小行星带(asteroidbelt)是太系
介于火星和木星轨
之间的小行星密集区域,由已经被编号的120,437颗小行星统计得到,98.5%的小行星都在此
被发现。由于这是小行星最密集的区域,估计为数多达50万颗,这个区域因此被称为主带,通常称为小行星带。距离太
约2.17-3.*天文单位的空间区域
,聚集了大约50万颗以上的小行星,形成了小行星带。这么多小行星能够被凝聚在小行星带
,除了太
的万有引力以外,木星的万有引力起着更大的作用。
小行星带由原始太星云
的一群星
(比行星微小的行星前
)形成。但是,因为木星的重力影响,阻碍了这些星
形成行星,造成许多星
相互碰撞,并形成许多残骸和碎片。小行星带
最大的三颗小行星分别是智神星、婚神星和灶神星,平均直径都超过400公里;在主带
仅有一颗矮行星—谷神星,直径约为950公里;其余的小行星都较小,有些甚至只有尘埃大小。小行星带的
质非常稀薄,目前已经有好几艘太空船安全通过而未曾发生意外。在主带
的小行星依照它们的光谱和主要形式分成三类:碳质、硅酸盐和金属。另外,小行星之间的碰撞可能形成拥有相似轨
特征和成
的小行星族,这些碰撞也是产生黄
光的尘土的主要来源。
发现历史
发现第一颗小行星谷神星的亚齐。1766年德国天文学家提丢斯(j.titius)偶然发现一个数列:(n+4)/10,将n=0,3,6,12,……代
,可相当准确地给
当时已知行星的轨
半径。这件事起初未引起人们的注意,后来柏林天文台的台
波德(j.bode)得知后将它发表,乃为天文界所知。在1781年发现天王星之后,
一步证实公式有效,波德于是倡议在火星和木星轨
之间也许还有一颗行星。1801年,西西里和
亚齐(g.pzzi)在例行的天文观测
偶然发现在2.77au
有个小天
,即把它命名为谷神星(ceres)。
1802年,天文学家奥伯斯(h.olbere)在同一区域又发现另一小行星,随后命名为智神星(pals)。威廉·赫歇尔就建议这些天
是一颗行星被毁坏后的残余
。到了1807年,在相同的区域
又增加了第三颗婚神星和第四颗灶神星。由于这些天
的外观类似恒星,威廉·赫歇尔就采用希腊文
的语
aster-(似星的)命名为asteroid,
文则译为小行星。
拿破仑战争结束了小行星带发现的第一个阶段,一直到1845年才发现第五颗小行星义神星。接着,新小行星发现的速度极速增加,到了1868年
发现的小行星已经有100颗,而在1891年
克斯·沃夫引
了天文摄影,更加速了小行星的发现。1923年,小行星的数量是1,000颗,1951年到达10,000颗,1982年更
达100,000颗。现代的小行星巡天系统使用自动化设备使小行星的数量持续增加。
在小行星带发现后,必须要计算它们的轨元素。1866年,丹尼尔·柯克伍德宣布由太
算起,在某些距离上是没有小行星存在的空白区域,而在这些区域上绕太
公转的轨
周期与木星的公转周期有简单的整数比。柯克伍德认为是木星的摄动导致小行星从这些轨
上被移除。
在1918年,日本天文学家平山清次注意到小行星带上一些小行星的轨有相似的参数,并由此形成了小行星族。到了1970年代,观察小行星的颜
发展
了分类的系统,三
最常见的类型是c-型(碳质)、s-型(硅酸盐)和m-型(金属)。2006年,天文学家宣布在小行星带
发现了彗星的族群,而且推测这些彗星可能是地球上海洋
的来源。
起源演化
在太系形成初期,因
积过程的碰撞普遍,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,一旦聚集到足够的质量(即所谓的微星),便能用重力
引周围的
质。这些星
就能稳定地累积质量成为岩石行星或
大的小行星ida和它的卫星,伽利略号探测
拍摄气
行星。小行星带的形成之谜不知
何时才能破解。不过,越来越多的天文学家认为,小行星记载着太
系行星形成初期的信息。因此,小行星的起源是研究太
系起源问题
重要的和不可分割的一环。
主观
关于形成的原因,比较普遍的观是在太
系形成初期,由于某
原因,在火星与木星之间的这个空挡地带未能积聚形成一颗大行星,结果留
了大批的小行星。
目前被认同的行星形成理论是太星云假说,认为星云
构成太
和行星的材料,尘埃和气
,因为重力陷缩而生成旋转的盘状。在太
系最初几百万年的历史
,因
积过程的碰撞变得黏稠,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,并且使颗粒的大小稳定的持续增加。一旦聚集到足够的质量—所谓的微星—便能经由重力
引邻近的
质。这些星
就能稳定的累积质量成为岩石的行星或
大的气
行星。
在平均速度太的区域,碰撞会使星
碎裂而抑制质量的累积,阻止了行星大小的天
生成。在星
的轨
周期与木星的周期成简单整数比的地区,会发生轨
共振,会因扰动使这些星
的轨
改变。在火星与木星之间的空间,有许多地方与木星有
烈的轨
共振。当木星在形成的过程
向
移动时,这些共振轨
也会扫掠过小行星带,对散布的星
行动态的激发,增加彼此的相对速度。星
在这个区域(持续到现在)受到太
烈的摄动因而不能成为行星,只能一如往昔的继续绕着太
公转,而且小行星带可以视为原始太
系的残留
。
小行星gaspra,伽利略号探测拍摄目前小行带所拥有的质量应该仅是原始小行星带的一小
分,以电脑模拟的结果,小行星带原来的质量应该与地球相当。主要是由于重力的扰动,在百万年的形成周期过程
,大
份的
质都被抛
去,残留
来的质量大概只有原来的千分之一。
当主带开始形成时,在距离太2.7au之
形成了一条温度低于
的凝结
线—"雪线",在这条线之外形成的星
就能够累积冰。在小行星带生成的主带彗星都在这条线之外,并且是造成地球海洋的主要供应者。
因为大约在40亿年前,小行星带的大小和分布就已经稳定来(相对于整个太
系),也就是说小行星带的主带在大小上已经没有显著的增减变化。但是,小行星依然会受到许多随后过程的影响,像是:
的
化、撞击造成的熔化、来自宇宙线和微
星
轰击的太空风化。因此,小行星不是原始的,反而是在外面古柏带的小行星,在太
系形成时经历的变动比较少。
主带的侧界线在与木星的轨
周期有4:1轨
共振的2.06au之
,,在此
的任何天
都会因为轨
不稳定而被移除。在这个空隙之
的天
,在太
系的早期历史
,就会因为火星(远日
在1.67au)重力的扰动被清扫或抛
去。
其他解释
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