這個問題看似簡單,實際上卻并不簡單。我們都知道地球、火星和木星是行星,但關于如何正确命名曾經被認為是行星的冥王星和1号小行星科瑞斯的問題,又一次引起了科學界的辯論,這場激烈的辯論一直持續到了今天。行星判定的最新标準在2006年發布,由國際天文協會給出三個标準:
1.行星一定要繞恒星軌道運行(太陽系中則是繞着我們在宇宙中的鄰居:太陽)。
2.行星的質量一定要大到産生足夠大的地心引力使其呈現球狀。
3.行星的體積一定要達到其産生的地心引力能夠掃除公轉軌道周圍繞日運行的其他天體,并在此區域内個頭最大。
這些讨論和辯論也将會随着我們對宇宙認知的加深而不斷繼續,結果也趨向于更加正确的認知。
科學進程
科學是一個基于運用習得的知識來不斷進行提問、假設、挖掘、交換最新發現的過程。科學發現是依賴于對事物進行推測實驗而發展的。科學家們通常會有彼此工作批判性的不同的了解和質疑,我們将這個過程稱為同行審查。
我們對家園和宇宙的理解也一直在變化着。新的信息會讓我們重新思索着我們的所知,重新評估我們對事物的分類,這樣我們才能更全面地了解這個世界。新的視角和新的發現來自于對理論的質疑或者分級分類理論自身的更新。
演變着的定義
如何定義“行星”這個術語是十分重要的,這反映了我們對太陽系的起源、構造與發展的理解。在曆史長河中,對于行星的判定有過不少變化。古希臘學者将月球、太陽連同水星、金星、火星、木星和土星認為是地球的行星。那時人們并不将地球當成行星,而是中心天體——其他行星都繞其軌道運轉。公元前三世紀,愛琴海薩摩斯島(Samos)的阿裡斯塔克斯(Aristarchus)建立了第一個以太陽為中心、地球繞其轉動的宇宙模型,遺憾的是,他的模型沒有被人們廣泛接受。直到16世紀,尼古勞斯·哥白尼(Nicolaus Copernicus)重新提出了這個觀點。
17世紀,借力于望遠鏡的問世,天文學家們也認識到太陽是中心天體,而其他天體,包括地球,都是繞其軌道運轉的。月球不是行星,而是地球的衛星。1781年,天王星被認為是行星。1846年,人類發現海王星。
1801年,人類在火星和木星之間發現了谷神星,起初,人類認為谷神星屬于行星。但随着更多的天體在同一區域持續被發現,人們認識到谷神星是某一類相似天體中首個被發現的,并最終将其命名為矮行星(星狀)或者少數行星。
1930年,人類發現冥王星,并将其視為第九顆行星。但,冥王星比水星小很多,甚至比一些行星的衛星還要小。冥王星不像是類地行星(如水星、地球、金星、火星),不像是氣态巨行星(如木星、土星),也不像是冰巨星(如天王星、海王星)。卡戎是冥王星的大衛星,它幾乎有冥王星的一半大,并繞其軌道運行。雖然冥王星在20世紀80年代保持了其行星地位,但在20世紀90年代,人類有了一些新發現。
望遠鏡方面的技術進步使觀察探測更小更遠的天體成為了可能。20世紀90年代初,天文學家探測到了許多圍繞太陽軌道的低溫的星球 ,這些星球在一個甜甜圈狀的區域内,這個區域處在海王星軌道之外、冥王星範圍之内,人類叫它們柯伊伯帶。随着柯伊伯帶和數以千計的低溫星球被人們發現(人們叫他們柯伊伯帶天體,或者叫海外行星),有人提出可以不将冥王星看成行星而将其看做最大的柯伊伯帶天體。
行星争論
接着,2005年,一個天文學家小組宣布他們發現了第十顆行星——這顆行星在柯伊伯帶中,大小與冥王星類似。人們開始好奇行星真正的意義,至少想弄清楚什麼是行星。突然間,對人們來說,這個問題的答案好像沒有那麼不言而喻,反而出現了很多分歧。
國際天文協會(IAU)是一個世界性的天文學家組織,他們接受了分辨出新發現的柯伊伯帶行星(後來取名叫厄裡斯星)的任務。2006年,天文協會通過了一個分辨行星的新決議:新增了一個條目——矮行星。天文協會确定了厄裡斯星、谷神星、冥王星以及近期發現的柯伊伯帶行星妊神星烏神星為矮行星。太陽系中也許還存在100顆其他矮行星以及百顆以上在柯伊伯帶中或外部不遠處。
重新定義行星
這是天文協會的文件:分辨率B5:太陽系中行星的定義
當代觀測正在改變我們對行星系統的理解,值得關注的是,我們對天體的命名能夠體現出我們現時的理解水平。這個觀點在“行星”的命名上表現得尤為明顯。“行星”原本的意思就是移動,也可以說是天空中移動的光。近期的發現正引導着我們去創造新的定義,在創造新定義的過程中我們可以擁有最新的科學發現。
因此天文協會分析發現,太陽系中,行星和其他除了衛星之外的天體可用以下方式分為三種:
1.行星是具有以下特征的天體:(a)繞恒星運轉(b)有足夠大的體積以産生地心引力,克服固體應力以達到流體靜力平衡的形狀(近于球體)(c)清除軌道附近其他天體。
2.矮行星是具有以下特征的天體:(a)繞恒星運轉(b)有足夠大的體積以産生地心引力,克服固體應力以達到流體靜力平衡的形狀(近于球體)(c)無需清除軌道附近其他天體(d)不是衛星。
3.其他除衛星外所有繞日旋轉的天體都被集合稱為“太陽系小天體”
辯論與發現——接續發展
天文學家和行星科學家并非全體都認同這些定義。一些人認為這種分類方式限制了行星數量,還有一些人認為這些定義不夠清晰全面。一些天文學家認為行星的位置(環境)很重要,尤其是在理解太陽系的形成和發展的過程中。
有一種觀點是将行星定義為體積足夠大來形成引力使其維持近似球體形狀的天體。然而一些科學家反對,他們認為這個簡單的定義不能将天體需要的球狀接近程度表達清楚。事實上,看清許多遠距離天體的确切形狀都是有困難的。 其他科學家認為天體所在位置和構成非常重要,不應該與力學有關 ,也就是說,無論天體是否清除附近天體,抑或是它們按照固定軌道運行,人類對行星的生動讨論都會持續發展。
随着我們的知識水平加深、知識面變廣,更加複雜迷人的宇宙也将呈現在我們眼前。研究者們已經發現上百個太陽系外的行星或者說太陽系外部的行星存在于太陽系之外。也許僅僅銀河系中就有上十億個系外行星,或許還有宜居星球(有條件适合人類生活)。我們對行星的定義能否應用于新發現的天體還有待考證。
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