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阅读 8681 次 历史版本 4个 创建者:hk008 (2010/2/7 2:39:45)  最新编辑:toilasinhvien (2011/4/21 11:20:30)
行星
拼音:xíngxīng (xingxing)
  行星,通常指自身不發光,環繞着恒星天體。其公轉方向常與所繞恒星的自轉方向相同。一般來說行星需具有一定質量,行星的質量要足夠的大(相對於月球)且近似於圓球狀,自身不能像恒星那樣發生核聚變反應

  歷史上行星名字來自於它們的位置在天空中不固定,就好像它們在星空中行走一般。太陽系内肉眼可見的5顆行星水星金星火星木星土星早在史前就已經被人類發現了。16世紀後日心說取代了地心說,人類了解到地球本身也是一顆行星。望遠鏡發明萬有引力被發現後,人類又發現了天王星海王星冥王星(目前已被重分類爲矮行星)還有爲數不少的小行星。20世紀末人類在太陽系外的恒星系統中也發現了行星,截至2009年2月,人類已發現339顆太陽系外的行星。

定義


  行星定義直到2006年8月24日才有了一個比較明確且可以被接受的文字叙述。在這之前,僅管行星一詞已經被使用了數千年,但令人驚訝的是,科學界始終沒有給過行星明確的定義。進入21世紀後,行星的認定成爲一個備受爭議的主題,這才迫使天文學界不得不爲行星做出定義。
航海家2號在進入外太陽系後拍攝的海王星與海衛一

  數千年來,“行星”一詞隻被用在太陽系内。當時天文學家尚未在太陽系以外發現任何行星。但從1992年起,人類陸續發現了許多比海王星更遙遠的小天體,而且其中也不乏與冥王星大小相當者,這使得有資格成爲行星的天體由原有的9顆增加至數打之多。1995年,科學家發現了第一個太陽系外行星飛馬座51。之後,陸續發現的太陽系外行星已經有數百顆之多。這些新發現不僅增加了潛在行星的數量,且由於這些行星具有迥異的性質──有些大小足以成爲恒星,有些又比我們的月球還小──使得長久以來模糊不清的行星概念,越來越有明確定義的必要性。
2003 UB313、查龍、和穀神星,是根據草案被提交的三顆新行星,但最後的提案從行星族群中排除了他們

  2005年,一顆外海王星天體,鬩神星(當時編號爲2003 UB313)的發現,使得對行星做明確定義的必要性升至頂點,因爲它的體積比冥王星(在當時是已被定義爲行星的天體中最小者)還要大。國際天文學聯合會(IAU),由各國的天文學家組成負責爲天體命名與分類的組織,在2006年對此問題做出了回應,發布了行星的定義。依據這最新的定義,行星是環繞太陽(恒星)運行的天體,它們有足夠大的質量使自身因爲重力而成爲圓球體,並且能清除鄰近的小天體。未能清除軌道内小天體的則被納入一個新創的分類,稱做矮行星。除了以上兩類,其他圍繞太陽運行的天體則被稱爲“太陽系小天體”。

  按照以上定義,太陽系有八個行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,而冥王星被排除在外。至2007年7月爲止,已穫承認的矮行星則有冥王星、穀神星和鬩神星,2008年7月才增加了第四顆鳥神星,又於同年9月增加了第五顆妊神星。但國際天文學聯合會的這項決議並無法弭平所有爭議,部分天文學家拒絕承認此一決議。

國際天文聯會的辯論


  2003 UB313的發現迫使國際天文聯會必須正視這個問題。在2005年10月,IAU第19工作小組的成員經由投票,將可能的行星定義縮減成三條簡短的文字,做爲建議案提出。這些定義如下:

    行星是直徑大於2,000公里,在軌道上環繞太陽的任何天體。(11票贊成)     
        行星是任何外形已經在重力作用下穩定,並且環繞太陽運轉的天體。(8票贊成)
    
        行星是在環繞太陽的軌道上,能統治鄰近範圍内天體的任何天體。(6票贊成)  


  因爲沒有達成整體一致的意見,委員會決定將這三個定義交由2006年8月在捷克布拉格擧行的IAU會員大會來表決,並且在2006年8月24日,作爲大會最後的議題來投票。IAU結合了這三條可能的定義做成了兩個提案,作爲大會最後的投票案。這個提案在“行星”和“岩石”(或是太陽系小天體)之間創造了一個被稱爲矮行星的新分類,並將冥王星列名於其中,似乎是要將小行星這個分類給廢棄掉。雖然隻有474位天文學家在最後參與了投票,這個議案還是被通過了。

名稱及來曆


  在中國,根據西漢《史記、曆書》記載“黄帝考定星曆,建立五行,起消息(修正曆法,訂出正月起始)。”

  《尚書·舜典》:“在璇璣玉衡以齊七政。”孔穎達疏:“七政,其政有七,於璣衡察之,必在天者,知七政謂日月與五星也。木曰歲星,火曰熒惑星,土曰鎮星,金曰太白星,水曰辰星。

  在西方,行星(planet)一詞首見於古希臘語,指在固定的星空中游盪的天體(asteres planetai)。這不僅包含當時已知的五個目前被認爲是行星的天體(水星、金星、火星、木星和土星),也包含太陽和月亮。但是,在當時已經使用五大和七大這樣的修飾詞來指明是否包含太陽和月亮,因爲行星一詞在當時就有歧義。

  在日心說取代地心說成爲被普遍接受的天文學理論時,太陽不再被列爲行星,而地球替代了它的名額。在1610年伽利略發現木星的衛星(史稱伽利略衛星)、1659年發現土星的衛星泰坦、1673年又發現土衛五(Rhea)和土衛八(Iapetus)之後,月亮也被從行星中除名。但是這些新發現的土星和木星的衛星最初也被稱爲行星,因爲衛星一詞(moon)當時隻被用來稱呼月球。

  在1781年,天文學家威廉·赫協爾於蒐尋雙星時,在金牛座中發現一顆他認爲是彗星的天體,當時他沒有想到這個天體會是一顆行星。因爲完美的宇宙中隻有五顆行星的觀念深植在當時的科學界中。但是,不同於彗星的是,這個天體以接近圓的軌道在黄道面上繞着太陽。最後,這個天體成爲太陽系的第七顆行星,並被命名爲天王星。

  1846年海王星的發現,是由於造成天王星軌道不規則的變化,科學家認爲這是由於天王星外尚有其他行星,其引力造成的天王星軌道的擾動。但海王星軌道的計算位置也與觀測位置不能符合,這導致了1930年冥王星的發現。後來發現冥王星的質量太小,不足以造成海王星的軌道擾動,但航海家2號測量的結論是海王星的質量被高估了。

  冥王星的一些特征不同於舊有的行星:軌道不能被視爲圓形、質量不足以造成軌道攝動、而且不在黄道面上。天文學家因此開始思考如何給行星一個定義。

太陽系内的行星


  由於1801年元旦被意大利天文學家皮亞齊發現穀神星時,曾依據“提丟斯─波得定則”來定義它爲行星,但後來以望遠鏡觀測看不到視圓面,以此定其直徑比月球還小,在1802年起短短六年間,相繼發現類似軌道之三顆小行星,在18年紀的首數十年間曾同時並列在行星之列(在1850年曾出現18顆行星的紀錄),至1847年發現5號小行星“義神星”後,歐洲天文學家始爲該組陸續發現之小天體另外歸類爲“小行星”,以“行星爆炸論”爲由把該組小行星降格爲與彗星、行星衛星的一類統稱爲“小行星”(minor planets)並沿用至今。
國際天文學聯合會下屬的行星定義委員會2006年8月16日正式提出新的行星定義。按照這一定義,太陽系目前的行星家族共有12名成員。除了傳統的“太陽系九大行星”外,穀神星、曾被當作冥王星衛星的“卡戎”和一顆暫時編號爲“2003UB313”的天體,也將進入太陽系行星之列

  而1930年發現冥王星後,太陽系的行星被約定俗成爲9顆(亦即九大行星),但經測定,其質量、直徑、偏心率相對其它八顆相距甚遠,根本不能稱爲“大行星”,而自1992年起陸續發現冥王星外與冥王星相若的天體;1999年初,有傳媒報道部分天文學家曾提倡把體積與其他行星相比較懸殊的冥王星剔除太陽系之列,IAU曾爲此於該年2月5日澄清並無此事,但社會與科學界亦開始討論冥王星應否列入行星與一直隻被約定俗成的行星定義。而此時亦開始陸續發現多顆在庫伯帶内繞太陽公轉的天體。

  自2005年7月公布發現冥外天體鬩神星(當時暫稱“齊娜”)以後,因其比冥王星直徑還大,以往曾鬧得沸沸颺颺的“十大行星”的話題亦甚囂塵上,爲此IAU在2006年初組織“行星定義委員會”,因爲更動名字將會影響至所有相關科學書籍、百科全書、中小學教科書以至相關設備帶來更動,因而社會十分重視。
類地行星

  2006年8月24日在捷克首都布拉格擧行之第26屆國際天文學聯會上的定義,初時曾提出包括鬩神星、冥衛一與穀神星的十二行星,但爭議與反響頗大,亦引起天文愛好者與民間熱烈討論;至8月24日下午第26屆國際天文學聯會上的定義:太陽系有八顆行星(決議時曾出現“經典行星”一詞,指的也是這八顆),分别爲水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星與海王星。質量不夠的將會被IAU會議決議歸類爲矮行星(如冥王星)或太陽系内小天體(如小行星、彗星等)。
  

以行星表面岩質劃分

類木行星

  類地行星(又稱“岩質行星”)──即水星、金星、地球和火星,表面是岩石固體。
  類木行星(又稱“氣體行星”)──即木星、土星、天王星和海王星,主要成分是氣體。
  

以行星視運動規律劃分


  (此分類方法因以地球爲界,故必會忽略地球)

  内側行星─太陽系中地球軌道内側的行星,包括水星與金星。
  外側行星─太陽系中地球軌道外側的行星,包括火星、木星、土星、天王星、海王星。

其它恒星系的行星


  至2009年2月,人們在其他恒星身上一共發現了339顆系外行星,不少均擁有比木星高的質量。也有一些行星,其體積比較小,例如脈沖星PSR B1257+12、天琴座μ星、巨蟹座55及GJ 436均各自擁有與地球差不多質量的小型行星,而Gliese 876一顆達地球質量6至8倍的行星,可能擁有岩石結構。

  人們對新發現的大型系外行星仍未完全了解,大多估計其物質構成與太陽系的大型行星類似,又或是從未見過的大型氨行星或碳行星。值得注意的是,一些大型行星在極接近恒星的地方公轉,擁有近乎完美的圓形軌道,這些行星被稱爲“熱木星”,它們比太陽系的大型行星接受更大量的太陽輻射,造成其表面溫度極高。也有一種熱木星,其大氣會被恒星的熱力逐步蒸發並流失,並以彗尾形態釋出,它們被分爲Chthonian型行星。

  太陽系外行星 (Extrasolar planet) 是環繞其他恒星公轉的行星,長久以來,人們認爲其他恒星和太陽一樣,均有行星環繞其恒星公轉,但一直未能證實。直至1992年PSR B1257+12被證實以來,至今已有百多個太陽系外行星被發現。這些發現增加了對外星人存在與否的問題提出了支持的觀點。

  現時在其他恒星發現的行星大多是類似木星的氣體行星,有的質量甚至比木星還要大。質量較小的行星有脈沖星PSR B1257+12的三顆與類地行星相若的天體,以及位於天壇座μ星的一顆有14個地球質量的行星。

  也有一種行星,沒有圍繞特定的恒星公轉,它們像是宇宙的流浪客,稱爲星際行星(Interstellar planet)。現時人們並沒有發現任何此類行星,隻能靠使用電腦模擬來推測。

  現時人類的科技僅能偵測質量較大、公轉周期較短的行星。但隨着科技的進步,更強的望遠鏡得以建造,在未來可望能發現更多質量較小及公轉周期較長的行星。

蒐尋太陽系外行星的方法


  由於用天文儀器蒐尋太陽系外行星的難度極大,天文學家一般采用間接的方法:
  

天體測量法(Astrometry)


  天體測量法是蒐尋太陽系外行星最古老的方法。這個方法是精確地測量恒星在天空的位置及觀察那個位置如何隨着時間的改變而改變。如果恒星有一顆行星,則行星的重力將造成恒星在一條微小的圓形軌道上移動。這樣一來,恒星和行星圍繞着它們共同的質心鏇轉。由於恒星的質量比行星大得多,它的運行軌道比行星小得多。
  

視向速度法(Radial Velocity)


  視向速度法利用了恒星在行星重力的作用下在一條微小的圓形軌道上移動這個事實,目標現在是測量恒星向着地球或離開地球的運動速度。根據多普勒效應,恒星的視向速度可以從恒星光譜線的移動推導出來。
  
凌日法

凌日法(Transit Method)


  當行星運行到恒星前方的時候,恒星的光芒會相應減弱。光芒減弱的程度取決於恒星和行星的體積。在恒星HD 209458的例子中,它的光芒減弱了1.7%。天文學家用凌日法發現了恒星HD 209458的行星HD 209458b。
  

脈沖星計時法(Pulsar Timing)


  通過觀察脈沖星的信號周期以推斷行星是否存在。一般來說,脈沖星的自轉周期,也就是它的信號周期是穩定的。如果脈沖星有一顆行星,脈沖星信號周期會發生變化。
  

重力微透鏡法(Gravitational Microlensing)


  用重力透鏡效應來發現行星的方法。比如行星OGLE-2005-BLG-390Lb就是用這種方法發現的。


    6
    3
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