在美麗(li) 的銀河係中,太陽係作為(wei) 已知的一個(ge) 單恒星星係係統已經存在了非常長的時間了,在這單恒星係統中八大行星衛星和無數的小行星等都在圍繞著太陽進行著公轉,它們(men) 都處於(yu) 既定的軌道之間,然而看似毫無特殊之處的行星軌道之間卻有一點顯得非常有趣,且令人感到非常詫異,那就是處於(yu) 火星與(yu) 木星之間的小行星帶。這片小行星帶區域就像當初王母娘娘分開“牛郎與(yu) 織女”的那條銀河隔絕在火星木星之間。
圖解:小行星帶位置圖
在這八大行星之間,為(wei) 什麽(me) 偏偏隻有火星與(yu) 木星之間會(hui) 出現這樣的小行星帶呢?而其他相鄰的行星卻沒有發現這樣的情況呢?
海王星就是被稱為(wei) “筆尖下的行星”它就是被計算出來的,所以說數學是一門非常好的學科,萬(wan) 事萬(wan) 物都存在一定的規律,隻要通過合適的公式就能夠算出普遍的規律,這個(ge) 公式被稱作“提丟(diu) 斯·波德公式”,是關(guan) 於(yu) 太陽係中行星軌道的一個(ge) 簡單的幾何學規則,它是在1766年德國的一位中學教師“戴維·提丟(diu) 斯”發現的,後來被柏林天文台的台長“波得”歸納成一個(ge) 經典公式來表示,簡單的來說這個(ge) 公式就是【a=(n+4)÷10】,其中n=0,3,6,12,24,48…(後一個(ge) 數字為(wei) 前一個(ge) 數字的兩(liang) 倍),計算出來的結果就是各個(ge) 行星到太陽距離的近似值,例如,如果取n=0,3, 6,12, 24 ,48…得出的結果就是0.4,0.7,1.0,1.6,2.8,5.2…
太陽係各大行星到太陽的平均距離,以天文單位AU為(wei) 單位,水星為(wei) 0.39,金星為(wei) 0.72,地球是1,火星是1.52,木星是5.2,與(yu) 上麵數列的誤差均在5%以內(nei) 。
但是2.8,當時在這個(ge) 位置上卻沒有發現任何天體(ti) ,“波得”不相信在這個(ge) 位置上會(hui) 有空白存在,而“提丟(diu) 斯”也認為(wei) 也許是一顆未被發現的火星衛星,但不管怎樣定,定則在2.8處出現了中斷。波德也因此向其他的天文專(zhuan) 家們(men) 呼籲,希望大家一起來尋找這顆丟(diu) 失的行星,當然大家的熱情也很高,立刻響應號召開始了大搜索,但好幾年過去了,什麽(me) 也沒有發現。
圖解:“提丟(diu) 斯-波德公式”
正當人們(men) 有些灰心準備放棄搜索時,1781年,英國天文學家“赫歇爾”宣布他在無意中發現了太陽係的第七大行星“天王星”。
使人驚訝的是天王星與(yu) 太陽的平均距離是19.2天文單位,用定則推算(192+4)÷10=19.6,就這樣大家的積極性再次被調動起來,所有人都對定則完全相信了,大家一致認為(wei) 在2.8處的確還存在一顆大行星,正在等待著大家的發現。
很快10多年時間過去了,直到1801年從(cong) 位於(yu) 意大利西西島裏的一處偏僻的天文台傳(chuan) 出消息,此台台長在進行常規觀測時,發現了一顆新天體(ti) ,經過計算它的距離是2.77天文單位與(yu) 2.8極為(wei) 近似,它被命名為(wei) “穀神星”。可是它的個(ge) 子太小了,隻有1020公裏。
在穀神星發現隨後幾年裏,智神星,婚神星,灶神星等相繼被發現,小行星帶正式走進了人們(men) 的視野。
圖解:穀神星
對於(yu) 小行星帶有以下4個(ge) 方麵的論述:
小行星帶的形成高溫融合形成的,但是這種融合和其他行星不同,例如地球,地球在形成過程中的融合過程,是以萬(wan) 有引力為(wei) 主導作用,但是小行星帶中的小行星是由外部力量起決(jue) 定性作用。
由於(yu) 小行星帶中的行星個(ge) 體(ti) 都非常的小,並且在形成的過程中由外力導致其自身的引力作用幾乎不起作用,沒有辦法將其自身在融合過程中產(chan) 生足夠的高溫,將物質融合在一起,因此小行星帶中的行星形狀都不規則,無法形成像地球等行星所顯示出來的球狀。
小行星帶中的物質和行星光環的物質完全不同,比如土星環中的物質,土星光環中的物質是由大量非常細微的顆粒組成,並且這種物質顯得非常的疏鬆,沒有經過高溫的融合過程,但是對於(yu) 小行星帶來說,由於(yu) 其形成經過外力的作用,會(hui) 使得部分行星會(hui) 經過高溫融合形成硬化的顆粒結構。
由於(yu) 火星與(yu) 木星的萬(wan) 有引力作用造成了小行星帶的分布成帶狀。
根據以上四個(ge) 方麵的論述,對於(yu) 小行星帶的形成過程可以簡單的進行以下的描述:
在太陽係形成之初,小行星帶內(nei) 的天體(ti) 原本是可以組成一顆大行星的,為(wei) 什麽(me) 這裏的小行星為(wei) 什麽(me) 沒有凝聚成一個(ge) 行星呢?其實主要原因還是由於(yu) 這個(ge) 區域有一個(ge) 霸道的鄰居“木星”。在小行星帶的外圍就是太陽係中第二大天體(ti) (木星),木星質量實在太大了,幾乎就快成為(wei) 一顆“褐矮星”,在木星和太陽引力的影響下,可以幹擾小行星的運行軌跡。
同時木星引力場帶動了相當數量的小行星,導致小行星帶內(nei) 的天體(ti) 無法聚集起來,它們(men) 之間相互撞擊,天體(ti) 也越來越小,分布越來越均勻形成了,如今的小行星帶,所以從(cong) 太陽係形成至今,這裏仍然還都隻是一些小天體(ti) ,最大的天體(ti) 就是被列入矮行星的穀神星了,直徑超過了900公裏,其質量達到了整個(ge) 小行星帶天體(ti) 的1/3左右。
圖解:小行星帶運行軌道
通過上麵的內(nei) 容講解,其實主要就是兩(liang) 個(ge) 原因:
由於(yu) 火星和木星之間的距離足夠寬敞,才容得下寬達2億(yi) 多公裏的小行星帶。
太陽係形成之初,這裏的物質比較豐(feng) 富,而其之所以沒有形成小行星,木星的引力影響是一大因素,所以,小行星帶隻能在火星和木星之間,位於(yu) 其他星體(ti) 之間還真不行。
小行星帶大概有著多達50萬(wan) 顆小行星,然而與(yu) 龐大的數量相比,小行星十分之小,小行星帶中所有物質質量的總質量僅(jin) 為(wei) 月球質量的4%,其中一半的物質包含在4顆最大的小行星中,這4顆小行星為(wei) 穀神星,灶神星,智神星和婚神星,如果所有這些物質都集中在一起,它將是一顆半徑約為(wei) 700千米的矮行星,相比太陽係的另一顆矮行星冥王星僅(jin) 小一500千米,冥王星半徑為(wei) 1188千米。
在太陽係早期小行星帶的原始物質和地球不相上下,這是由於(yu) 木星的吸引,很多的小行星都墜落到了木星上,也有小部分墜落到了火星上,也有一小部分小行星逃離了小行星帶成為(wei) 了太陽係的流浪者,降落到地球上的一些小行星,許多都是來自於(yu) 小行星帶之中的,因此小行星帶的質量越來越小,如今隻有當初的1%左右了,現在也是小的可憐了,而且由於(yu) 這裏沒有物質補充,還會(hui) 呈現出越來越少的趨勢。
小行星帶已經在這裏存在了超過40億(yi) 年了,它們(men) 也親(qin) 身經曆了太陽係的形成和發展,小行星帶這片區域或許還保持著40億(yi) 年前的一些原始記錄,綜合來說研究小行星帶對於(yu) 研究地球的起源,太陽起源等等是非常有必要的,或許有一天能夠利用小行星的資源,揭開宇宙神秘的麵紗。
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