[天文生物探索部天文组][06.11.09][原创]关于行星与矮行星定义的讨论

wangchao

　　2006年8月24日，IAU（国际天文联会）大会的最后一天通过表决决定了关于“行星”和“矮行星”的定义。并且按照其中定义将冥王星踢出行星家族，与谷神星、厄里斯（2003UB313）并列划归为一个新的天体分类“矮行星”。困扰天文界数十年的冥王星与外海王天体地位问题的争论似乎是尘埃落定了。于是我们的教科书立刻开始着手修改，甚至有些人提议将冥王星改名为“冥神星”以符合他的地位。冥王星也就肯定是在矮行星永世不得翻身了。然而我要说的是现在要下这些定论太早了，因为这次通过的定义有的方面表述的相当模糊，以至于引起了比原先更多的争论。
　　要了解这些争论的焦点首先我们得看看这次IAU大会通过的关于行星和矮行星的定义：

(1) [U]行星[/U][1] 是这样的一种天体：
· (a) 在轨道上环绕著太阳。
· (b) 有足够的质量，能以自身的重力克服刚体力，因此能呈现[U]流体静力平衡[/U]的形状(接近圆球体)。
· (c) 将邻近轨道上的天体清除。
(2) [U]矮行星[/U]或是[U]小行星[/U] (planetoid)是一种天体：
· (a) 在轨道上环绕著太阳。
· (b) 有足够的质量，能以自身的重力克服刚体力，因此能呈现[U]流体静力平衡[/U]的形状(接近圆球体)。[2]
· (c) 未能将邻近轨道上的天体清除。
· (d) 不是行星的[U]卫星[/U]。
(3) 所有环绕太阳的其他天体[3]都归类到[U]太阳系小天体[/U]。
注脚：
[1] [U]行星[/U]只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。
[2] IAU的程序将建立规范，并将天体归类为矮行星或其他的分类中。
[3] 现行的包括太阳系内大多数的小行星、外海王星天体、彗星、和其他的小天体。

　　
　　
　　上面的是转自WIKI百科的行星和矮行星定义的资料。我们先来看把冥王星踢出行星行列的（C）条目，也是区分行星和矮行星的条目。能否清除临近轨道的天体是行星与矮行星的主要区别。可是这一条就很模糊。何谓“清除临近轨道的天体”？。如果是要将所有临近轨道的天体驱逐或者围绕起公转或者驱逐出轨道范围的话。的确可以排除冥王星，但是同理海王星也得被踢出去，因为海王星并不符合“将邻近轨道上的天体清除”没有让冥王星等等很多KBO带天体围绕其公转。不但是冥王星。地球轨道附近也有很多近地小行星没有被地球引力束缚或者驱逐，海王星和木星之间的半人马小行星群也没被哪个大行星的“清除”。而贯穿金星到海王星轨道的哈雷慧星可以让除了水星以外的所有行星被踢出去。而还有一些小行星带的小行星轨道会冲入水星轨道以内。如果要是把这条严格化的话太阳系恐怕一个行星都没有。有些人会说那些天体太小了，应该可以忽略不计。还有人说把这个条目略微放宽一些不就得了。可是这些条目放宽到什么程度定义里没写，什么样子的天体才在这个“清除”的范围里。定义里都没有规定。于是就出现了这样的情况：按照这个定义把冥王星归入矮行星没错，按照这个定义把其他八大行星都归入矮行星也没错。按照这个定义把八大行星定义为(大)行星没错，按照这个定义把冥王星和厄里斯归入行星中也没有错误，这就是定义的模糊不清之处。
　　除此以外还这条还有一个问题就是如何定义“临近轨道”。该天体轨道附近什么样的范围算是临近轨道？是按照轨道点还是天体离太阳的距离？对于确定一些狭长轨道天体（比如sedna）的临近轨道非常重要。如果未来发现一个质量很大但轨道十分狭长的天体，是否要归入行星？而且如果是按照轨道点来确定临近轨道的话。冥王星和厄里斯都应该符合这一条。因为冥王星的轨道只会冲入海王星轨道范围范围以内但没有交错，否则迟早会相撞，厄里斯情况也是类似。这又是一个模糊之处。
冥王星的轨道:





厄里斯的轨道



　　
　　还有一个条目也是比较模糊的，那就是（B）条目。这个条目不仅仅是行星，而且是矮行星的主要标准之一。理论上说，一个天体能够形成近似球形的形状必须有相当程度的质量，大小自然也小不了。据说有人曾经研究过一个天体直径必须接近700公里才有可能形成近似球体的形状。这样来看这个条目没有任何问题。可是偏偏有一些天体似乎在挑战这个条目。　　
　　灶神星，位于木星和火星轨道之间的小行星带的第四个被发现的小行星。平均直径550公里，大小位列小行星带第三位，形状大致来看也接近球形。似乎可以被算作矮行星了。但是，由于其南极曾经遭受过十分剧烈的撞击，而让其南极塌陷形成了一个奇特的扁球形状。说它符合这一条目也对，不符合也有道理。　　


哈勃太空望远镜观测到的小行星4灶神星的影像
　　或许灶神星有些太小，作为一个边缘情况挑战这个条目有些问题。但是下面这个天体就不同了。2003EL61，位于海王星轨道以外的柯伊伯带的天体。距离太阳与冥王星近似，平均直径1500公里，比谷神星大50％。质量是谷神星的4倍。是海王星以外围绕太阳公转天体中仅次于冥王星、厄里斯和2005FY9以外的第四大天体。似乎理应归入矮行星之列。但是，由于其飞快的自转速度（4小时就自转一圈），离心力过大把整个星体拉长成一个1960×1518×1000公里的扁球。这样的如果按照行星定义（B）条目来衡量就出现了一个尴尬的情况：按照质量和大小，比谷神星大出很多的2003EL61绝对有资格位列矮行星。但是他形状离这个近似球体差距也大了点。但是比起其他不规则形状天体而言又接近球体。这样看来显然（C）条目进行完善才能适应需求。


小行星136108 2003el61的想象图 旁边的那两个是它的两个卫星

十月弥漫

WC加油~~~

Nemesis-G

WC君写好了麻烦说一声

wangchao

基本写完 不过没准过几天会修饰修饰 添点内容- -

wangchao

:017: 图够多了 资料也差不多 再添就多余了

wangchao

[quote=H 皇]那你还准备加什么啊！就这样定稿了吧！[/quote]
准备考虑加点太阳系以外的内容 不过手头资料太少 加不加还忧郁中 先收集两天资料再说

Nemesis-G

那我先不处理了

MKLFT

我理解对于“将邻近轨道上的天体清除”的天体，并非轨道相交问题，毕竟任何大行星不可避免会与小天体有交集，而是因为冥王星临近柯伊伯帶的缘故，有大量相似天体在与冥王星的轨道附近并行，所以冥王星要降级……
也许这个的确不严密，以后应该会更完善这些解释，最好能有个量化的标准，否则确有些难以服众。

ShiyuTang

2006年9月和10月两期《天文爱好者》杂志也讨论了这个问题，而且同样认为区别行星和矮行星的标准很模糊，需要进一步明确定义。

另外，wiki上的(c)条目翻译有误差，按《天文爱好者》的翻译，应该是：
“行星”的(c)条目：已经清空了其轨道附近的区域；
“矮行星”的(c)条目：还没有清空其轨道附近的区域。
这个和wiki上面的“将邻近轨道上的天体清除”和“未能将邻近轨道上的天体清除”意思有明显不同。显然“轨道附近”和“临近轨道”所指的范围有很大差异。后者的范围要显著大于前者的范围。

如果依《天文爱好者》的翻译，则海王星并不存在问题。它的轨道附近的确没有其他围绕太阳公转的天体。

wangchao

这个翻译的确有点麻烦 英文原版不知道能看明白不

貌似应该是轨道附近 不过如果按照这个说法貌似冥王星"轨道附近"也没有什么大天体 无论是
厄里斯(2003UB313)还是2005FY9 2003EL61 还有quauar orcuse等等现在发现的大的外海王天体的轨道都和冥王星的轨道有一定距离 至少我能够查到的里面没发现和冥王星轨道重叠交叉的 距离和海王星与冥王星相当类似 所以说还是不好说

wangchao

http://neo.jpl.nasa.gov/orbits/
查小行星轨道的工具 资料比较全 不过需要JAVA支持