在行星以外还有些什么吗?
行星X。天文学家珀西瓦尔·洛威尔给一颗未知的行星起了这个名字。他怀疑这颗行星在海王星的轨道以外运行。1905年,洛威尔在美国亚利桑那州弗拉格斯塔夫自己一手创建的天文台展开了搜索行星X的活动。虽然洛威尔在有生之年始终没找着行星X,搜索活动却没有就此打住。1930年,克莱德·汤博终于在洛威尔的天文台发现了冥王星。洛威尔的推测果然没错!
于是,天文学家纷纷推想:“在冥王星以外,会不会有另一颗行星呢?”在接着的60年,他们不遗余力地进行探索,在探索后期更用上了航天器(太空船)。其间,他们发现了成千上万的小行星、恒星、星系和星云,却再没找着另一颗新的行星。
不过,科学家没有就此罢休。他们开始采用崭新科技和更强力的望远镜,探测一些绕着太阳转、比肉眼可见程度要暗淡千百万倍的天体。他们的辛苦耕耘终于有所回报。叫人喜出望外的是,他们发现在冥王星以外,竟有多达数十颗 体积较小的行星!
这些小行星在哪儿呢?还有多少颗小行星有待发现?这些小行星是太阳系最外侧的天体吗?
太阳系最外侧的天体
太阳系由九个环绕太阳运行的行星组成,在其中高速飞驰石质的小行星成千上万,而它们大都处于火星与木星的轨道之间而形成一条小行星带。另外,人们也找着一千颗左右的彗星。
在上述芸芸天体之中,哪些是在距离太阳最远的空间运行呢?答案是:彗星。
在英语里,“彗星”一词源自希腊语词科梅泰斯,意思是“蓄长发的”,所指的是耀眼的彗头后面拖着长长横扫天际的尾巴的外观。彗星一直惹起不少迷信和荒诞不经的说法。以往,人们常常把彗星视为不祥之物,对它们怕得要死。为什么呢?因为有些彗星出现时,地上碰巧有些可悲的事情发生的缘故。故此,今天的观星者依然把到访的彗星称为鬼魅。
时移势易,彗星却仍能触发人的宗教狂热情绪。1997年3月,当海耳-博普彗星接近太阳运行时,美国加利福尼亚州39个隶属天堂之门教派的成员进行集体自杀。原因是什么呢?他们认为,彗星背后藏着一艘从外太空而来的太空船,快要来迎接他们,把他们送到天上去。
不过,这类不合乎情理的看法并不常见。公元前4世纪的亚里士多德就推想,彗星只是一些发光气体所形成的云罢了。几百年后,罗马哲学家塞内加更有先见之明,推测彗星是一些按轨道运行的天体。
在往后的日子,牛顿发现了万有引力定律,望远镜又面世,研究彗星就成了一门更有根有据的科学。到了1705年,埃德蒙·哈雷已能断定,彗星是一些按长而呈椭圆形的轨道绕太阳运转的天体。哈雷也注意到,在1531年、1607年和1682年出现的彗星,轨道极为相似,出现的时间又正好相距75年左右。哈雷正确地推断出,在这些年份观察到的其实是同一颗彗星。后来,这颗彗星就以哈雷为名,称为哈雷彗星。
目前,研究员已知道彗星的核心是固体,直径一般从1到20公里不等。把彗核描述为一颗主要由巨型冰块和尘埃形成黑黝黝的脏雪球,就最贴切不过了。1986年,太空船“乔托号”给哈雷彗星拍下的近距离照片显示,彗星不断喷出气体和尘埃,而形成了我们看到的灿烂的彗发和背向太阳的尾巴。
两类彗星
人们可按照彗星的公转周期,也就是彗星绕太阳运行一周所需的时间,把彗星划分为两类。短周期彗星,像哈雷彗星,公转周期少于200年。这类彗星的轨道跟地球和其他行星绕着太阳运转的椭圆形轨道相当接近。短周期彗星的数目可能多达十亿颗,当中大部分在太阳系外侧的海王星和冥王星之外,即距离太阳数十亿公里绕着太阳转。一些短周期彗星,例如恩克彗星,有时候会因为靠近行星运行,受它们的引力所牵引,结果运行的轨道比原来的更接近太阳。
长周期彗星的轨道又是怎样的呢?它们跟短周期彗星不一样。这类彗星是从四面八方绕着太阳运转的。近年出现极其壮观的百武彗星和海耳-博普彗星都同属这一类。不过,长周期彗星是“千载难逢”的;要看到它们再次光临,往往是几千年以后的事!
大群长周期彗星在太阳系的边缘区域活动。1950年,荷裔天文学家奥尔特是第一个推测有这群彗星的,后来这彗星群就给称为奥尔特云。在奥尔特云内,究竟有多少颗彗星呢?天文学家估计超过一万亿!有些属于奥尔特云的彗星运行的轨道跟太阳相距一光年或更远。a这类彗星绕着太阳公转一周,周期也许远超过一千万年!
小行星多不胜数
文章起头提及刚鉴别出的小行星跟短周期彗星一样,都是在冥王星的轨道以外运行的。自1992年以来,天文学家已发现约莫80个这类体积较主要行星小的天体,当中直径超过100公里的也许有几万颗之多。这些小行星构成了柯伊伯带,是以差不多50年前已怀疑有这么一个区域的科学家柯伊伯来命名的。在柯伊伯带里的星体,很可能都是由石块和冰块所组成的。
天文学家发现了这些小行星后,他们对太阳系的看法有没有改变呢?的确有!事实上,人们目前认为冥王星、它的卫星冥卫一和海王星的卫星海卫一,以及若干在内太阳系范围内由大冰块形成的天体,都是来自柯伊伯带的。不但这样,有些天文学家甚至觉得冥王星不该再纳入主要行星之列呢!
推本溯源
在柯伊伯带里为什么有这么多彗星和小行星呢?天文学家推测,早期有些由尘粒和开始凝固的冰组成的云,这些云后来结集起来而形成较大的天体。不过,这些天体分布得稀疏零落,因而未能进一步形成更大的行星。
长周期彗星在太阳系里也稳占一席地位。把这类彗星的质量通通加起来,大约有地球的质量40倍那么多。天文学家认为,一般长周期彗星都是在太阳系历史初期在外行星(气体巨星)一带形成的。
彗星为什么给“驱逐”到现时跟太阳距离这么远的轨道之上运行呢?原因看来是,由于木星等体积巨大的行星引力极强,运行到它们附近的彗星往往会受到它们的引力所牵引。
探索彗星
彗星含有一些太阳系形成初期的物质。那么,科学家可以怎样进一步探索这些迷人的天体呢?彗星有时候会“造访”内太阳系,科学家就可以抓紧机会对彗星作近距离研究了。此外,在接着几年,不同的太空研究组织也计划发射太空船,好对彗星进行探索。
天晓得太阳系以内还有些什么东西是有待发现的。不过,科学家种种新发现、新知识,却令人对圣经在以赛亚书40:26的话体会更深。这节经文说:“你们向上举目,看谁创造这万象,按数目领出,他一一称其名。”
[脚注]
a 一光年就是光走一年的距离,约相当于9万5000亿公里。
[第27页的附栏]
彗星和流星雨
你看到一颗光芒耀目的流星横过天际的时候,可有想过它是彗星的残骸呢?的确有这个可能。当彗星接近太阳运行时,由冰块组成的彗核就会逐渐瓦解,喷出石块(即流星体),拖在彗星的后面。不过,这些石块没有彗尾的尘埃那么轻,不会给太阳风吹散到太空各处去。相反,石块形成一条宽带子,跟彗星一起绕着太阳运转。
每年,地球都遇上流星群好几次。在11月中旬的狮子座流星雨,是地球遇上彗星藤佩尔-塔特尔的残骸所造成的。每隔33年,狮子座流星雨就会来得异常灿烂,叫人叹为观止。1966年,据有些观看过流星雨的人说,他们每分钟看到超过2000颗流星,跟真的暴雨不遑多让!去年,这场流星雨也壮丽悦目,一颗颗的流星仿佛教人目眩的火球从天而降,而今年11月的流星雨无疑也是不容错过的。
[第24-26页的图解或图片]
1.1997年拍摄到的海耳-博普彗星
2.埃德蒙·哈雷
3.珀西瓦尔·洛威尔
4.1985年拍摄到的哈雷彗星
5.1910年拍摄到的哈雷彗星
6.哈雷彗星喷出的气体和尘埃
[鸣谢]
1)Tony and Daphne Hallas/Astro Photo; 2)Culver Pictures; 3)Courtesy Lowell Observatory/Dictionary of American Portraits/Dover
4)Courtesy of Anglo-Australian Observatory, photograph by David Malin; 5)National Optical Astronomy Observatories; 6)the Giotto Project, HMC principal investigator Dr. Horst Uwe Keller, the Canada-France-Hawaii telescope
[图解]
(排版后的式样,见出版物)
7.一些彗星的轨道
科胡特克彗星
哈雷彗星
太阳
地球
恩克彗星
木星
[图片]
8.1994年,彗星“休梅克-利维9号”撞落木星的表面之前,已经断开为21截
9.冥王星的表面
10.1974年到访的彗星科胡特克
11.小行星伊达和卫星
[鸣谢]
8)Dr. Hal Weaver and T. Ed Smith (STScI), and NASA; 9)A. Stern (SwRI), M. Buie (Lowell Obs.), NASA, ESA; 10)NASA photo; 11)NASA/JPL/Caltech