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為什麼冥王星被踢出了太陽系的九大行星,它哪里不夠格?
2023/10/20

太陽系中的行星定義歷史悠久而復雜。古代文明時期,行星這一詞匯的意義與現在大為不同。那時,行星指的是與固定的恒星不同,可以在天空中移動的任何天體。這種定義下,太陽和月亮也被視為行星。比如在古希臘,行星一詞源于「行走者」或「漫游者」的意思,體現了古人對行星運動的觀察。


隨著文明的進步和科技的發展,天文學家開始對太陽系的結構有了更為深入的理解。17世紀,伽利略和開普勒等人的研究和發現,揭示了太陽系的行星圍繞太陽公轉的真實性質。這一時期,行星的定義開始圍繞它是否繞太陽公轉來界定。隨著時間推進,行星數量從初步的六大(水星、金星、地球、火星、木星、土星)逐漸增加。

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尤其是19世紀的末期,天文學家發現了天王星和海王星。

20世紀初,隨著天文望遠鏡技術的進步,天文學家開始發現更多小型天體,這引發了行星定義的爭議。當時,新發現的小天體如塞勒斯和帕拉斯,初步都被視為新的行星。但隨著對它們屬性的進一步研究,人們認識到這些天體與傳統的大行星有很大區別。

盡管科技進步和新的發現不斷深化了我們對太陽系的了解,但行星的定義在許多年里都沒有正式統一。隨著冥王星在1930年的發現,這一問題變得更加迫切。因為與之前的八大行星相比,冥王星的特性和屬性都存在很大差異。


冥王星的發現與初步分類

1930年,一個年輕的天文學家克萊德·湯博在美國的洛厄爾天文台成功發現了一顆新的天體,後來被命名為冥王星。

那時,人們對太陽系的邊界仍然知之甚少,冥王星的發現被廣大公眾和科學家們視為一項巨大的成就。尤其是,冥王星的發現意味著人類首次窺視到了太陽系的遠端邊界。

湯博最初發現冥王星時,是通過比較不同時間拍攝的天空照片找到的。在照片上,他注意到一個點在隨時間移動,與其他星體不同。在多次觀測和計算后,他得出結論:這是一顆新的行星。

當時,冥王星被分類為第九大行星,這一決定在當時并沒有太多爭議。人們對冥王星的大小和質量知之甚少,但基于其在天空中的亮度,初步估計它的質量可能與地球相當。這一估計使得它在行星家族中占有一席之地顯得理所當然。

然而,隨著技術的進步和更多的觀測數據,科學家們開始重新評估冥王星的真實質量和大小。到了1970年代,基于無線電天文學的測量,冥王星的質量被修正為地球的1/500。這一發現使得冥王星在行星家族中的地位變得更加尷尬。其大小只有月球的五分之一,遠遠小于之前的估計。

更進一步,冥王星與其他行星的軌道特性也有很大的差異。

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它的軌道相對于太陽的傾斜角度非常大,且軌道的形狀更加橢圓,這與太陽系內的其他主要行星有很大的不同。

冥王星的這些特點使其在行星家族中顯得與眾不同,這為其後來的重新分類埋下了伏筆。但在1930年代,人們對太陽系的認知仍然有限,冥王星被認為是第九大行星是理所當然的。


天文學家對行星的重新定義

隨著時間的推進,科學技術的日新月異,太陽系的秘密逐漸被揭開。特別是在20世紀末到21世紀初,天文學家們通過各種高精度的儀器觀測到太陽系外圍存在大量的類似冥王星的小天體。這些發現使得天文學家們不得不面對一個挑戰:如何定義行星。

在2000年代初,太陽系的邊緣被更多的小天體所充斥,其中一些甚至接近冥王星的大小。這一現象使得冥王星在太陽系中的獨特地位受到挑戰。如果將這些新發現的天體也都歸為行星的話,那麼太陽系可能會有數十甚至上百個行星,這明顯與傳統的認知相矛盾。

而這樣的問題并非第一次出現。在18世紀和19世紀,天文學家們在火星和木星之間發現了許多小行星,最初這些小行星都被稱為行星。但隨著發現數量的增多,這種定義變得不再適用,因此這些小天體被重新分類為小行星帶中的成員。

2006年,國際天文學聯合會(IAU)決定對行星的定義進行明確。他們提出了三個標準:一是天體必須圍繞太陽運動;二是其質量必須足夠大,使其在長時間內保持接近球形;三是它必須已經清除其軌道上的其他物體,成為所在區域的主導物體。只有滿足這三個條件的天體,才能被稱為行星。

這一新定義對太陽系的行星數量產生了直接的影響。依此定義,冥王星由于未能清除其軌道上的其他天體,不能再被稱為行星,而被重新分類為矮行星。

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這一定義的修改并非一蹴而就,而是基于長時間的科學研究和討論。它反映了天文學家們對太陽系認知的深化,以及對行星分類的需求。這一改變也反映了科學的本質:隨著知識的增長和新發現,舊的觀念和定義有時需要被修正或替換。

伊克修斯


伊克修斯的發現與影響

伊克修斯,這是一個對大多數非天文學者來說并不熟悉的名字,但它對于冥王星在行星系列中地位的改變起到了至關重要的作用。

2005年,一個天文觀測團隊在加州理工學院的邁克·布朗教授的帶領下,使用帕洛馬天文台的望遠鏡發現了伊克修斯(Eris),這一發現震驚了天文界。因為伊克修斯的直徑與冥王星相當,甚至有研究表明它可能比冥王星還要大。

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更為重要的是,伊克修斯并不是環繞太陽的唯一一個與冥王星大小相當的天體,天文學家們開始意識到太陽系中可能存在著大量的這種天體。

這意味著什麼呢?如果伊克修斯和類似的天體都被定義為行星,那麼太陽系的行星數量可能會急劇增加,遠超過人們過去的認知。而伊克修斯的發現,實際上加速了對行星定義的改變。因為當天文學家們面對如此多的冥王星大小的天體時,他們不得不重新考慮:我們該如何定義一個行星?

但伊克修斯與冥王星的關系并不僅僅是大小上的相似。這兩個天體都位于太陽系的某個特定區域,被稱為柯伊伯帶(Kuiper Belt),這是一個環繞太陽的冷凍小天體的帶狀區域。由于伊克修斯、冥王星和其他柯伊伯帶天體的相似性,天文學家們提出,這些天體應該歸為一個特定的分類,即矮行星。

伊克修斯的發現不僅對冥王星的地位產生了影響,它更是挑戰了人類對太陽系的認知,迫使我們對已有的知識進行修正。這也再次證明了,在科學探索的道路上,每一次新的發現都可能顛覆我們的舊有認知,為我們帶來更為深入的理解。

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「矮行星」定義的引入

隨著科技的進步和天文觀測技術的發展,太陽系內被發現的新天體數量逐漸增多,這也帶來了一系列關于如何定義和分類這些天體的問題。尤其是伊克修斯等與冥王星大小相近的天體的發現,讓天文學家們對「行星」的定義感到了挑戰。如果這些天體都被定義為行星,太陽系的行星數量可能會增加得非常多。因此,為了更加精確地描述和分類這些天體,國際天文學聯合會(IAU)在2006年提出了一個新的天體分類——矮行星。

那麼,矮行星到底是什麼呢?

按照IAU的定義,一個天體要想被歸類為矮行星,它需要滿足以下三個條件:

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它必須繞太陽公轉;

它的形狀必須由自身的重力造成,呈現出接近圓形;

它并沒有清除其軌道上的其他天體。

值得注意的是,這三點條件中的最后一點與行星的定義產生了明顯的區別。行星除了要滿足前兩點條件外,還必須「清除」其軌道上的其他天體。而冥王星等天體由于并未清除其軌道上的其他天體,因此被定義為矮行星。

這一分類有著明顯的科學基礎。因為冥王星、伊克修斯和其他柯伊伯帶天體,雖然都繞太陽公轉,并且由于其重力呈現出近似圓形,但是它們的軌道上還存在著許多其他的小天體。而行星如地球、木星等在形成過程中,由于其強大的重力,已經清除了其軌道上的大部分其他天體。

矮行星的定義不僅僅是一次簡單的分類,它背后反映的是天文學家對太陽系形成和發展過程的深入理解。通過對矮行星的研究,我們能更好地理解太陽系的歷史和演變。

這一定義的引入,也為眾多新發現的太陽系天體提供了一個明確的分類標準,使得我們對太陽系的認知更為清晰和有序。

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冥王星的新分類:矮行星

冥王星,一個曾經被視為太陽系九大行星之一的特殊天體,其命運在2006年國際天文學聯合會大會上發生了巨大的轉變。冥王星因其特有的屬性和太陽系內的位置而被重新分類為矮行星。這一決策在全球范圍內產生了巨大的影響,并在學術界和公眾中引起了激烈的討論。

那麼,是什麼原因使得冥王星失去了其「行星」身份,并被歸為矮行星呢?

首先,冥王星位于太陽系外圍的柯伊伯帶,這是一個由無數冰冷的小天體組成的區域。在這里,冥王星并不是唯一的大型天體。隨著技術的進步和更多的觀測,天文學家們發現了很多與冥王星大小相近,甚至更大的天體。這使得天文學家們開始重新考慮冥王星的特殊性。

其次,冥王星的軌道和其他八大行星有明顯的區別。它的軌道相對于太陽的傾斜角度較大,而且是一個高度橢圓形的軌道。這使得它在某些時候甚至會比海王星更接近太陽。

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更為關鍵的是,根據國際天文學聯合會的新定義,行星必須滿足三個條件,其中最重要的一點是:它必須「清除」其軌道上的其他天體。冥王星由于位于柯伊伯帶,其軌道上存在大量其他小天體,因此它并沒有滿足這一條件。

基于以上的觀點,國際天文學聯合會在2006年的大會上決定,冥王星不再被視為太陽系的行星,而是被重新定義為矮行星。


公眾與科學家的反應

冥王星的重新定義引發了大量的討論與爭議。盡管這一決策是基于對太陽系天體特性的科學認識,但它仍然觸動了公眾的情感。許多人都對冥王星與其他行星之間的關系產生了濃厚的興趣,畢竟,對于上一代人來說,冥王星一直都是九大行星之一。

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學校教材中曾經描繪的太陽系模型,在那之后發生了變革。許多學生和教師都在詢問如何適應這一變化。對于許多成年人來說,他們已經習慣了包含冥王星的九大行星概念,因此,面對這樣的變革無疑是一種挑戰。而孩子們則可能會更容易接受這種新的定義,因為他們正在形成對太陽系的認知。

然而,對于科學家來說,重新定義冥王星的決策是基于一系列客觀的考量。隨著技術的進步,天文學家發現了越來越多的太陽系小天體,許多與冥王星的大小和特性相似。這就需要一個更為明確和一致的分類標準。對于他們來說,這是一個科學上必要的步驟,以確保我們對太陽系的描述是準確和一致的。

然而,這一決策并不是一致通過的。有些天文學家認為,我們應該繼續保留九大行星的傳統概念,而不是排除冥王星。他們認為,盡管冥王星的一些特性與其他行星有所不同,但它在太陽系歷史和文化中的地位不應被忽視。

公眾的反應也是五花八門。有人覺得這是科學進步的必然,而有人則為冥王星的「降級」

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感到遺憾。甚至有些人發起了各種請愿活動,希望國際天文學聯合會(IAU)重新考慮其決策。這些活動再次證明,科學并不總是冷漠的,它也能引發人們的情感與熱情。


總結

在冥王星被重新分類為矮行星之后,我們進入了太陽系研究的新紀元。這個新紀元的到來不僅僅意味著我們對太陽系中的天體有了新的認識,更意味著我們有了更多的未知領域等待探索。

隨著技術的不斷進步,尤其是天文觀測技術,我們已經可以觀測到更遠、更暗淡的天體。估計在庫伊柏帶——太陽系邊緣的一個由冰和巖石組成的環帶——中可能存在數千個與冥王星大小相當的天體。這些天體的發現將為我們提供關于太陽系形成和演化的寶貴信息。

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未來的探測任務也將更加頻繁。例如,NASA已經計劃在未來的十年里對冥王星和其他矮行星進行更深入的探測。這些探測任務不僅會給我們帶來關于冥王星表面、大氣和內部結構的詳細信息,還可能揭示更多關于太陽系早期歷史的秘密。

除了直接的探測任務,科學家們也在積極研發新的觀測方法和工具。比如,超大型望遠鏡項目正在各大天文研究機構中進行,這種望遠鏡有望觀測到太陽系之外的行星,并對其進行直接成像。

值得一提的是,人類對太陽系的探索不再僅限于科學家。隨著天文學的普及,越來越多的業余愛好者加入到了這個行列中。他們利用自己的小型望遠鏡,甚至只用肉眼,都能觀測到太陽系中的一些奇妙現象。未來,隨著觀測技術的普及和成本的降低,我們相信更多的人將能參與到太陽系的探索中來。

未來的太陽系研究將不僅僅是尋找新的天體,更是對已知的天體進行更深入、更精確的研究。冥王星的重新定義只是這個旅程的一個小小開始,前方,仍有無數的神秘等待我們去揭示。

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