高中地球科学/太阳系中的其他天体

当我们的太阳系形成时，大部分物质最终汇聚到太阳，太阳系中心的恒星。绕太阳旋转的圆盘中的物质聚集成越来越大的块，形成了八颗行星及其卫星。但太阳系中的一些较小的物质块从未加入这些更大的天体。在本课中，我们将讨论太阳系中的一些其他天体。

学习目标

找出并描述小行星带。
解释彗星来自哪里以及是什么导致了它们的尾巴。
区分流星、流星体和陨石。

小行星

小行星是围绕太阳运行的非常小的岩石天体。“小行星”的意思是“星状”，在望远镜中，小行星看起来像光点，就像恒星一样。小行星有时也被称为小行星或小天体，因为在某些方面它们类似于微型行星。然而，与行星不同的是，小行星形状不规则，因为它们没有足够的引力变得像行星一样圆。它们没有大气层，而且它们在地质上并不活跃。小行星唯一的地质变化是由碰撞引起的，碰撞可能会使小行星破裂或在小行星表面形成陨石坑。图 25.31 显示了一个典型的小行星。

小行星带

在我们的太阳系中，已经发现了数十万颗小行星。它们仍然以每月约 5,000 颗新小行星的速度被发现！大多数小行星位于火星和木星轨道之间，在一个叫做小行星带的区域，如图 25.32 所示。虽然小行星带中有数千颗小行星，但它们的总质量只占地球月球质量的 4% 左右。

科学家认为，小行星带中的天体是在太阳系形成过程中在那里形成的。然而，它们从未能够形成一颗行星，因为木星的引力非常大，不断干扰小行星。

近地小行星

近地小行星是指轨道与地球轨道交叉的小行星。任何轨道与地球交叉的天体都可能与地球发生碰撞。已知的近地小行星超过 4,500 颗；其中 500 到 1,000 颗直径超过 1 公里。事实上，小型小行星经常与地球发生碰撞——直径为 5-10 米的小行星平均每年撞击地球一次。有证据表明，过去大型小行星撞击地球导致了许多生物死亡和许多物种灭绝。天文学家一直在寻找新的小行星，并密切跟踪已知的近地小行星，以便他们能够尽早预测可能的碰撞。

小行星任务

科学家对小行星感兴趣，部分原因是了解它们的成分可以让我们了解我们的太阳系以及它的形成方式。他们最终也可能被开采用于稀有矿物或用于太空中的建筑项目。一些小行星在航天器飞往外行星的途中被拍摄到。一些任务被派出去直接研究小行星。1997 年，NEAR Shoemaker 探测器绕一颗名为 433 爱神星的小行星运行，并于 2001 年最终着陆在其表面。日本隼鸟号探测器目前正在研究一颗小行星，并可能将小行星表面的样本带回地球。2007 年，美国宇航局发射了黎明号任务，该任务计划在 2011-2015 年访问一些最大的小行星。

流星

如果你在黑暗的夜晚花费了大量时间观察天空，你可能已经看到了图 25.33 中的“流星”。流星是指天空中的光迹。“流星”的正确科学名称是流星。流星根本不是恒星。相反，它们是在太空中进入地球大气层时燃烧的微小物质块。

流星体

在这些小物质块进入地球大气层之前，它们被称为流星体。流星体就像小行星，只是更小。流星体的尺寸从巨石到微小的沙粒不等。大于流星体的物体被认为是小行星，而小于流星体的物体被认为是行星际尘埃。流星体有时会成群结队地聚集在一起，形成长长的轨迹。这些是彗星留下的残骸。当地球穿过这些星团之一时，就会发生流星雨，即一段时间内在天空特定区域出现数量增加的明亮流星。

陨石

假设一个小的岩石物体——流星体——进入地球大气层。大气中的摩擦会迅速加热该物体，使其开始汽化，留下一条发光的气体轨迹。此时，它已经变成了流星。大多数流星体在到达地球表面之前完全汽化，但较大的流星体可能有一个小的核心物质穿过整个大气层并撞击地球表面。在地球表面发现的流星体的固体残骸被称为陨石。

陨石为我们提供了关于太阳系的线索。许多陨石来自太阳系形成时形成的流星体（图 25.34）。有些来自分裂的小行星内部。少数陨石是由更像火星上的岩石的物质构成的。科学家认为这些陨石中的物质实际上是被小行星撞击从火星表面击落的，然后作为流星进入地球大气层。

彗星

彗星是小的冰状天体，它们以非常椭圆的轨道围绕太阳运行。它们的轨道将它们从外太阳系带到内太阳系，靠近太阳。当彗星靠近太阳时，外层冰会融化并蒸发。由此释放的气体和尘埃会在彗星周围形成一个大气层——称为彗发。来自太阳的辐射和粒子也会将一些气体和尘埃推入一条长长的尾巴中，这条尾巴总是背离太阳，无论彗星朝哪个方向移动。图 25.35 显示了海尔-波普彗星，它在 1997 年亮了几月。

彗星彗核和彗尾中的气体发光，也反射来自太阳的光。除了彗星有彗核和彗尾时，它们很难被看到。因此，彗星只有在靠近太阳时才会短时间出现，然后随着它们返回外太阳系而再次消失。彗星两次出现之间的时间被称为彗星的周期。例如，第一颗已知周期的彗星，哈雷彗星，周期为75年。它最后一次穿过内太阳系是在1986年，并将再次出现在2061年。

彗星来自哪里

周期约为200年或更短的彗星被称为短周期彗星。大多数短周期彗星来自海王星轨道之外的区域。这个区域不仅包含彗星，还包含小行星和至少两颗矮行星，被称为柯伊伯带。（柯伊伯的发音是“KI-per”，与“viper”押韵。）

一些彗星的周期要长得多，长达数千年甚至数百万年。大多数长周期彗星来自太阳系一个非常遥远的区域，称为奥尔特云，距离太阳约50,000-100,000天文单位（是太阳到地球距离的50,000-100,000倍）。彗星将外太阳系的物质带到内太阳系。在早期地球历史中，彗星可能通过碰撞将水和其他物质带到地球上。

矮行星

我们太阳系的矮行星是令人兴奋的证明，说明我们对太阳系的了解有多深。随着我们太阳系中许多新天体的发现，在2006年，天文学家对行星的定义进行了细化。根据新的定义，一颗行星必须

绕恒星运行
足够大，其自身的重力使其呈球形
足够小，它本身不是一颗恒星
已经清空了其轨道区域的小天体

与此同时，天文学家定义了一种新的天体类型：矮行星。矮行星是指满足上述1-3号但未满足4号的天体。我们太阳系中有四颗矮行星：谷神星、冥王星、妊神星和阋神星。

图25.36显示了谷神星，一个岩石的球形天体，是小行星带中最大的天体。在2006年之前，谷神星被认为是最大的小行星。谷神星的质量足够大，其重力使其呈球形。尽管如此，谷神星的质量只有地球月球的1.3%。谷神星绕太阳运行，呈圆形，不是一颗恒星，但其轨道区域充满了其他更小的天体，因此谷神星没有满足成为一颗行星的第四个标准，现在被认为是一颗矮行星。

冥王星

从1930年被发现到2006年，冥王星被认为是太阳系的第九颗行星。然而，它一直被认为是一颗奇怪的行星。与太阳系中其他外行星（都是气态巨行星）不同，它很小，是冰冷的岩石星球。冥王星的直径约为2400公里。它只有地球月球质量的1/5。它的轨道相对于其他行星倾斜，呈长而窄的椭圆形，有时甚至穿过海王星的轨道。

从1992年开始，在冥王星轨道所在的同一区域，即现在被称为柯伊伯带的区域，发现了许多天体。柯伊伯带从海王星轨道外开始，至少延伸到500天文单位。我们已经发现了超过2亿个柯伊伯带天体。冥王星在该区域内运行。当2006年行星的定义发生变化时，冥王星没有通过清除其轨道上其他天体的测试，因此现在被认为是一颗矮行星。

冥王星有5颗自己的卫星。最大的卫星，卡戎，足够大，以至于冥王星-卡戎系统有时被认为是一个双矮行星系统（图25.37）。2005年发现了两个较小的卫星，尼克斯和海德拉。2011年和2012年又发现了另外两颗卫星，分别是凯伯罗斯和斯提克斯。

妊神星

妊神星是我们迄今为止发现的第三大、第二亮的矮行星（图25.37）。它大约是冥王星大小的四分之三。据估计，它的直径在1300到1900公里之间。妊神星以复活节岛人神话中创造人类的神灵命名。它以310年的周期绕太阳运行，距离太阳38.5到53天文单位。据信它是由甲烷、乙烷和氮冰组成的。

阋神星

阋神星是太阳系中已知最大的矮行星——质量比冥王星大27%（图25.37）。它直到2003年才被发现，因为它距离太阳非常遥远。尽管冥王星、妊神星和阋神星都位于柯伊伯带，但阋神星距离太阳的距离是冥王星的3倍，几乎是地球距离太阳的100倍。当它最初被发现时，它一度被认为是太阳系的“第十颗行星”。阋神星的发现促使2006年对行星和矮行星的定义进行了新的修订。阋神星也有一颗小卫星，厄里斯，它大约每16天绕阋神星运行一周。

天文学家已经知道太阳系的外围可能还有其他矮行星。未来可能将妊神星、夸奥瓦尔、塞德娜和鸟神星添加到矮行星列表中。我们还有很多东西需要发现和探索！

课程总结

小行星是不规则形状的岩石天体，绕太阳运行。它们中的大多数位于火星和木星轨道之间的主要小行星带。
流星体比小行星小，大小从巨石到沙粒不等。当流星体进入地球大气层时，它们会汽化，形成一条叫做流星的发光气体轨迹。如果流星体中有任何部分到达地球，剩余的物体被称为陨石。
彗星是小的、冰冷的物体，它们以非常椭圆的轨道绕太阳运行。当它们靠近太阳时，它们会形成彗核和彗尾，这些彗核和彗尾会发光，使彗星更加显眼。
短周期彗星来自海王星轨道外的柯伊伯带。长周期彗星来自非常遥远的奥尔特云。
矮行星是绕太阳运行的球形天体，但没有清除其轨道上的其他天体。谷神星是小行星带中的一颗矮行星。冥王星、妊神星和阋神星是柯伊伯带中的矮行星。

复习题

将以下天体按从小到大排列：小行星、恒星、流星体、行星、矮行星。
大多数小行星在哪里被发现？
流星、流星体和陨石之间有什么区别？
科学家会研究什么物体来了解奥尔特云的组成？
为什么冥王星不再被认为是一颗行星？
列出我们太阳系中已知的四颗矮行星。

词汇

小行星: 岩石物体，大于几百米，绕太阳运行，位于被称为小行星带的区域。
小行星带: 火星和木星轨道之间的区域，那里发现了许多小行星。
彗星: 绕太阳运行的小而冰冷的尘埃天体。
矮行星: 绕太阳运行的天体，没有清除其轨道上的其他天体。
柯伊伯带: 太阳系中海王星轨道之外的区域，包含数百万个冰冻天体。
流星: 来自外太空的物质，在进入地球大气层时燃烧。
陨石: 到达地球表面的流星的固体部分。
流星体: 星际空间中的一块小岩石，尚未进入地球大气层。
流星雨: 一个区域，那里经常出现流星，看起来似乎起源于天空中的某个特定区域。

需要考虑的要点

2006 年，天文学家改变了行星的定义，并创建了矮行星这一新的类别。您认为行星、矮行星、卫星、小行星和流星体是明确分开的群体吗？
什么是定义每个群体的标准，这些不同群体的物体有什么共同点？物体可以从一个群体转变为另一个群体吗？如何？
我们已经了解了太阳系中发现的许多不同类型的物体。您能想到哪些物体或物体系统存在于我们的太阳系之外？

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