为什么会有小行星

为什么会有小行星
为什么会有小行星

为什么会有小行星
小行星是太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体.
　　至今为止在太阳系内一共已经发现了约70万颗小行星,但这可能仅是所有小行星中的一小部分,只有少数这些小行星的直径大于100千米.到1990年代为止最大的小行星是谷神星,但近年在古柏带内发现的一些小行星的直径比谷神星要大,比如2000年发现的伐楼拿（Varuna）的直径为900千米,2002年发现的夸欧尔（Quaoar）直径为1280千米,2004年发现的2004 DW的直径甚至达1800千米.2003年发现的塞德娜（小行星90377）位于古柏带以外,其直径约为1500千米.
　　根据估计,小行星的数目大概可能会有50万.最大的小行星直径也只有1000 公里左右,微型小行星则只有鹅卵石一般大小.
　　直径超过 240 公里的小行星约有 16 个.它们都位于地球轨道内侧到土星的轨道外侧的太空中.而绝大多数的小行星都集中在火星与木星轨道之间的小行星带.其中一些小行星的运行轨道与地球轨道相交,曾有某些小行星与地球发生过碰撞.
　　小行星是太阳系形成后的物质残余.有一种推测认为,它们可能是一颗神秘行星的残骸,这颗行星在远古时代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毁.但从这些小行星的特征来看,它们并不像是曾经集结在一起.如果将所有的小行星加在一起组成一个单一的天体,那它的直径只有不到 1500 公里——比月球的半径还小.
　　小行星是一些围绕太阳运转但因为太小而称不上行星的天体.小行星可大至如直径约1000公里的Ceres 小行星,小至与鹅卵石一般.有16颗小行星的直径超过 240公里.它们位于地球轨道以内到土星的轨道以外的空间中.而大多数小行星集中在火星与木星轨道之间的小行星带里.有些小行星的轨道与地球轨道相交,有些小行星还曾与地球相撞.
　　小行星是太阳系形成后的剩余物质.一种推测认为它们是一颗在很久以前一次巨大碰撞中被毁的行星的遗留物.然而这些小行星更像是些从未组成过单一行星的物质.事实上,如果将所有的小行星加在一起组成一个单独的天体,它的直径还不到1500公里——比月球的半径还小.
　　由于小行星是早期太阳系的物质,科学家们对它们的成份非常感兴趣.宇宙探测器经过小行星带时发现,小行星带其实非常空旷,小行星与小行星之间分隔得非常遥远.在1991年以前所获的小行星数据仅通过基于地面的观测.1991年10月,伽利略号木星探测器访问了951 Gaspra小行星,从而获得了第一张高分辨率的小行星照片.1993年8月,伽利略号又飞经了243 Ida小行星,使其成为第二颗被宇宙飞船访问过的小行星. Gaspra和Ida小行星都富含金属,属于S型小行星.
　　我们对小行星的所知很多是通过分析坠落到地球表面的太空碎石.那些与地球相撞的小行星称为流星体.当流星体高速闯进我们的大气层,其表面因与空气的摩擦产生高温而汽化,并且发出强光,这便是流星.如果流星体没有完全烧毁而落到地面,便称为陨星.
　　经过对所有陨星的分析,其中 92.8%的成分是二氧化硅（岩石）,5.7%是铁和镍,剩余部分是这三种物质的混合物.含石量大的陨星称为陨石,含铁量大的陨星称为陨铁.因为陨石与地球岩石非常相似,所以较难辨别.
　　1997年 6月27日,NEAR探测器与253 Mathilde小行星擦肩而过.这次机遇使得科学家们第一次能近距离观察这颗富含碳的 C型小行星.此次访问由于NEAR探测器不是专门用来对其进行考察而成为唯一的一次访.NEAR是用于在1999年 1月对Eros小行星进行考察的.
　　天文学家们已经对不少小行星作了地面观察.一些知名的小行星有Toutais、Castalia、Vesta和Geographos等.对于小行星Toutatis、Castalia和Geographos,天文学家是在它们接近太阳时,在地面通过射电观察研究它们的.Vesta 小行星是由哈勃太空望远镜发现的.
　　小行星的发现同提丢斯- 波得定则的提出有密切联系,根据该定则,在距太阳距离为2.8 天文单位处应有一颗行星,1801年元旦皮亚奇果真在该处发现了第一颗小行星谷神星.在随后的几年中同谷神星轨道相近的智神星,婚神星,灶神星相继被发现.天文照相术的引进和闪视比较仪的使用,使得小行星的的年发现率大增,到1940年具有永久性编号的小行星已经有1564颗.其中,德国天文学家恩克和汉森因长于轨道计算,沃尔夫和赖因穆特在观测上有许多发现而贡献尤大.
　　小行星的命名权属于发现者.早期喜欢用女神的名字,后来改用人名,地名,花名乃至机构名的首字母缩写词来命名.有些小行星群和小行星特别著名,如脱罗央群,阿波罗群,伊卡鲁斯,爱神星,希达尔戈等.按轨道根数作统计分析,轨道倾角在约5 度和偏心率约0.17处的小行星数目最多.柯克伍德缝是按小行星平均日心距离统计得到的最著名的分布特征.小行星数N 与平均冲日星等m 之间有统计关系logN=0.39m-3.3,小行星直径d 同绝对星等g 之间满足统计公式logd(公里)=3.7-0.2g.小行星数随直径的分布在直径约30公里附近出现间断.
　　编辑本段【研究】
　　1760年有人猜测太阳系内的行星离太阳的距离构成一个简单的数字系列.按这个系列在火星和木星之间有一个空隙,这两颗行星之间也应该有一颗行星.18世纪末有许多人开始寻找这颗未被发现的行星.著名的提丢斯-波得定则就是其中一例.当时欧洲的天文学家们组织了世界上第一次国际性的科研项目,在哥达天文台的领导下全天被分为24个区,欧洲的天文学家们系统地在这24个区内搜索这颗被称为“幽灵”的行星.但这个项目没有任何成果.
　　1801年1月1日晚上,朱塞普·皮亚齐在西西里岛上巴勒莫的天文台内在金牛座里发现了一颗在星图上找不到的星.皮亚齐本人并没有参加寻找“幽灵”的项目,但他听说了这个项目,他怀疑他找到了“幽灵”,因此他在此后数日内继续观察这颗星.他将他的发现报告给哥达天文台,但一开始他称他找到了一颗彗星.此后皮亚齐生病了,无法继续他的观察.而他的发现报告用了很长时间才到达哥达,此时那颗星已经向太阳方向运动,无法再被找到了.
　　高斯此时发明了一种计算行星和彗星轨道的方法,用这种方法只需要几个位置点就可以计算出一颗天体的轨道.高斯读了皮亚齐的发现后就将这颗天体的位置计算出来送往哥达.奥伯斯于1801年12月31日晚重新发现了这颗星.后来它获得了谷神星这个名字.1802年奥伯斯又发现了另一颗天体,他将它命名为智神星.1803年婚神星,1807年灶神星被发现.一直到1845年第五颗小行星义神星才被发现,但此后许多小行星被很快地发现了.到1890年为止已有约300颗已知的小行星了.
　　1890年摄影术进入天文学,为天文学的发展给予了巨大的推动.此前要发现一颗小行星天文学家必须长时间记录每颗可疑的星的位置,比较它们与周围星位置之间的变化.但在摄影底片上一颗相对于恒星运动的小行星在底片上拉出一条线,很容易就可以被确定.而且随着底片的感光度的增强它们很快就比人眼要灵敏,即使比较暗的小行星也可以被发现.摄影术的引入使得被发现的小行星的数量增长巨大.1990年电荷藕合元件摄影的技术被引入,加上计算机分析电子摄影的技术的完善使得更多的小行星在很短的时间里被发现.今天已知的小行星的数量约达22万.
　　一颗小行星的轨道被确定后,天文学家可以根据对它的亮度和反照率的分析来估计它的大小.为了分析一颗小行星的反照率一般天文学家既使用可见光也使用红外线的测量.但这个方法还是比较不可靠的,因为每颗小行星的表面结构和成分都可能不同,因此对反照率的分析的错误往往比较大.
　　比较精确的数据可以使用雷达观测来取得.天文学家使用射电望远镜作为高功率的发生器向小行星投射强无线电波.通过测量反射波到达的速度可以计算出小行星的距离.对其它数据（衍射数据）的分析可以推导出小行星的形状和大小.此外,观测小行星掩星也可以比较精确地推算小行星的大小.
　　现在也已经有一系列非载人宇宙飞船在一些小行星的附近对它们进行过研究：
　　1991年伽利略号在它飞往木星的路程上飞过小行星951,1993年飞过小行星243.
　　NEAR号于1997年飞过小行星253并于2001年在小行星433登陆.
　　1999年深空1号在26千米远处飞掠小行星9969.
　　2002年星尘号在3300千米远处飞掠小行星5535.
　　由于小行星是从早期太阳系残留下来的物质,科学家对它们的构成非常感兴趣.宇宙探测器在经过小行星带时发现,小行星带其实非常空旷,小行星与小行星之间的距离非常遥远.1991 年以前,人们都是通过地面观测以获得小行星的数据.1991 年 10 月,伽利略号木星探测器访问了 951 Gaspra 小行星,拍摄了第一张高分辨率的小行星照片.1993 年 8 月,伽利略号又飞临 243 Ida 小行星,使其成为第二颗被宇宙飞船访问过的小行星.Gaspra 和 Ida 小行星都富含金属,属于 S 型小行星.1997年 6月27日,NEAR 探测器与 253 Mathilde 小行星擦肩而过.这次难得的机会使得科学家们第一次能够近距离地观察这颗富含碳的 C 型小行星.由于 NEAR 探测器并不是专用对其进行考察的,这次访问成为至今对它进行的唯一的一次访问.NEAR是用于在 1999年 1 月对 Eros 小行星进行考察的.
　　天文学家们已经对不少小行星作了地面观察.一些知名的小行星有 Toutais、Castalia、Vesta 和 Geographos 等.对于小行星 Toutatis、Castalia 和Geographos,天文学家是在它们接近太阳时,在地面通过射电观察研究它们的.Vesta 小行星是由哈勃太空望远镜发现的.
　　编辑本段【命名】
　　C-类小行星253 Mathilde小行星的名字由两个部分组成：前面的一部分是一个永久编号,后面的一部分是一个名字.每颗被证实的小行星先会获得一个永久编号,发现者可以为这颗小行星建议一个名字.这个名字要由国际天文联会批准才被正式采纳,原因是因为小行星的命名有一定的常规.因此有些小行星没有名字,尤其是在永久编号在上万的小行星.假如小行星的轨道可以足够精确地被确定后,那么它的发现就算是被证实了.在此之前,它会有一个临时编号,是由它的发现年份和两个字母组成,比如2004 DW.
　　第一颗小行星是皮亚齐于1801年在西西里岛上发现的,他给这颗星起名为谷神·费迪南星.前一部分是以西西里岛的保护神谷神命名的,后一部分是以那波利国王费迪南四世命名的.但国际学者们对此不满意,因此将第二部分去掉了.因此第一颗
　　小行星的正式名称是小行星1号谷神星.
　　此后发现的小行星都是按这个传统以罗马或希腊的神来命名的,比如智神星、灶神星、义神星等等.
　　但随着越来越多的小行星被发现,最后古典神的名字都用光了.因此后来的小行星以发现者的夫人的名字、历史人物或其他重要人物、城市、童话人物名字或其它神话里的神来命名.比如小行星216是按埃及女王克丽欧佩特拉命名的,小行星719阿尔伯特是按阿尔伯特·爱因斯坦命名的,小行星17744是按女演员茱迪·福斯特命名的,小行星1773是按格林童话中的一个侏儒命名的,等等.截至2007年3月6日,已计算出轨道（即获临时编号）的小行星共679,373颗(查询),获永久编号的小行星共150,106颗(查询),获命名的小行星共12,712颗.
　　对于一些编号是1000的倍数的小行星,习惯上以特别重要的人、物来命名.（但偶有例外）例如:
　　（1）编号为1000的倍数的已命名小行星
　　1000 皮亚齐
　　2000 赫歇尔
　　3000 达芬奇
　　4000 喜帕恰斯
　　5000 国际天文联会
　　6000 联合国
　　7000 居里
　　8000 牛顿
　　9000 HAL（例外）
　　10000 Myriostos（例外）
　　15000 CCD
　　17000 Medvedev（例外）
　　20000 伐楼拿
　　21000 百科全书
　　25000 天体测量
　　50000 夸欧尔
　　56000 美索不达米亚
　　71000 Hughdowns（例外）
　　由于永久编号已超过100,000,一些原来应付5位编号的程序便无法支援,因此出现了一些在万位采用英文字母的编号表示方法,即A=10、B=11……Z=35；a=36……z=61,在此安排下,619,999号以下的小行星仍然可以用5位表示.
　　（2）部分与华人有关的著名小行星
　　第一颗在中国土地上发现的小行星：139 九华星(Juewa)（发现者J.C. Watson）
　　第一颗由中国人发现的小行星：1125/3789 中华(China) （发现者张钰哲,后1125更改为3789）
　　第一颗以中国人名命名的小行星：1802 张衡(Zhang Heng)（发现者紫金山天文台）
　　第一颗以中国地名命名的小行星：2045 北京(Peking)（发现者紫金山天文台）
　　第一颗以中国县名命名的小行星：3611 大埔(Dabu)（发现者紫金山天文台）
　　第一颗以台湾人名字命名的小行星：2240 蔡(Tsai)(蔡章献)（发现者哈佛天文台）
　　第一颗以中国太空船名字命名的小行星：8256 神舟(Shenzhou)（发现者紫金山天文台）
　　为表扬香港中学生陈易希在发明上的成就命名的小行星：20780 陈易希星(Chanyikhei)（发现者LINEAR小组）
　　为纪念北京奥运会而命名的：2008北京奥运星
　　编辑本段【形成】
　　爱达小行星一开始天文学家以为小行星是一颗在火星和木星之间的行星破裂而成的,但小行星带内的所有小行星的全部质量比月球的质量还要小.今天天文学家认为小行星是太阳系形成过程中没有形成行星的残留物质.木星在太阳系形成时的质量增长最快,它防止在今天小行星带地区另一颗行星的形成.小行星带地区的小行星的轨道受到木星的干扰,它们不断碰撞和破碎.其它的物质被逐出它们的轨道与其它行星相撞.大的小行星在形成后由于铝的放射性同位素26Al（和可能铁的放射性同位素60Fe）的衰变而变热.重的元素如镍和铁在这种情况下向小行星的内部下沉,轻的元素如硅则上浮.
　　这样一来就造成了小行星内部物质的分离.在此后的碰撞和破裂后所产生的新的小行星的构成因此也不同.有些这些碎片后来落到地球上成为陨石.
　　编辑本段【结构】
　　通过光谱分析所得到的数据可以证明小行星的表面组成很不一样.按其光谱的特性小行星被分几类：
　　C-小行星：这种小行星占所有小行星的75%,因此是数量最多的小行星.C-小行星的表面含碳,反照率非常低,只有0.05左右.一般认为C-小行星的构成与碳质球粒陨石（一种石陨石）的构成一样.一般C-小行星多分布于小行星带的外层.
　　S-小行星：这种小行星占所有小行星的17%,是数量第二多的小行星.S-小行星一般分布于小行星带的内层.S-小行星的反照率比较高,在0.15到0.25之间.它们的构成与普通球粒陨石类似.这类陨石一般由硅化物组成.
　　M-小行星：剩下的小行星中大多数属于这一类.这些小行星可能是过去比较大的小行星的金属核.它们的反照率与S-小行星的类似.它们的构成可能与镍-铁陨石类似.
　　E-小行星：这类小行星的表面主要由顽火辉石构成,它们的反照率比较高,一般在0.4以上.它们的构成可能与顽火辉石球粒陨石（另一类石陨石）相似.
　　V-小行星：这类非常稀有的小行星的组成与S-小行星差不多,唯一的不同是它们含有比较多的辉石.天文学家怀疑这类小行星是从灶神星的上层硅化物中分离出来的.灶神星的表面有一个非常大的环形山,可能在它形成的过程中V-小行星诞生了.
　　地球上偶尔会找到一种十分罕见的石陨石,HED-非球粒陨石,它们的组成可能与V-小行星相似,它们可能也来自灶神星.
　　G-小行星：它们可以被看做是C-小行星的一种.它们的光谱非常类似,但在紫外线部分G-小行星有不同的吸收线.
　　B-小行星：它们与C-小行星和G-小行星相似,但紫外线的光谱不同.
　　F-小行星：也是C-小行星的一种.它们在紫外线部分的光谱不同,而且缺乏水的吸收线.
　　P-小行星：这类小行星的反照率非常低,而且其光谱主要在红色部分.它们可能是由含碳的硅化物组成的.它们一般分布在小行星带的极外层.
　　D-小行星：这类小行星与P-小行星类似,反照率非常低,光谱偏红.
　　R-小行星：这类小行星与V-小行星类似,它们的光谱说明它们含较多的辉石和橄榄石.
　　A-小行星：这类小行星含很多橄榄石,它们,主要分布小行星带的内层.
　　T-小行星：这类小行星也分布在小行星带的内层.它们的光谱比较红暗,但与P-小行星和R-小行星不同.
　　过去人们以为小行星是一整块完整单一的石头,但小行星的密度比石头低,而且它们表面上巨大的环形山说明比较大的小行星的组织比较松散.它们更象由重力组合在一起的巨大的碎石堆.这样松散的物体在大的撞击下不会碎裂,而可以将撞击的能量吸收过来.完整单一的物体在大的撞击下会被冲击波击碎.此外大的小行星的自转速度很慢.假如它们的自转速度高的话,它们可能会被离心力解体.今天天文学家一般认为大于200米的小行星主要是由这样的碎石堆组成的.而部分较小的碎片更成为一些小行星的卫星,例如：小行星87便拥有两颗卫星.
　　编辑本段【轨道】
　　（1）小行星带的小行星
　　约90%已知的小行星的轨道位于小行星带中.小行星带是一个相当宽的位于火星和木星之间的地带.谷神星、智神星等首先被发现的小行星都是小行星带内的小行星.
　　（2）火星轨道内的小行星
　　火星轨道内的小行星总的来说分三群：
　　阿莫尔型小行星群：这一类小行星穿越火星轨道并来到地球轨道附近.其代表性的小行星是1898年发现的小行星433,这颗小行星可以到达离地球0.15天文单位的距离.1900年和1931年小行星433来到地球附近时天文学家用这个机会来确定太阳系的大小.1911年发现的小行星719后来又失踪了,一直到2000年它才重新被发现.这个小行星组的命名星小行星1221阿莫尔的轨道位于离太阳1.08到2.76天文单位,这是这个群相当典型的一个轨道.
　　阿波罗小行星群：这个小行星群的小行星的轨道位于火星和地球之间.这个组中一些小行星的轨道的偏心率非常高,它们的近日点一直到达金星轨道内.这个群典型的小行星轨道有1932年发现的小行星1862阿波罗,它的轨道在0.65到2.29天文单位之间.小行星69230在仅1.5月球距离处飞略地球.
　　阿登型小行星群：这个群的小行星的轨道一般在地球轨道以内.其命名星是1976年发现的小行星2062阿登.有些这个组的小行星的偏心率比较高,它们可能从地球轨道内与地球轨道向交.
　　这些小行星被统称为近地小行星.近年来对这些小行星的研究被加深,因为它们至少理论上有可能与地球相撞.比较有成绩的项目有林肯近地小行星研究计划（LINEAR）、近地小行星追踪（NEAT）和洛维尔天文台近地天体搜索计划（LONEOS）等.
　　（3）在其它行星的轨道上运行的小行星
　　在其它行星轨道的拉格朗日点上运行的小行星被称为特洛伊小行星.最早被发现的特洛伊小行星是在木星轨道上的小行星,它们中有些在木星前,有些在木星后运行.有代表性的木星特洛伊小行星有小行星588和小行星1172.1990年第一颗火星特洛伊小行星小行星5261被发现,此后还有其它四颗火星特洛伊小行星被发现.
　　土星和天王星之间的小行星
　　土星和天王星之间的小行星有一群被称为半人马小行星群的小行星,它们的偏心率都相当大.最早被发现的半人马小行星群的小行星是小行星2060.估计这些小行星是从柯伊伯带中受到其它大行星的引力干扰而落入一个不稳定的轨道中的.
　　柯伊伯带带的小行星：全称为艾吉沃斯-柯伊伯带(英语:Edgeworth-Kuiper belt;EKB,一般简称作柯伊伯带,或译作古柏带、库柏带等) 黄色点环为柯伊伯带(Kuiper Belt)
　　外海王星天体及类似天体：半人马小行星
　　外海王星天体
　　柯伊伯带
　　类QB1天体
　　类冥天体
　　2:1共振天体
　　黄道离散天体
　　欧特云 Oort
　　海王星以外的小行星属于柯伊伯带,在这里天文学家们发现了最大的小行星如小行星50000等.
　　水星轨道内的小行星（水内小行星）
　　虽然一直有人猜测水星轨道内也有一个小行星群,但至今为止这个猜测未能被证实.