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1700938596 那种认为这些东西也许是被一次炸裂所粉碎的行星残片的见解现已被抛弃了。那些轨道占领的边界太宽,如果这些小行星当初是一体的,不见得会这样的。依我们现代的哲学而言,这些东西从开始有时就和我们现在所见一样了。依星云假说的理论而言,所有行星的物质从前都是环绕太阳运行的云状物质的环。别的行星都是由于环中物质渐渐集中于环中最密的一点,因而成为一颗星。可是也许造成小行星的这一环不像那样集中而成了这些碎片。
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1700938598 依照钱伯林(Chamberlin)和莫尔顿(Moulton)的星子假说(planetesimal hypothesis),这些小行星是由于较少的比大行星小的星的碰撞而成的。因此其中就有些没有得到那近圆而偏斜的轨道,于是成功进行了许多次的碰撞。
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1700938600 “半成品说”理论则认为:约46亿年前太阳系形成的早期,太阳系由一团星云凝聚成天体。凝聚过程中有一部分形成大行星,有一部分没有形成大行星,分布在火星和木星的轨道之间,所以才有了小行星带。
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1700938602 轨道的分群
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1700938604 这些小行星的轨道有一特色,可以使我们对它们的由来得到一点线索。我曾经解释过:行星轨道都近似圆形,但太阳并不在圆心。现在且假想我们从无穷的高处俯视太阳系,再假定小行星轨道都可看成精细画出的圆圈。这些圆圈就要互相交错,像织网一样,形成一个较宽的环,环外边的直径几乎比内边直径加一倍。
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1700938609 图41 主小行星带(白色部分)
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1700938611 可是假定我们能把这些圆圈当作丝线圈拿起来,再重新布置一下使它们都以太阳为中心,却不改它们的大小,那些较大的轨道直径就差不多要比较小的加一倍,因此这些圆圈就要占据很宽的空间,如图41所示。奇怪的是它们并不平均分布于全部占有的空间,却集合成清楚分开的几群。这也在图41中显示着,并且又用不同的但更完全的方法在图42中表示着。图42的说明如下:每一行星都在一定的日期内围绕太阳公转一次,它离太阳愈远,这周期便愈长。因为轨道的全圆周是129.6万秒(360度),所以用这数目除以公转周期,得的商数就表示那颗行星平均每日运行多少角度。这角度就叫做该行星的“平均运动”(meanmotion)。小行星的平均运动约自300秒起到1 100秒以上,度数愈大,公转周期愈短,行星离太阳愈近。
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1700938613 现在我们画出一道水平线,在旁边标注度数,从300秒到1 200秒,每隔100秒画一格。在每一格中我们把所有平均运动在这以内的小行星都用小点画出来。
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1700938615 略微考察这幅图,我们就可以分出五六群来。最外层的约在400秒与460秒之间,离木星也愈近,公转周期也差不多要8年之久。以后是一道宽空隙,直到560秒,我们才又发现10颗行星在540秒与580秒之间。由此越靠近木星,行星数愈加增多,但在700秒、750秒、900秒旁却只有很少或简直没有。好了,奇怪的事就在这一点上:这些空隙都是行星运动恰与木星成一简单关系的地方。一颗平均运动为900秒的行星绕太阳一周的时间是木星的1/3,600秒的是1/2,750秒的是2/5。依天体力学定律,凡一颗行星与其他行星有上述的简单关系的会由于互相的作用而逐渐产生大的轨道变化。因此,第一个指出这些空隙的柯克伍德(Kirkwood)就假定这是因为空隙中原有的行星不能永久保持其轨道。但是,奇怪的是在通约数为木星2/3或相等的地方却不但没有空隙,反而有成群的行星,其中的原因尚不明了,有人给出了统计解释,认为通约数为1/4、2/7、1/3、2/5、3/7、1/2的地方与小行星的径向分布概率的零点相一致。
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1700938620 图42 小行星轨道的分布
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1700938622 爱神星
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1700938624 这些小行星中有一颗非常特别,因此我们也要加以特别的注意。1898年以前所知的数百颗小行星都在火星、木星轨道之间运行。但那一年的夏天,柏林的威特(Witt)发现了一颗行星在近日点时竟进入了火星轨道的内部——实际已在距地球轨道2 200万千米以内。他替它起名字叫做“爱神星”(Eros)。这颗行星的轨道偏心率很大,在远日点时又远远逃出了火星的轨道外。此外,这颗行星与火星的两轨道竟如同锁链的两环相结,因此,如果轨道都是铁丝的,就要连套在一起了。
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1700938629 图43 爱神星
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1700938631 这颗行星又由于轨道的倾斜,常脱出到黄道带的范围以外。当1900年接近地球时,它竟跑到北方去了,跑得那样远,在北纬中部都不见它落下地平线,而经过子午圈时也在天顶以北了。它的运动这样特别,无疑是我们不能早早发现它的一个原因。当它在1900年~1901年接近地球时,我们曾很仔细地考察了一下这颗爱神星,却发现它的光度每小时都在改变。细心地观察测出这种变光有规则的周期是5小时15分。早先有人就假定这颗星实际上是两颗星互相绕着转,可是更近似的猜测说这颗行星表面上有光明区和黑暗区,它的变光是由于向着我们的半球上明暗区域的变换。2 000年小行星探测器NEAR终于接近了爱神星,它发回的照片揭示了谜底——爱神星的亮度变化反映出它是一个40×14×14立方千米的表面起伏不平的柱体。
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1700938633 对于爱神星以外的小行星,也有人怀疑是由于绕轴自转而生的变光,但至今一切还未确定。
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1700938635 从科学观点看来,爱神星也是最有趣味的,因为它有时离地球那样近,它的距离就可以测得极其准确,而太阳的距离以及全太阳系的大小由此也可以比用其他任何方法测得更为准确。不幸的是它的最接近的时候却相隔很久。
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1700938637 在1900年爱神星离地球只有约4 800万千米。在1931年1月30日它的距离只有约2 600万千米,这比任何曾经接近过地球的行星都更近,虽然它还可以更近320万千米。
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1700938639 近地小行星
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1700938641 现在已经发现的数量众多的小行星中,大概1 400多颗是轨道可能与地球轨道相汇的近地小行星,这些小天体的轨道有可能与地球轨道发生交叉,其中500多颗直径约1千米的小行星中的任何一颗一旦撞击地球,将带来毁灭性威胁。
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1700938643 小行星撞击地球的可能性究竟有多大?平均几千万年发生一次灭绝人类的撞击,平均每十几万年发生一次危及全球1/4人口生命的撞击,平均100年发生一次大爆炸,如1908年通古斯大爆炸,爆炸当量相当于500~1 000颗广岛原子弹。幸好月亮和木星都是地球的天然保护伞,它们阻止了许多小行星小天体接近地球。
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1700938645 对小行星的防范工作包括建立起空间监测搜索网、努力去寻找尚未发现的近地小天体、测定这些天体的精确运行轨道等方面。
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