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國際天文聯合會(International Astronomical Union, IAU)2006年8月24日通過了行星的定義。根據這個定義,冥王星被排除在太陽系行星的行列中。自從1930年發現冥王星以來,天文學家就一直對冥王星是不是應該算在太陽系行星的行列中傷透腦筋。為了解決這個問題,國際天文聯合會今年的年會就特別針對這個問題加以討論。在八月十六日的決議初稿中,天文學家認為應該依舊維持冥王星的地位,然後再加三個行星,所以總共會變成太陽系十二大行星。不過到了八月廿四日的正式決議,前一個決議初稿就被翻盤了。<註一>

一、冥王星簡介

01.發現時代及命名

1900年代初期,天文學家想「海王星的外側也許還會有一個行星」,但1930年才發現這顆行星而命名為冥王星。其英文名稱『Pluto』是來自希臘神話中冥界之神的意思,原因是它因離太陽太遠而黑暗的關係<註二>。它的亮度是 13.5 是一顆非常暗的行星,自古以來都沒有被人類察覺。

02.計算的錯誤

話說當年發現天王星之後計算出它的軌道有問題,所以科學家再接再厲找尋影響它的那顆行星,找到了海王星。海王星確實解釋了天王星的軌道,但他們發現海王星自己的軌道也有問題!為了這個,科學家又繼續尋找下一顆行星,他們看到冥王星<註三、四>。可是冥王星真的很小很小,簡單說它的存在根本對海王星來講像桌上的芝麻一樣沒用,科學家只好回頭檢查自己的計算,然後發現是自己算錯了,星象專家用「千年以來..」來形容是一個極大的錯誤。

話說回來,發現的冥王星雖是誤會一場,他們也就讓它繼續當第九大行星,一直到近幾年。最近有些科學家忍不住要改正這樣的錯誤,因為真的很離譜;不管怎麼看,冥王星都不會是一顆「行星」。

03.非「行星」的爭執點

冥王星主要的爭執點有兩個,第一是因為冥王星的體積太小,比起木星、土星、天王星和海王星都要來的小。另一點是冥王星的軌道會與海王星相交,因此也被人認為這可能不是一顆行星。更麻煩的是在2003年所發現的UB313被確定是在冥王星之外,而且大小跟冥王星一樣大,甚至更大一些,因此激起了是否要把UB313認定為行星或者是要把冥王星拉下來的問題。

二、冥王星性質

冥王星距太陽約60億公里,由於太陽的光線到達此星球時已相當微弱,因此冥王星表面呈冰凍狀態。冥王星繞行太陽一周需時約247.7年<註五>,它的自轉週期長,自轉一周需時6.387日,和它的衛星夏龍(Charon)一樣,是太陽系中唯一一對自轉週期一樣的行星和和衛星<註六>。而它的直徑只有2274公里,甚至比太陽系中的其中七顆衛星還要小,包括: 月球(Moon)、埃歐(Io)、 歐羅巴(Europa)、加尼美得(Ganymede)、 克里斯多(Callisto)、泰坦(Titan)和 崔頓(Triton)。

下表是有關冥王星的數據:


與太陽的平均距離39.54AU
5,890,000,000 km
直徑(km)2,344
質量(M/M地球)0.0022
密度(g/cm3)2.03
表面重力0.06
表面溫度(C)-234
公轉週期247.7 years
自轉週期6.387 days
主要成分岩石、冰
衛星數1

這些數據說明了冥王星不是類地行星也不是類木行星。

三、冥王星成分

冥王星的組成成分目前仍然未知,但是它的密度(大約2 gm/cm3)暗示它的組成可能非常類似崔頓(Triton),是由70%的岩石以及30%由水結成冰所構成。這點類似凱柏帶天體,因此也有人認為冥王星其實是較大的凱柏帶天體。在冥王星表面明亮的區域可能正覆蓋著結冰的氮和少量的固態甲烷、乙烷和一氧化碳。至於冥王星表面深色區域的組成成分至今仍然不為人知,可能是一些原始有機物質或由宇宙射線所造成一些光化學反應的結果。 四、冥王星奇特的軌道

01.橢圓型軌道

太陽系其他行星的軌道大多接近圓形,但是冥王星的軌道是有些不對稱、像蛋型細長的橢圓形軌道。表示橢圓形與正圓形之差異程度的數值是離心率。離心率越大則橢圓越細長。地球公轉軌道的離心率是0.02,冥王星離心率是0.25。冥王星最接近太陽時,距離太陽約30天文單位。最遠離太陽時,距離太陽約50天文單位。冥王星的軌道也偏斜黃道面達17度,為太陽系中偏斜最厲害的行星,其偏心率是行星之冠。

02.是否會和海王星相撞

冥王星的公轉週期為248年,1979年曾跨入海王星內側成為第二遠的行星。在1999年跨出海王星軌道,再度成為最遠的行星。這樣說來,他們可能會互相碰撞嗎?不會的。因為冥王星的軌道並不在黃道面上,它是在冥王星的下方運行,因此它們之間的距離都大於3.78億公里<註七>。

五、冥王星的衛星

01.卡隆

令人驚奇的是,1978年發現冥王星也擁有一顆迷你小衛星-卡隆。他們的距離非常小,只有19500公里左右,為冥王星半徑的17倍。兩者的自轉又相同,使得它們永遠面對彼此,感覺起來反而比較像雙星系統。找到了衛星就可以計算出冥王星的大小,冥王星的直徑大約2300公里,比月球還小,卡隆大約1200公里,大約是冥王星的一半,是個小小的天體。

02.雙行星

然而,在太陽系中,行星和衛星的比例都是相差很大的。因此,這意味著冥王星和卡隆是一對雙行星。此外,月球的直徑大約是地球的1/4,也算是一對雙行星。

六、冥王星的星體結構與大氣

藉由冥王星的恆星蝕可得知冥王星也有非常稀薄的大氣。因為恆星被冥王星遮蔽時,恆星的光並非立刻消失,而是逐漸降低亮度,從降低亮度的情形得知,冥王星的大氣分為透明的上層大氣和相當不透明的下層大氣。據光譜觀測的結果,發現冥王星覆蓋著甲烷的冰或霜,其大氣以甲烷為主,並含有氬、氧、氮或二氧化碳<註八>。凱倫則是覆蓋著水的霜。所以冥王星的反射能相當大,約達50%。

由於冥王星相當黯淡,而且距離較遠,因此還沒有清晰的表面照片。 要探索冥王星的廬山真面目,只有發射探測太空船接近冥王星才能得知。

七、行星的定義

國際天文聯會(IAU)於2006年8月24日通過

01.新的行星定義

A.該天體繞着太陽(恆星)公轉
B.該天體的引力需足以令其成為球體
C.該天體需已經清除其軌道一帶的其他天體

由於冥王星並不符合第三點的要求,因此在新定義中和UB313及穀神星(Ceres)等只符合第一、二點的天體一同歸入矮行星(Dwarf Planet)一類。

矮行星(dwarf planets):此為新設的太陽系天體類型,與行星不同,目前首先歸類在矮行星類的天體有穀神星(Ceres)、冥王星(Pluto)和2003 UB313

02.矮行星的新定義

A.環繞太陽運行的天體
B.質量必須大得使其自身的重力足以抵抗剛體結構強度,使球體維持靜態平(近乎圓球形)的外型
C.無法清除軌道鄰近區域中的物質
D.不是衛星

通過了行星的定義,科學家終於有了一個可以通行的準則,可以明確的判定一個星體是否為行星。這個定義不只適用於太陽系,也適用於其他的恆星系統,對於目前相當熱門的尋找外太陽系行星來說是個很重要的步驟。<註九、十>

冥王星就像小行星帶裡的一些特例一樣,離太陽比較近一點而已。它有很高的機率是顆彗星或柯伊柏帶星體。而最重要的是最近發現的2003-UB313,它是顆比冥王星還大的柯伊柏帶星體!那現在就不能拿「它比柯伊柏帶星體大」這種藉口說它是行星了。這次8/24國際天文聯合會決定要把冥王星、2003-UB313、榖神星﹝最先發現的小行星帶星體﹞歸成矮行星﹝侏儒行星﹞

現在它的命運是被除名於"行星"類,把它稱為矮行星,改歸於小行星目錄中(太陽系中比較大的碎石頭,現登錄136,563顆 ),改命名為編號"134340",所以現在只有八大行星。冥王星不算類地也不算類木,而實際上應該是顆庫柏帶星體。

現在冥王星再也不是一顆未知的星體了,它可被望遠鏡看到,由於太遠太小很難詳細的觀察,人造衛星也從未拜訪過,但在今年1月19日已經發射一枚衛星"新地平線號"專門前往冥王星做調查,順利的話在2015年會抵達(要飛9年)。如此一來,九年後對於冥王星的認識又會有更進一步的瞭解了。

<註一>http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=2103
<註二>《宇宙奇觀》P.38。伊沙克‧愛惜莫夫。星光出版社。1983
<註三>《天文與氣象》P.21~23。大夏出版社註。大夏出版社。1985
<註四>《十萬個為什麼 天文II》P.48~50。少年兒童出版社註。國際少年
圖書。1991
<註五>《萬物壽命大全》P.120。法蘭克‧肯迪克。牛頓出版社。1986
<註六>《太陽系的探索》P.44。卡爾‧薩根博士。環華出版事業公司。1982

<註七>《冥王星:雙行星?》P.11。艾薩克‧艾西摩夫。陸橋文化事業有限公
司。1992
<註八>《科學數字趣談》P.147。徐世榮。牛頓出版社。1986
<註九>http://studentweb.bhes.tpc.edu.tw/92s/s870739/www/2.htm
<註十>http://hep1.phys.ntu.edu.tw/~listeve/lm/Space/pluto.htm

 

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