行星的新定义

一、前言国际天文学联合会(简称IAU)于2006年8月24日在捷克布拉格举行的第26届大会上投票通过了行星定义专业委员会提交的七易其稿并几经修订的《行星定义》决议案。根据新的行星定义我们太阳系共有3类天体族群。它们是行星(planet)、矮行星(dwarf planet)和太阳系小天体(small solar system bodies)。太阳系共有八个行星。它们是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星,称为经典行星。第一批确认的矮行星中有谷神星(Ceres)、冥王星和2003UB313。太阳系小天体中包括小行星(asteroid)、海外天体(TNO)、彗星等其他小天体。今后全世界的天文机构、天文教学、天文学家和天文爱好者都将自觉地遵循这个新颁布的行星定义。IAU是世界各国天文学家和天文学术团体联合组成的非政府性学术组织,成立于1919年。由于天文学是国际性极强的科学,诸如时间标准、时间系统和服务、所有的天文常数、一切天文基本数据和数值、星座界定、各种天体的命名、天文名词和术语的规范等,无一不需天文界协调和一致化。IAU正是全世界天文学家众望所归的天文之家。新行星定义确认的太阳系仅有的八个行星都是1900年前为人所共知。划归矮行星的谷神星是1801年发现的第一个小行星,它是迄今发现的总数超过60万个小行星中最大的一个。谷神星的公转轨道位于火星和木星之间的小行星主带中,4.6个地球年公转一周。冥王星于1930年发现。以前,一直被公认为太阳系最外围的行星,按照新的行星定义被归类为矮行星。暂时编号2003UB313并取名“齐娜”(Xena)的天体是20世纪90年代以来已发现的总数已超过1000的海外天体中最大的一个。二、认识行星的历程新的行星定义的问世是人类不断深入探索宇宙和认识太阳系的必然结果,也是天文学进展和成就的一个标识。自古以来,人们就知道除了太阳和月亮之外,还有五个在天穹群星中不断穿行的明星,遂称之为“行星”,以别于所有那些在天球上的相互方位看上去似乎永世不变的“恒星”。我国自西汉以来,将五个行星冠以五行之名,称之为金星、木星、水星、火星和土星。16世纪哥白尼的《天体运行论》确认水星、金星、地球、火星、木星和土星都是环绕太阳运行的行星。从此人们得知,太阳系中共有六个行星。1781年旅英德国天文学家赫歇尔用望远镜发现了土星轨道之外的天王星,使行星成员增加到七个。从1801年起,在火星和木星的轨道区间,不断地观测到为数众多的环绕太阳运行的小天体,和已知的行星比较,它们的质量都要小得多。遂取名为“asteroid”,意为“小行星”。还称“minor planet”,中文名定为“小行星”。为了区别二者,又将“行星”冠上“大”字。从此就有了“大行星”的名称。随着天文学的进展,1846年和1930年相继发现了海王星和冥王星。从此就有了众所周知的“太阳系九大行星”之说。但冥王星的发现对太阳系的行星系统的已有认知造成了困惑和挑战。直到19世纪末,天文学家为太阳系勾画的图像和特征是一个盘结构的外形,太阳居中。八个行星聚集在盘面附近以逆时针方向沿各自的轨道,环绕太阳运行。这个盘面称“黄道面”,投影在天球上称“黄道”,黄道附近天区称“黄道带”。从地球看上去,七个行星都运行在黄道带内,只有水星轨道有所偏离,和黄道有7°倾角。行星共面性是太阳系的一个特征。此外,八个行星分成两群。内围的水星、金星、地球和火星都是质量和体积较小的岩态天体,称为类地行星。外围的木星、土星、天王星和海王星都是质量和体积较大的气态天体,称为类木行星。在两群行星的轨道之间是成员众多的小行星主带。类地行星和类木行星的公转都沿偏心率不大的近圆轨道。近圆轨道是太阳系行星另一特征。19世纪末启动的海王星之外的未知行星的搜索起因是鉴于天王星和海王星的轨道观测数据与理论计算预期值有残存的、但又不能忽略的不相符,从而预期在海王星轨道之外,理应还存在一个具有引力干扰能力的天体。经过多年的努力,于1930年,果真搜索到一个海外天体,后取名冥王星。但随后的研究指出,冥王星的质量比预期的小得多,比月球的还小,它的引力微弱,不足以解释天王星和海王星的运动异常。冥王星轨道偏离黄道面,倾角达17°。轨道扁椭,偏心率比其他行星的都大。当它在轨道近日点附近时,离太阳比海王星还近。这样,冥王星的共面性和轨道近圆性都偏离了行星系统的共性。此外,冥王星既不是类地行星的岩态,也不是类木行星的气态,而是冰态小天体。1978年,借助大型光学望远镜发现一个冥王星的卫星,取名“卡戎星”。根据双天体相互绕转的观测,精确地计算出它们的大小和质量。冥王星直径约2300千米,只及地球直径六分之一多,质量是地球的千分之二强。而卡戎星和冥王星相比,却不是个“小月亮”,直径约1200千米,超过冥王星的一半。它们很像是一个双天体系统。1986和1989年,旅行者2号行星际飞船先后飞掠天王星和海王星,取得近距离探测资料,更新了诸如大小、质量、自转、公转等基本参数。对比观测时间跨度更长的轨道资料和理论计算新值,表明天王星和海王星的运行异常现象的严重程度缓解,搜索质量更大的海外行星的必要性大为缩减。1992年,运用威力强大的光学望远镜发现一个海外小天体,证实1951年美籍荷兰天文学家柯伊伯关于在海王星轨道之外存在一个环带形的短周期彗星库的理论预期,遂将其命名为“柯伊伯带”,并将带中小天体称为“柯伊伯带天体”(KBO)。柯伊伯带是太阳系盘结构的外围环带,内缘距离太阳约30天文单位^①,外缘距离太阳约50天文单位。到2006年,已发现的KBO超过1000个,因为它们的轨道均在海王星之外,统称海外天体(TNO)。它们都是冰态小天体,轨道普遍具有较大倾角和较大偏心率。其中大的直径500～600千米,100～200千米的为数不少,不到几千米的则超出当前望远镜视力所及,估计大于1千米的KBO的总数以百万计。自从KBO确认后,天文学家多认为冥王星实为一个KBO,也许是其中最大的一员,当然,可能还有尚未发现的更大些的。如果将19世纪末以前熟知的八个行星称为“大行星”,那么冥王星一类的天体能进入“大行星”的行列吗？能将冥王星从“大行星”一族中除名吗？再发现和冥王星不相上下的天体能将之收入“大行星”队伍吗？另一个挑战来自20世纪90年代以来太阳系外行星的发现,到2006年已确认拥有行星和行星系的恒星超过200个。外星行星(exoplanet)的存在是恒星世界的普遍现象之说已是共识。在环绕恒星的天体中哪些是行星？哪些不是？看来,现代天文学迫切需要内涵更为明确、更具有普遍意义的行星定义。不出所料,新的发现接踵而来,困惑不断。进入21世纪后,2002年首先发现一个直径可能超过600千米的海外天体,取名Quaoar。最后划归小行星一族,编号为50000,中文名定为“创神星”。2003年,观测到另一个海外天体,暂时名2003UB12,后取名“赛德娜”(Sadna)。直径估计超过1000千米,轨道十分扁椭,近日距76天文单位,远日距960天文单位,公转周期11500地球年,经过争议后,可能归属是KBO。当年,又发现一个暂时名2003UB313的天体,发现者于2005宣布,根据初步测定,直径约2400千米,近日距38天文单位,远日距97天文单位,公转周期560地球年。同时宣称,它是第十行星,并取名“齐娜”(Xena)。究竟如何归属,说法不一。IAU于2003年第25届大会之后,执行委员会组建了一个由7人组成的行星定义专业委员会。这个新建的组织经过两年的研讨,于2006年7月向第26届大会郑重提交了一份《行星定义》决议草案,并于8月24日大会通过了“行星系科学委员会”修订的《行星定义》和《冥王星定义》共两个决议。《行星定义》(此决议包含了行星的定义、矮行星的定义和太阳系小天体的定义)：(一)行星是一个具有如下性质的天体：(1)在环绕太阳的轨道上运行;(2)具有足够质量来克服刚体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球体);(3)清空其轨道附近的近邻天体。(二)矮行星是一个满足下列四个判据的天体：(1)在环绕太阳的轨道上运行;(2)具有足够质量来克服刚体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球形);(3)不能清空其轨道附近的近邻天体;(4)不是一个卫星。(三)除卫星外,环绕太阳运行的其他天体称为太阳系小天体。在太阳系中满足上述行星定义三个条件的天体共有8个,即水星、金星、地球、木星、土星、天王星和海王星,称之为“行星”、还有一种天体称为“矮行星”(“矮”字意为质量、体积等较行星小)。已确认的第一批的矮行星中有谷神星、冥王星和2003UB313。在今后几个月或几年内,IAU还将确认更多的矮行星。今日IAU已列出了十多个矮行星候选体名录,可能还会不断增减其数目,并将进一步了解现有候选体的物理本原。太阳系小天体包括大多数小行星、大多数海外天体、彗星以及其他小天体。《冥王星定义》：根据上述定义,冥王星是矮行星,又是海外天体的一个新类型中的原型。对《行星定义》和《冥王星定义》的几点说明：1.行星定义专业委员会曾将质量超过5×10²⁰千克,直径大于800千米的天体作为具有足够大的质量的判据。2.对于两个或更多个天体组成的多天体系统,如果主天体满足行星三条件,则定为行星。如果天体系统的质心位于主天体之外,满足行星三条件的次天体也是行星;不满足这些准则的次天体则是卫星。按照这一定义,冥王星的伴星“卡戎星”应是一行星,二者组成一个双行星。对此IAU尚未取得共识。3.在草案中曾认为,如果今后能确认智神星(小行星2号)、灶神星(小行星4号)和健神星(小行星10号)也都处于流体静力平衡状态,它们也应划归为行星,都将称为“矮行星”。对此,最后因仍有歧见而未定论。4.太阳系小天体包括大多数小行星(asteroid)、近地天体(NEO)、火星—特洛伊族小行星、木星—特洛伊族小行星、海王星—特洛伊族小行星、大多数半人马族天体(centaur)、大多数海外天体(TNO)和彗星。新的命名系统不再用minor planet来称谓小行星。5.凡具有小倾角和近圆轨道的天体即是能不与其他天体轨道重合或相交的清空轨道;而大倾角或(和)大偏心率轨道则不是清空轨道。例如,冥王星的轨道就与海王星的相交。6.草案中曾将太阳系的行星称为“经典行星”(classical planet),将冥王星视为“类冥行星”(pluton)的原型,但这两个名称均未取得共识,而未被选中。7.草案中创造一新词“微型行星”(planetoid),最后未得到认可。三、后记新的行星定义严谨、明确、可操作性强,标示天文学的进展和成就。行星定义不仅内涵清晰,而且量化。20世纪编纂的太阳系行星定义,例如,《中国大百科全书·天文学卷》(1979)：行星——椭圆轨道上环绕太阳运行的近似球形的天体。又如,《天文学名词》(全国科技名词委,1998)：行星——围绕太阳或其他恒星运行的质量不超过木星的较大天体。这两个不同版本下的定义都对,但都广泛有余,量化不足。新的行星定义则既是广义的,又有精确的针对性和客观的可操作性。今后世人应知,太阳系现有八个行星,但不能称之为“八大行星”。为了和国际接轨,“大行星”的名称不再提倡,应用“行星”取代“大行星”。“九大行星”之说仅具有历史意义,也应淡出。冥王星的定位和归属已明确,它是矮行星,已不在行星之列。但不应认为冥王星是被“开除”或“降级”,而宜视为“正名”。“2006行星定义”问世了,太阳系天体的新分类和新命名广而告之。人们可能会问,这是不是永久性的？今后还会再次修订和变动吗？应该说,随着天文学的进展、新天象的发现、对太阳系天体认识的不断深化,行星定义的修订和更新是必然的,这就是科学,这就是科学进步的体现。值得一提的是,在行星定义的几个草案中,出现了一些较新的天文名词如卡戎星、矮行星、类冥行星、半人马族天体、近地天体、海外天体、特洛伊族小行星。这些新词都已载入《科技术语研究》先后刊出的七批《天文学新名词》中,唯有“经典行星”和“微型行星”是两个前所未闻的新词。①天文单位是天文学中的一个长度单位,简称AU,适用于量度行星际距离远近的量天尺。1天文单位=日地平均距离,约合1亿5千万千米,约合光行8分19秒。例如：金星—太阳平均距离0.72AU;土星—太阳平均距离9.5AU;海王星—太阳平均距离30.1AU;冥王星—太阳平均距离39.5AU。     

细解"发现第十大行星"之说

美国加州理工学院行星天文学家迈克·布朗等人宣布,他们在冥王星外发现了太阳系的第十大行星,大小相当于冥王星的1.5倍,距太阳的距离是冥王星的3倍,暂命名为2003UB313。此后,美国国家航空航天局(NASA)也在其网站上发布了消息,称“第十颗行星被发现”。新发现的这一星体究竟有多大意义?在国内中小学教科书和各类科普读物中沿袭了数十年之久的“太阳系有九大行星”的说法,有没有可能被重写?“第十大行星”之说是否属实?谁才是确定该新星是否属于太阳系行星大家族的权威?带着这些问题,记者请教了中科院上海天文台的林清博士。第十大行星预言…     

科技快讯

首次发现的新太阳系美国天文学家首次发现了一个与太阳系部分类似的遥远行星系统。该系统中有一颗行星绕其恒星运动,其轨道与太阳系木星的轨道有相像之处。这一行星系统位于巨蟹星座,其中的“太阳”是代号为Cancri55的恒星,年龄为50亿年,距地球约41光年。     

“阋神星”的来龙去脉

在太阳系中，有6颗行星——离太阳由近及远依次为水星、金星、地球、火星、木星和土星一是人类早就知晓的。1781年发现的太阳系第七颗行星，国际上以希腊神话中天神优拉纳斯（Uranus）的名字命名，汉语中定名为“天王星”。1846年发现的太阳系第八颗行星，又以罗马神话中海神的名字纳普丘（Neptune）命名，汉语中定名为“海王星”。[第一段]     

“外星行星”和“反映运动”

大多数天文学家都坚信．在恒星世界中，行星系的存在是宇宙的普遍规律。然而用天文方法发现和检测太阳系外行星(extrasolar planet)，也就是“外星行星”(exoplanet)却是一项艰巨的观测难题。天文学家都知道行星在它所从属的恒星引力作用下，围绕恒星运行。同时还知道，行星质量比恒星小得多，引力也比恒星弱得多，但对恒星同样也有影响。在行星引力作用下，恒星随着行星的公转而作周期摆动。天文学家将因行星的存在而叠加在恒星空间运动上的附加值，称为“反映运动”reflex motion)。     

太空公园系统带来的利益

随着机器漫游车着陆火星和其他行星天体,这标志着人类前往外太空探索的迈出了步伐,但这些涉及一个问题,我们应该如何对待外星世界。其中有一条建议是我们在太阳系内建立行星公园,这个方案集合了太空科学和探索、宗教、法律、政策、外交和通讯等多方面。这些公园将在单一的管理系统下运行,拥有明确的保护和使用规则。然而,在对太阳系内的天体进行密集的探索和开发之前,在目标行星和卫星上建立这样一个公园系统能够给我们带来什么利益呢?为什么现在要保护行星建立一个行星公园的想法与太空科研委员会等诸如此类的群体的     

太阳系特殊小天体可能拥有光环

行星光环的话题引起了广泛的关注,原因是科学家们在太阳系之外发现了一个巨大的光环系统,该光环系统可能存在于一颗系外行星或是一颗褐矮星的周围.然而在太阳系内部,同样也有一个有关光环的故事,这个光环系统相比系外行星要小得多.     

发现系外“四体”恒星运行

<正>要想在拥有超过一颗恒星的环境中形成一颗行星是项巨大的挑战。尽管在我们的太阳系中,所有的行星都围绕太阳这颗恒星运行,但在太阳系之外的部分系外行星就没有这么幸运了,它们有些围绕两颗甚至是更多数量的恒星运行。为此,研究人员们希望弄清楚这种多恒星环境对行星究竟会造成何种影响,幸运的是现今发现了两例绝佳的研究对     

开普勒望远镜的新发现

＂开普勒＂探测器的主要任务是在太阳系周围的15万颗恒星中,寻找它们附近那些与地球相似、环境适宜生命的行星。包括一颗岩石行星,大量的恒星＂星震＂以及奇妙的三体恒星。在地球之外的宇宙中还有没有像我们这样的星球？这是过去几个世纪里人们不断追问的问题。自1990年代以来,太阳系之外的行星（外星行星）相继被发现,至今（2011年4月23日）已知外星行星已经有547颗。在所有寻找外星行星的努力中,美国宇航局的＂开普勒＂探测器是迄今最为专注的。     

科学传统与科学革命

在科学史上,“革命”一词最早出现于哥白尼的《天体运行论》。《天体运行论》的拉丁文原名是De Revolutionibus,其中的revolutionibus一词原意指“运行”、“转动”。由于哥白尼学说一反以往的科学传统,掀起了科学史上的一场大革命,所以revolutionibus一词逐渐又具有了“革命”的新义。自那以来,“科学革命”便为科学史研究的一个课题。什么样的变化才构成一场科学革命?科学革命的本质和引起的后果是什么?很久以前,西方科学史家们主要持一种内史论观点,即认为科学革命是科学理论自身发展的逻辑结果,或至     

科技新讯

给行星“称重”由美国、法国和加拿大等国科学家组成的小组,利用“哈勃”天文望远镜进行的测算显示,代号“Gl876b”的行星质量大概为木星质量的1.89～2.4倍。该结果比此前天文学家们估计的其质量约为木星的1.9-100倍的精确度有了很大提高。“G1876b”发现于1998年,是迄今第二颗质量得到精确钡0定的太阳系外行星。在这之前,天文学家们曾利用径向速度和通过速度等数据,精确地测算出围绕恒星“HD209458”运转的一颗行星的质量。——新华网     

"外星行星"和"反映运动"

大多数天文学家都坚信,在恒星世界中,行星系的存在是宇宙的普遍规律.然而用天文方法发现和检测太阳系外行星(extrasolar planet),也就是"外星行星"(exoplanet)却是一项艰巨的观测难题.天文学家都知道行星在它所从属的恒星引力作用下,围绕恒星运行.同时还知道,行星质量比恒星小得多,引力也比恒星弱得多,但对恒星同样也有影响.在行星引力作用下,恒星随着行星的公转而作周期摆动.天文学家将因行星的存在而叠加在恒星空间运动上的附加值,称为"反映运动"(reflex motion).     

月球之后主要探测热点

在太阳系八大行星之中,火星是除金星以外,距离地球最近的行星.到目前为止,火星也是除了地球以外,人类了解最多的行星.已经有超过30枚探测器到达过火星. 2020年7月23日12时41分,我国在文昌航天发射场用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器,火箭飞行约2167秒后,成功将探测器送入预定轨道,开启火星探测之旅,迈出我国行星探测第一步.按照计划,中国将在本次火星探测任务中完成“环绕、着陆、巡视”三大任务.     

当代引力理论中的特设性假说问题

为应对广义相对论在理论和经验上面临的困难,有些物理学家选择对广义相对论进行修正,提出了一系列替代引力理论;有些物理学家则选择通过引入暗物质、暗能量和暴涨等暗因子来保留广义相对论。不同引力理论的支持者彼此攻击其竞争理论中引入了特设性假说。特设性假说问题在当代引力理论中展现出了新情况。替代引力理论中的修正牛顿引力理论不能被简单地视为引入了特设性假说。暗因子假说在奎因和尤利安,以及勒普林所给出的特设性假说判定标准下,不能被视为是特设性的;但在波普尔的特设性假说标准下,如果相关暗因子得不到经验证实的话,暗因子假说将会是特设性的。     

马克思恩格斯对自然概念的多维综合的全息性认识

马克思不仅在多维综合的尺度上提出了三种自然(天然自然、人自身的自然和人化的社会自然)的理论,而且还论述了这三种自然间的全息统一关系。马克思和恩格斯不仅坚持了天然自然在本体论上的优先地位,而且还从自然主义的态度出发,提出了"以自然的名义"来表述自然的研究方法。在恩格斯的相关学说中还提出了十分丰富的自然生态学的观念。在马克思和恩格斯的相关学说中,他们的自然主义态度和社会实践观具有不容割裂的辩证统一的性质。     

强优势杂交稻组合汕优63杂种优势遗传基础研究进展

杂种优势是一种普遍存在的生物学现象。杂种优势的利用已成为提高作物产量的主要途径之一。目前，水稻、玉米和油菜等多种作物杂种优势的生产利用已取得了巨大成功，产生了显著的社会效益和经济效益。但长期以来，国际上对杂种优势的遗传基础一直存在争议。过去的研究工作由于受“显性假说”和“超显性假说”的局限，多重视对位点内不同等位基因互作的分析与验证。     

美国发布系外太空旅行海报

据国外媒体报道,想象一下在遥远的系外行星上度假是怎样一番体验.在美国航空航天局(NASA)喷气动力实验室推出的这一系列海报中,就有一张题目是“感受HD40307g星球的重力”.对于热爱日出日落景观的朋友,开普勒-16b行星将是不错的选择,在那里你不再会“形单影只”. 被昵称为“塔图因”的开普勒-16b是一颗环绕联星的太阳系外行星,因为在《星球大战四部曲:曙光乍现》中,卢克天行者所居住的虚拟行星塔图因以两个太阳同时落下的场景而闻名.     

科学革命的实质——关于物理学革命的历史考察

1844年恩格斯就曾指出,科学是“按几何级数发展的”。恰好一百年后,F·赖德以美国科研图书馆的规模平均约十六年增长一倍的统计数字证实了这个论断。当初,恩格斯作出这一论断的依据是:知识的增长同前人遗留下来的知识量成正比。我们如果用Y表示现有知识总量,并把它看成时间t的函数,那末知识的增长速度即应服从微分方     

跋涉71年 “魔鬼”再次奔赴而来

<正>彗星虽然不像恒星、行星那样几乎每天都出现在夜空中,但是它们却能给人们留下更为深刻的印象,也显得更加神秘。在宇宙的星系中,人们一直以来都更关心那些“大个子”。比如在太阳系中,人们更熟悉太阳,以及水星、金星、地球、火星等行星和它们的卫星。但除了这些之外,星系中还有很多调皮的“小个子”,貌似“行迹诡异”,在群星中按照自己的“意愿”穿梭……它们就是彗星。不过,很多彗星,人们一生也只能看到一次。比如将于4月21日通过近日点的“魔鬼彗星”,就是经历了大约71年孤独跋涉之后,再次回到了地球这位“老朋友”面前。     

谁谋杀了恐龙

看似静悄悄的太阳系,偶尔也会出现行星“发疯”的景像,恐龙灭绝很可能就是这种原因造成的。科学家正在研究太阳系何时再次“精神错乱”。房间角落里的钟出了大毛病。通常,钟摆都是有节奏地摆来摆去,单调的声音让人昏昏欲睡。可随着时间的推移,它摆动的幅度越来越大,声音也越来越响。偶尔那么一下子,钟摆好像完全发了狂:先是摇向一侧,然后又向另一侧摇动了两次甚至三次!