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阅读 8293 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,通常指自身不发光,环绕着恒星天体。其公转方向常与所绕恒星的自转方向相同。一般来说行星需具有一定质量,行星的质量要足够的大(相对于月球)且近似于圆球状,自身不能像恒星那样发生核聚变反应

  历史上行星名字来自于它们的位置在天空中不固定,就好像它们在星空中行走一般。太阳系内肉眼可见的5颗行星水星金星火星木星土星早在史前就已经被人类发现了。16世纪后日心说取代了地心说,人类了解到地球本身也是一颗行星。望远镜发明万有引力被发现后,人类又发现了天王星海王星冥王星(目前已被重分类为矮行星)还有为数不少的小行星。20世纪末人类在太阳系外的恒星系统中也发现了行星,截至2009年2月,人类已发现339颗太阳系外的行星。

定义


  行星定义直到2006年8月24日才有了一个比较明确且可以被接受的文字叙述。在这之前,仅管行星一词已经被使用了数千年,但令人惊讶的是,科学界始终没有给过行星明确的定义。进入21世纪后,行星的认定成为一个备受争议的主题,这才迫使天文学界不得不为行星做出定义。
航海家2号在进入外太阳系后拍摄的海王星与海卫一

  数千年来,“行星”一词只被用在太阳系内。当时天文学家尚未在太阳系以外发现任何行星。但从1992年起,人类陆续发现了许多比海王星更遥远的小天体,而且其中也不乏与冥王星大小相当者,这使得有资格成为行星的天体由原有的9颗增加至数打之多。1995年,科学家发现了第一个太阳系外行星飞马座51。之后,陆续发现的太阳系外行星已经有数百颗之多。这些新发现不仅增加了潜在行星的数量,且由于这些行星具有迥异的性质──有些大小足以成为恒星,有些又比我们的月球还小──使得长久以来模糊不清的行星概念,越来越有明确定义的必要性。
2003 UB313、查龙、和谷神星,是根据草案被提交的三颗新行星,但最后的提案从行星族群中排除了他们

  2005年,一颗外海王星天体,阋神星(当时编号为2003 UB313)的发现,使得对行星做明确定义的必要性升至顶点,因为它的体积比冥王星(在当时是已被定义为行星的天体中最小者)还要大。国际天文学联合会(IAU),由各国的天文学家组成负责为天体命名与分类的组织,在2006年对此问题做出了回应,发布了行星的定义。依据这最新的定义,行星是环绕太阳(恒星)运行的天体,它们有足够大的质量使自身因为重力而成为圆球体,并且能清除邻近的小天体。未能清除轨道内小天体的则被纳入一个新创的分类,称做矮行星。除了以上两类,其他围绕太阳运行的天体则被称为“太阳系小天体”。

  按照以上定义,太阳系有八个行星: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月为止,已获承认的矮行星则有冥王星、谷神星和阋神星,2008年7月才增加了第四颗鸟神星,又于同年9月增加了第五颗妊神星。但国际天文学联合会的这项决议并无法弭平所有争议,部分天文学家拒绝承认此一决议。

国际天文联会的辩论


  2003 UB313的发现迫使国际天文联会必须正视这个问题。在2005年10月,IAU第19工作小组的成员经由投票,将可能的行星定义缩减成三条简短的文字,做为建议案提出。这些定义如下:

    行星是直径大于2,000公里,在轨道上环绕太阳的任何天体。(11票赞成)     
        行星是任何外形已经在重力作用下稳定,并且环绕太阳运转的天体。(8票赞成)
    
        行星是在环绕太阳的轨道上,能统治邻近范围内天体的任何天体。(6票赞成)  


  因为没有达成整体一致的意见,委员会决定将这三个定义交由2006年8月在捷克布拉格举行的IAU会员大会来表决,并且在2006年8月24日,作为大会最后的议题来投票。IAU结合了这三条可能的定义做成了两个提案,作为大会最后的投票案。这个提案在“行星”和“岩石”(或是太阳系小天体)之间创造了一个被称为矮行星的新分类,并将冥王星列名于其中,似乎是要将小行星这个分类给废弃掉。虽然只有474位天文学家在最后参与了投票,这个议案还是被通过了。

名称及来历


  在中国,根据西汉《史记、历书》记载“黄帝考定星历,建立五行,起消息(修正历法,订出正月起始)。”

  《尚书·舜典》:“在璇玑玉衡以齐七政。”孔颖达疏:“七政,其政有七,于玑衡察之,必在天者,知七政谓日月与五星也。木曰岁星,火曰荧惑星,土曰镇星,金曰太白星,水曰辰星。

  在西方,行星(planet)一词首见于古希腊语,指在固定的星空中游荡的天体(asteres planetai)。这不仅包含当时已知的五个目前被认为是行星的天体(水星、金星、火星、木星和土星),也包含太阳和月亮。但是,在当时已经使用五大和七大这样的修饰词来指明是否包含太阳和月亮,因为行星一词在当时就有歧义。

  在日心说取代地心说成为被普遍接受的天文学理论时,太阳不再被列为行星,而地球替代了它的名额。在1610年伽利略发现木星的卫星(史称伽利略卫星)、1659年发现土星的卫星泰坦、1673年又发现土卫五(Rhea)和土卫八(Iapetus)之后,月亮也被从行星中除名。但是这些新发现的土星和木星的卫星最初也被称为行星,因为卫星一词(moon)当时只被用来称呼月球。

  在1781年,天文学家威廉·赫协尔于搜寻双星时,在金牛座中发现一颗他认为是彗星的天体,当时他没有想到这个天体会是一颗行星。因为完美的宇宙中只有五颗行星的观念深植在当时的科学界中。但是,不同于彗星的是,这个天体以接近圆的轨道在黄道面上绕着太阳。最后,这个天体成为太阳系的第七颗行星,并被命名为天王星。

  1846年海王星的发现,是由于造成天王星轨道不规则的变化,科学家认为这是由于天王星外尚有其他行星,其引力造成的天王星轨道的扰动。但海王星轨道的计算位置也与观测位置不能符合,这导致了1930年冥王星的发现。后来发现冥王星的质量太小,不足以造成海王星的轨道扰动,但航海家2号测量的结论是海王星的质量被高估了。

  冥王星的一些特征不同于旧有的行星:轨道不能被视为圆形、质量不足以造成轨道摄动、而且不在黄道面上。天文学家因此开始思考如何给行星一个定义。

太阳系内的行星


  由于1801年元旦被意大利天文学家皮亚齐发现谷神星时,曾依据“提丢斯─波得定则”来定义它为行星,但后来以望远镜观测看不到视圆面,以此定其直径比月球还小,在1802年起短短六年间,相继发现类似轨道之三颗小行星,在18年纪的首数十年间曾同时并列在行星之列(在1850年曾出现18颗行星的纪录),至1847年发现5号小行星“义神星”后,欧洲天文学家始为该组陆续发现之小天体另外归类为“小行星”,以“行星爆炸论”为由把该组小行星降格为与彗星、行星卫星的一类统称为“小行星”(minor planets)并沿用至今。
国际天文学联合会下属的行星定义委员会2006年8月16日正式提出新的行星定义。按照这一定义,太阳系目前的行星家族共有12名成员。除了传统的“太阳系九大行星”外,谷神星、曾被当作冥王星卫星的“卡戎”和一颗暂时编号为“2003UB313”的天体,也将进入太阳系行星之列

  而1930年发现冥王星后,太阳系的行星被约定俗成为9颗(亦即九大行星),但经测定,其质量、直径、偏心率相对其它八颗相距甚远,根本不能称为“大行星”,而自1992年起陆续发现冥王星外与冥王星相若的天体;1999年初,有传媒报道部分天文学家曾提倡把体积与其他行星相比较悬殊的冥王星剔除太阳系之列,IAU曾为此于该年2月5日澄清并无此事,但社会与科学界亦开始讨论冥王星应否列入行星与一直只被约定俗成的行星定义。而此时亦开始陆续发现多颗在库伯带内绕太阳公转的天体。

  自2005年7月公布发现冥外天体阋神星(当时暂称“齐娜”)以后,因其比冥王星直径还大,以往曾闹得沸沸扬扬的“十大行星”的话题亦甚嚣尘上,为此IAU在2006年初组织“行星定义委员会”,因为更动名字将会影响至所有相关科学书籍、百科全书、中小学教科书以至相关设备带来更动,因而社会十分重视。
类地行星

  2006年8月24日在捷克首都布拉格举行之第26届国际天文学联会上的定义,初时曾提出包括阋神星、冥卫一与谷神星的十二行星,但争议与反响颇大,亦引起天文爱好者与民间热烈讨论;至8月24日下午第26届国际天文学联会上的定义:太阳系有八颗行星(决议时曾出现“经典行星”一词,指的也是这八颗),分别为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星与海王星。质量不够的将会被IAU会议决议归类为矮行星(如冥王星)或太阳系内小天体(如小行星、彗星等)。
  

以行星表面岩质划分

类木行星

  类地行星(又称“岩质行星”)──即水星、金星、地球和火星,表面是岩石固体。
  类木行星(又称“气体行星”)──即木星、土星、天王星和海王星,主要成分是气体。
  

以行星视运动规律划分


  (此分类方法因以地球为界,故必会忽略地球)

  内侧行星─太阳系中地球轨道内侧的行星,包括水星与金星。
  外侧行星─太阳系中地球轨道外侧的行星,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,人们在其他恒星身上一共发现了339颗系外行星,不少均拥有比木星高的质量。也有一些行星,其体积比较小,例如脉冲星PSR B1257+12、天琴座μ星、巨蟹座55及GJ 436均各自拥有与地球差不多质量的小型行星,而Gliese 876一颗达地球质量6至8倍的行星,可能拥有岩石结构。

  人们对新发现的大型系外行星仍未完全了解,大多估计其物质构成与太阳系的大型行星类似,又或是从未见过的大型氨行星或碳行星。值得注意的是,一些大型行星在极接近恒星的地方公转,拥有近乎完美的圆形轨道,这些行星被称为“热木星”,它们比太阳系的大型行星接受更大量的太阳辐射,造成其表面温度极高。也有一种热木星,其大气会被恒星的热力逐步蒸发并流失,并以彗尾形态释出,它们被分为Chthonian型行星。

  太阳系外行星 (Extrasolar planet) 是环绕其他恒星公转的行星,长久以来,人们认为其他恒星和太阳一样,均有行星环绕其恒星公转,但一直未能证实。直至1992年PSR B1257+12被证实以来,至今已有百多个太阳系外行星被发现。这些发现增加了对外星人存在与否的问题提出了支持的观点。

  现时在其他恒星发现的行星大多是类似木星的气体行星,有的质量甚至比木星还要大。质量较小的行星有脉冲星PSR B1257+12的三颗与类地行星相若的天体,以及位于天坛座μ星的一颗有14个地球质量的行星。

  也有一种行星,没有围绕特定的恒星公转,它们像是宇宙的流浪客,称为星际行星(Interstellar planet)。现时人们并没有发现任何此类行星,只能靠使用电脑模拟来推测。

  现时人类的科技仅能侦测质量较大、公转周期较短的行星。但随着科技的进步,更强的望远镜得以建造,在未来可望能发现更多质量较小及公转周期较长的行星。

搜寻太阳系外行星的方法


  由于用天文仪器搜寻太阳系外行星的难度极大,天文学家一般采用间接的方法:
  

天体测量法(Astrometry)


  天体测量法是搜寻太阳系外行星最古老的方法。这个方法是精确地测量恒星在天空的位置及观察那个位置如何随着时间的改变而改变。如果恒星有一颗行星,则行星的重力将造成恒星在一条微小的圆形轨道上移动。这样一来,恒星和行星围绕着它们共同的质心旋转。由于恒星的质量比行星大得多,它的运行轨道比行星小得多。
  

视向速度法(Radial Velocity)


  视向速度法利用了恒星在行星重力的作用下在一条微小的圆形轨道上移动这个事实,目标现在是测量恒星向着地球或离开地球的运动速度。根据多普勒效应,恒星的视向速度可以从恒星光谱线的移动推导出来。
  
凌日法

凌日法(Transit Method)


  当行星运行到恒星前方的时候,恒星的光芒会相应减弱。光芒减弱的程度取决于恒星和行星的体积。在恒星HD 209458的例子中,它的光芒减弱了1.7%。天文学家用凌日法发现了恒星HD 209458的行星HD 209458b。
  

脉冲星计时法(Pulsar Timing)


  通过观察脉冲星的信号周期以推断行星是否存在。一般来说,脉冲星的自转周期,也就是它的信号周期是稳定的。如果脉冲星有一颗行星,脉冲星信号周期会发生变化。
  

重力微透镜法(Gravitational Microlensing)


  用重力透镜效应来发现行星的方法。比如行星OGLE-2005-BLG-390Lb就是用这种方法发现的。


    6
    3
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