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【天文】【转载】冥王星探测

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来源地址:http://tech.sina.com.cn/other/2004-07-11/1631386103.shtml
此贴基本上是地球人对天文认识的“九大行星”时期的文了(其实也没多远前,冥王星从“行星”变成“矮行星”是2006年8月的事)
九大行星中离太阳最远、质量最小的要算冥王星了。它在远离太阳59亿千米的寒冷阴暗的太空中蹒跚前行,这情形和罗马神话中住在阴森森的地下宫殿里的冥王普鲁托非常相似。因此,人们称其为普鲁托(Pluto),在天文学中是普鲁托英文名字前两个字母,又是对冥王星发现有推动之功的美国天文学家洛韦尔 (Percival Lowell)姓名的缩写。
  冥王星是最晚发现的一颗行星,和天王星、海王星的发现相比,冥王星的发现可算得上“好事多磨”。冥王星的亮度很弱,只有15等,即使在大望远镜拍摄的照片上,它和普通的恒星也没有什么差别,要想在几十万颗星星中找到它,真好比是大海捞针。
  在寻找冥王星的工作中,天文爱好者出身的美国天文学家洛韦尔详细计算了这颗未知行星的位置,用望远镜仔细寻找,付出了十几年的心血。直到1916年11月16日,他突然去世。
  1925年,洛韦尔的兄弟捐献了一架口径32.5厘米的大视场照相望远镜,性能非常好,为继续搜寻新行星提供了优越的条件。1929年,洛韦尔天文台台长邀请汤博(Clyde William Tombaugh)加入未知行星的搜索行列。他们一个一个天区地搜索,拍摄了大量底片,并对每张底片进行细心地检查,工作艰苦、乏味。 1930年1月21日,汤博终于在双子
星座的底片中发现了这颗新行星。
  质量:0.0024地球质量
  半径:1350千米
  周期:90465日
  轨道半长径:39.87天文单位
  轨道偏心率:0.256
  轨道倾角:17.1°
  奇 特 的 轨 道
  冥王星在发现之初曾被认为是一颗位于海王星轨道外的行星,但后来的事实证明并非完全如此。譬如,在1979年1月21日~1999年3月14日这段时间,冥王星就比海王星更靠近太阳。这是由于冥王星轨道的偏心率、轨道面对黄道面的倾角都比其它行星大。冥王星在近日点附近时比海王星离太阳还近,这时海王星成了离太阳最远的行星。每隔一段时间,冥王星和海王星会彼此接近,在黄道投影图上两颗行星的轨道交叉。但不必担心它们会碰撞,因为它们的轨道平面并不重合,即使在交叉点附近,它们之间的距离仍然是很大的。它们会像运行于立体交叉公路上的车辆一样,各自飞驰而过。
  卫 星 的 发 现
  1978年7月,美国海军天文台的克里斯蒂在研究冥王星的照片时,偶然发现冥王星小小的圆面略有拉长。他把1970年以来所有的冥王星照片都找出来,结果发现这一现象是有规律地出现的,于是他断定冥王星有一颗卫星。由于冥王星离我们实在太远了,以致在大望远镜里也不能把冥王星和它的卫星分开。这好比气象站的风速计,一根横杆连着两个圆球,在疾风中旋转。从远处看去,两个圆球融成一体,只能察觉出它时圆时扁的变化。冥王星的卫星被命名为查龙(Charon)。在希腊
神话中查龙是普鲁托的一个役卒,专在冥海上渡亡灵。查龙的公转周期与冥王星的自转周期一样,都是6.39日。
  冥 王 星 直 径 有 多 大
  由于冥王星太暗太小,发现后很长时间不能确定它的大小。最早估计它的直径是6600千米,1949年改为10000千米。1950年,柯伊伯用新建的5米望远镜将其修正为6000千米,1965年又用冥王星掩暗星的方法定出直径的上限为5500千米。1977年发现冥王星表面是冰冻的甲烷,按其反照率测算,冥王星的直径缩小到2700米。1980年用夏威夷莫纳克亚山上的3.6米红外望远镜测出的冥王星直径在2600~4000千米之间,查龙直径为2000千米。近年一些天文学家观测指出,冥王星的直径约为2400千米,比月球(3475千米)还小,而查龙直径为1180千米,它与冥王星直径之比是2:1,是九大行星中行星与卫星直径之比最大的。所以,有人说冥王星和它的卫星更像一个双行星系统。
  未 知 数 最 多 的 行 星
  冥王星发现至今只有60多年,再加上又小又远,是目前大行星中面目最为模糊的一颗。20世纪70年代和80年代是太阳系航天探测的黄金时代,九大行星中已有8颗被行星际探测器近探过,只有冥王星是航天器未涉足的死角。在各种天文书刊中给出的行星参数表上,冥王星这一栏留下的空白最多,即使被列出数据,有不少也被打上问号,表示不准确。
  除了一大串未知数外,人们对冥王星的身份也有怀疑。冥王星的直径、质量是行星中最小的,密度为每立方厘米1.8~2.1克,反照率为50%~60%,这同外行星的几颗大卫星很相似。冥卫星究竟是行星还是卫星?或是一颗大的小行星?然而,不管它是什么,作为太阳系遥远边界上的一个天体,它的神秘感对天文学家有很大的吸引力。相信不久的将来,随着探测技术的发展,冥王星将成为行星天文学的热门课题。
  有 冥 外 行 星 吗 ?
  哥白尼提出日心说时,土星是太阳系的边界,后来随着天王星、海王星和冥王星的发现,太阳系边界一次次外延。然而从理论上说,太阳系的范围应比现在的九大行星的范围大干百倍,甚至上万倍。太阳系中是否还存在冥外行星?对此,天文学家做了十分浩繁和艰苦的工作。汤博在发现冥王星后的14年里,一直在用发现冥王星的方法寻找冥外行星。他用闪视比较仪仔细检查了362对底片(这些底片所覆盖的面积大约为全天的70%),从每张底片中寻找可能存在的新行星。他发现了大量新天体,却没有冥外行星。科学家认为冥外行星如果存在,势必会使飞近它的探测器受到摄动,其影响足可以在探测器的运行轨道中反映出来。然而旅行者号探测器在飞越过海王星和冥王星轨道之后,运行正常,没有提供一点点证明未知天体存在的蛛丝马迹。到底有没有冥外行星,目前还是一个待解之谜。


IP属地:广东1楼2014-02-07 19:43回复
    “新地平线”是人类第一个造访冥王星的探测器。冥王星探测项目耗资约7亿美元。该探测器本次探测的主要任务是太阳系第九大行星冥王星及其卫星。
    “新地平线”是美东部时间19日下午2时(北京时间20日凌晨3时)在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空的。它只要在本月27日前发射升空就能确保其接近木星并借助木星重力场提升自身速度。科学家测算“新地平线”若直飞冥王星反而会多用4年左右的时间。
      “新地平线”探测器重454千克,携带7种科研仪器。由于冥王星离太阳太远,“新地平线”无法使用
    太阳能,不得不依靠所携钚丸放射性衰变提供动力。
      “新地平线”将以每小时7.5万公里的速度飞跨太阳系。其使命还包括研究冥王星的主要卫星冥卫一。“新地平线”的飞行速度很快,而它所携动力燃料又不足以供其减速和进入环冥王星轨道之用,因此它将在与冥王星及其卫星“亲密”接触后,继续前行进入冥王星外的柯伊伯带并一去不复返。
      按照冥王星探测项目计划,“新地平线”将在柯伊伯带进行5年的研究。柯伊伯带位于太阳系外缘,据信由太阳系形成的早期剩余物质组成。
      新地平线号飞行过程
      航行初期:如果新地平线号在第一发射窗口发射,在它飞往冥王星旅途的前13个月中,工作人员会对整个探测器及其所携带的仪器进行检查和调试,修正它的飞行轨道,并为接近木星做准备。
      飞过木星:新地平线号预计将在2007年2月25日-3月2日期间接近木星。届时,新视野号会以每秒21千米的速度、比卡西尼号还要接近的距离飞过木星。
      穿越太阳系:在新地平线号冥王星之旅的最后8年时间里,工作人员会对整个探测器及其所携带的仪器进行检查和调试,修正它的飞行轨道,并为接近冥王星做准备。
      与冥王星-查龙相遇:新地平线号到达冥王星的时间取决于发射时间,如果是在第一发射窗口发射则2015年-2017年抵达;如果是在第二发射窗口发射则2019年-2020年抵达。
      进入柯伊伯带:新地平线号将会探测一到两个直径为40-90千米的柯伊伯带天体。
    探索目标解析
      “新地平线”号远行目的何在?项目科学家认为,这次探索如果获得成功,有望澄清围绕冥王星的争议,更可以将人类对太阳系最后的“地平线”——柯伊伯带的认识向前推进一大步。
      在太阳系的行星家族中,冥王星算得上是一名“新”成员。它1930年才被美国天文学家汤博观测到,是太阳系传统意义上诸多大行星中最后被发现的一个。
      正因为它的“新”,科学家对冥王星的研究一直停留在望远镜观测的水平上。比起太阳系其他行星,人类对冥王星的了解可以说是最少的。迄今为止,天文学家对冥王星的看法可以用“小”、“冷”和“奇”这几个字来归纳。
      “小”是指冥王星的体积和质量都异常之小,不仅与其他太阳系行星不能相比,也小于地球的卫星月球。它的直径只有2300公里左右,是月球的三分之二;质量约为地球的0.24%,也小于月球。
      “冷”是指冥王星温度极低。由于它位于太阳系中最边远的柯伊伯带,难以接受太阳辐射的光和热,终年处于黑暗和寒冷之中。它的表面都是甲烷冰,温度约为零下230摄氏度左右,因此天文学家又将冥王星称为“冰矮星”。
      “奇”是指冥王星和太阳、和自己卫星的关系都比较奇特。冥王星围绕太阳旋转的轨道是最扁、最倾斜的,它离太阳会近到43亿公里,有时却远达72亿公里。它自己很小,却有一颗相对较大、直径超过1000公里的卫星,以至于部分天文学家认为它俩是“双行星系统”。
      “新地平线”号项目首席科学家斯特恩认为,冥王星的地位是“无可比拟”的。他指出,只有在冥王星被发现后,天文学家才首次认识到柯伊伯带不仅孕育小行星和彗星,也存在较大的行星。从这个意义上说,冥王星堪称“先驱者”。
      冥王星所在的柯伊伯带据认为与太阳系的历史密切相关。天文学家认为,柯伊伯带由太阳系诞生后的残余物质形成,极其寒冷的温度使其中的物质较好地保存在原生态,冥王星上也可能如此。天文学家因此而对“新地平线”号寄予厚望。斯特恩说,“新地平线”号的发射是一个标志,它将完善人类对冥王星的认识。


    IP属地:广东2楼2014-02-07 19:44
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