冥王星

  冥王星,正式名称134340号小行星,是太阳系中已发现的第十大围绕太阳旋转的天体。它于1930年2月18日被发现,并以希腊神话中的冥王普路托(Pluto)命名,中文意译为冥王星。起初,它被认为是太阳系中的一颗行星,但是在2006年8月24日于布拉格举行的第26
“哈勃”于2006年所拍摄的冥王星及其三颗卫星的照片
届国际天文联会中通过第五号决议,将冥王星划为矮行星(dwarf planet)。而在2008年6月,国际天文学会再将冥王星做为子分类类冥矮行星(Plutoid)的原型。   冥王星在远离太阳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罗威尔 (Percival Lowell)姓名的缩写。      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罗威尔详细计算了这颗未知行星的位置,并用望远镜仔细寻找了十几年,直到1916年去世。      1925年,罗威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,罗威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检查。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。

冥王星的发现

  在1919年,天文学家休姆逊曾以摄影方法纪录到冥王星,但其中
冥王星被发现
一张照片中的冥王星像在污点上,在另一张相片中冥王星则靠在明亮的恒星附近,结果没有被发现。  1894年,美国亚利桑那州的天文学家帕西瓦尔·罗威尔建造了以其名字命名的罗威尔天文台。他试图在那处搜寻一颗可能存在的新行星,一颗摄动海王星公转的天体,称之为“行星X”。罗威尔计算出了那颗行星的所在位置,然而在他有生之年却未能找到这颗行星。  1916年罗威尔去世后,天文学家克莱德·汤博继续在罗威尔天文台进行搜寻,把在同一天空、不同时间拍摄的照片底片,在背后灯光的照射下轮流先后显示,就会看到所有的恒星都没有变动,只有被拍摄到的行星会有位置变化,这样就能发现行星和小行星。  1930年1月18日与23日,汤博在双子座拍摄两张照片,在这两张照片上发现一个移动的小点,从而发现冥王星。他在同年2月18日公开这项发现。

冥王星降级为新定义的一类天体——矮行星

  2006年8月24日,国际天文学会做出决议:把冥王星从传统的太阳系九大行星中除名, 降级为新定义的一类天体——矮行星。    
距离太阳最远的冥王星2006年被从行星行列中“除名”
  冥王星降级是人们对太阳系认识深化的必然结果,是科学的进步。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?终于,在2006年8月24日的国际天文学联合会上,天文学家通过决议,将地位备受争议的冥王星“开除”出太阳系行星行列,太阳系行星数目也因此降为8颗。       从此,冥王星这个游走在太阳系边缘的天体将只能与其他一些差不多大的“兄弟姐妹”一道被称为“矮行星”。

冥王星直径

  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。(行星直径大比拼 上图)

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。  冥王星距离太阳的平均距离约为59亿公里,是地球与太阳平均距离的40倍。而且,它环绕太阳运行的速度只有地球的六分之一,因而要花上248个地球年才能围绕行太阳一圈。冥王星于1989年9月5日通过近日点(下次为2237年9月16日)、并将于2114年2月19日过远日点(上次为1866年6月6日)。  冥王星的轨道是一个非常扁的椭圆,在远日点约有74亿公里;近日点也有44亿公里。另外,轨道偏心率较大,使冥王星有时比海王星离太阳还要略近一些(例如在1989年~1999年2月9日),但冥王星不会因轨道与海王星相交而与之碰撞,因为冥王星的轨道和海王星轨道相比是倾斜的,冥王星近日点时的位置在海王星轨道“上方”,距离海王星轨道3.78亿公里以上。

冥王星最新照片显示表面季节急速变化

  2009年3月,美国伊利诺斯州议会曾经专门就重新恢复冥王星行星资格的议案进行表决,以表示对伊利诺斯人、冥王星的发现者克莱德-汤博的纪念。克莱德-汤博于1930年3月13日发现了这颗冰质天体。其实,关于冥王星地位的争议就一直没有停止过。
冥王星变色图
  美国宇航局“哈勃”太空望远镜以最清晰的视觉拍下了冥王星的大量照片。照片中,白色、暗橙色和炭灰色等三色光芒正在冥王星表面翩翩起舞。这些照片拍摄于2002年到2003年间,近日才被公开。  美国西南研究院科学家对这些照片进行了为期四年的研究。研究小组首席科学家马克-布伊近日在一份新闻简报中表示,这些照片显示了冥王星表面由于受到最极端的季节变化的影响而正在发生着急速变化。在研究过程中,科学家们利用20台计算机进行模拟实验,组合了由“哈勃”所拍摄的384幅冥王星照片,形成了被布伊认为是“冥王星真彩色外观的最佳猜想”的真彩色图片。布伊表示,“如果你正坐在一艘太空飞船中围绕冥王星运行,当你向窗外看时,你看到的冥王星就是这个模样。不过,照片的分辨率更高。”  照片显示,冥王星与通常想象的不一样,它更像是一个动态天体。美国宇航局“新视野”号探测飞船将于2015年抵达冥王星。这些照片所提供的信息将帮助天文学家们确定“新视野”号探测飞船将要重点探测的目标。  据科学家介绍,在最新照片中,冥王星的橙色和灰色应该是表面甲烷被阳光破坏后的结果,从而留下了富含碳元素的残留物。然而,“哈勃”太空望远镜的照片仍然没有细致到足以辨认出冥王星表面的特征。科学家们认为,在冥王星表面黑暗区和明亮区存在惊人的差异,这表明冥王星表面的地形具有高度多样化的特征。  通过将最新照片与此前的照片进行对比,天文学家们能够发现,冥王星曾经于2000年到2002年间部分区域明显变暗、变红,其中包括南半球,而北半球的某些区域则变得越来越亮。美国加州理工学院天文学家麦克-布朗认为,这些变化可能是由于冥王星上季节变化而引起冰融化和冻结所造成的。  冥王星围绕太阳公转一个周期大约需要248年,它的椭圆形轨道位于太阳系中被称为柯伊伯带的区域。冥王星的椭圆形轨道意味着,当它处于最近位置时,距离太阳大约44亿公里,而在最远位置时,距离太阳约为73亿公里。布朗认为,如此极端的公转轨道导致了冥王星表面要承受太阳系中最戏剧性的变化。布朗在提到木星和土星等行星表面大气变化时说,“一些地方确实存在气候戏剧性的变化,但是如此急速的表面变化确实很罕见。”  布朗介绍说,“当冥王星从春季进入秋季时,就好像你在地球上刚刚度过了一个美好的春天,温度大约为15.5到21摄氏度,进入秋季后气温突然降到了零下67.7摄氏度。这是一个非常极端的地方。”  据了解,这批照片实际上是由“哈勃”上的老相机所拍摄的。2009年,焕然一新的“哈勃”拥有了最新的广角相机三号,相信它能够为科学家们带来更详细的冥王星照片。但是,最详细的照片可能要来自“新视野”号探测飞船。“新视野”号探测飞船发射于2006年,目前正在赶往冥王星的途中。它将是第一艘环绕冥王星运行的探测飞船,将为人类科学家探测这颗存在于柯伊伯带的神秘天体提供更新的数据。