它只有地球月球質量的1/5。它的軌道相對於其他行星傾斜，呈長而窄的橢圓形，有時甚至穿過海王星的軌道。

從1992年開始，在冥王星軌道所在的同一區域，即現在被稱為柯伊伯帶的區域，發現了許多天體。柯伊伯帶從海王星軌道外開始，至少延伸到500天文單位。我們已經發現了超過2億個柯伊伯帶天體。冥王星在該區域內執行。當2006年行星的定義發生變化時，冥王星沒有透過清除其軌道上其他天體的測試，因此現在被認為是一顆矮行星。

冥王星有5顆自己的衛星。最大的衛星，卡戎，足夠大，以至於冥王星-卡戎系統有時被認為是一個雙矮行星系統（圖25.37）。2005年發現了兩個較小的衛星，尼克斯和海德拉。2011年和2012年又發現了另外兩顆衛星，分別是凱伯羅斯和斯提克斯。

妊神星

妊神星是我們迄今為止發現的第三大、第二亮的矮行星（圖25.37）。它大約是冥王星大小的四分之三。據估計，它的直徑在1300到1900公里之間。妊神星以復活節島人神話中創造人類的神靈命名。它以310年的週期繞太陽執行，距離太陽38.5到53天文單位。據信它是由甲烷、乙烷和氮冰組成的。

鬩神星

鬩神星是太陽系中已知最大的矮行星——質量比冥王星大27%（圖25.37）。它直到2003年才被發現，因為它距離太陽非常遙遠。儘管冥王星、妊神星和鬩神星都位於柯伊伯帶，但鬩神星距離太陽的距離是冥王星的3倍，幾乎是地球距離太陽的100倍。當它最初被發現時，它一度被認為是太陽系的“第十顆行星”。鬩神星的發現促使2006年對行星和矮行星的定義進行了新的修訂。鬩神星也有一顆小衛星，厄里斯，它大約每16天繞鬩神星執行一週。

天文學家已經知道太陽系的外圍可能還有其他矮行星。未來可能將妊神星、誇奧瓦爾、塞德娜和鳥神星新增到矮行星列表中。我們還有很多東西需要發現和探索！

課程總結

小行星是不規則形狀的岩石天體，繞太陽執行。它們中的大多數位於火星和木星軌道之間的主要小行星帶。
流星體比小行星小，大小從巨石到沙粒不等。當流星體進入地球大氣層時，它們會汽化，形成一條叫做流星的發光氣體軌跡。如果流星體中有任何部分到達地球，剩餘的物體被稱為隕石。
彗星是小的、冰冷的物體，它們以非常橢圓的軌道繞太陽執行。當它們靠近太陽時，它們會形成彗核和彗尾，這些彗核和彗尾會發光，使彗星更加顯眼。
短週期彗星來自海王星軌道外的柯伊伯帶。長週期彗星來自非常遙遠的奧爾特雲。
矮行星是繞太陽執行的球形天體，但沒有清除其軌道上的其他天體。穀神星是小行星帶中的一顆矮行星。冥王星、妊神星和鬩神星是柯伊伯帶中的矮行星。

複習題

將以下天體按從小到大排列：小行星、恆星、流星體、行星、矮行星。
大多數小行星在哪裡被發現？
流星、流星體和隕石之間有什麼區別？
科學家會研究什麼物體來了解奧爾特雲的組成？
為什麼冥王星不再被認為是一顆行星？
列出我們太陽系中已知的四顆矮行星。

詞彙

小行星: 岩石物體，大於幾百米，繞太陽執行，位於被稱為小行星帶的區域。
小行星帶: 火星和木星軌道之間的區域，那裡發現了許多小行星。
彗星: 繞太陽執行的小而冰冷的塵埃天體。
矮行星: 繞太陽執行的天體，沒有清除其軌道上的其他天體。
柯伊伯帶: 太陽系中海王星軌道之外的區域，包含數百萬個冰凍天體。
流星: 來自外太空的物質，在進入地球大氣層時燃燒。
隕石: 到達地球表面的流星的固體部分。
流星體: 星際空間中的一塊小岩石，尚未進入地球大氣層。
流星雨: 一個區域，那裡經常出現流星，看起來似乎起源於天空中的某個特定區域。

需要考慮的要點

2006 年，天文學家改變了行星的定義，並建立了矮行星這一新的類別。您認為行星、矮行星、衛星、小行星和流星體是明確分開的群體嗎？
什麼是定義每個群體的標準，這些不同群體的物體有什麼共同點？物體可以從一個群體轉變為另一個群體嗎？如何？
我們已經瞭解了太陽系中發現的許多不同型別的物體。您能想到哪些物體或物體系統存在於我們的太陽系之外？

← 外行星 · 恆星、星系和宇宙 →