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第五节 小行星群

在行星的距离都被准确地测定之后,太阳系里火星和木星轨道间的一个巨大的空隙引起了天文学家的注意。直到波德发表了他的定律,人们开始重视起这个问题。这个空隙到底只是空隙,还是这之间有着我们未曾注意到的渺小行星呢?

这个问题被在西西里(Sicily)的巴勒莫(Palermo)的意大利天文学家皮亚齐(Piazzi)解决了。皮亚齐热衷于观测天空,他根据他的望远镜里能确定的恒星制作出了一个恒星位置表。1801年1月1日,这个新世纪伊始,他发现了一颗从来没有被人注意过的星星。后来证明这是人们一直在寻觅的行星,人们将它命名为谷神星(Ceres)。

这颗行星的发现虽然偶然,不过更让人惊异的是,它是如此的渺小,经过研究之后,又发现它的离心率是如此的大。令人惊异的事情接踵而至,这颗新发现的行星还没来得及在人们面前完成一次公转,不来梅(Bremen)的医生奥尔伯(Olbers)在闲暇时竟然在同一天区发现了另外一颗行星。他发现,有两颗小行星存在于大行星的空隙中,随即做出了一个大胆的猜测:这些很可能是一个行星的碎片,如果真的是这样的话,还会在此区域发现更多的小行星。在接下来的观测中,他的猜测得到了证实,在3年的时间里,人们又发现了两颗小行星,也就是说,这样的小行星一共有4颗。

4颗小行星的记录在40年后被改写了,那是在1845年,德国观测者亨克(Hencke)先是发现了第5颗,然后是第6颗,接下来的一年里不断地发现新的,到目前被发现的小行星已经超过两万颗了。

发现小行星

在1**0年之前,发现这些天体的都是少数的观测者,他们在黄道附近的小块天区守株待兔,如同有耐心的猎手一样去寻觅那些小星。这些观测者十分清楚地记下黄道附近天区的部分星图,然后频繁地观测和记载,只要有闯入者出现,那就一定是一颗小行星,放入他们的新行星图册里就可以了。

约在1**0年,摄影术被应用在寻找这些东西上,使得找到它们变得更为容易和有效起来。天文学家把开好定时装置的望远镜对准天空,经过半个小时左右的曝光时间为星空摄影。在拍摄到的影片中,恒星表现为小圆点,而行星

因为在运动,所以展示出来的就是一条短线。天文学家再也不用一直盯着天空搜索了,只要查看照片就行了,而照片中长了尾巴的,一定就是一颗行星。用这种方法,海德堡(Heidelberg)的沃尔夫(Max Wolf)发现了500多颗小行星。

随着科学仪器越来越强大,新近发现的暗弱小行星也越来越多,而且小行星的数目与暗弱程度呈正比。据估测,在我们望远镜所能触及的范围中大约有一万颗小行星,而这些小行星中就算是最大的,在平常使用的望远镜中看它也只能看出一个类似星星的小点。就人类目前的科技而言,根本无法看清它的圆面。最大的谷神星直径只有770千米,直径超过160千米的大约有12颗。最小的星只能根据它的光度大概地推算出它的直径为32千米到48千米。

小行星的运动

一部分小行星的轨道的偏心率惊人的大。比如说希达尔戈星(Hidalgo)的轨道偏心率是0.65,这就是说,在近日点时它离太阳比平均距离要近2/3,而在远日点的时候也要远上2/3。它距离太阳最远的时候竟然和土星离太阳的距离差不多了。

有的小行星有着巨大的倾斜,甚至超过了20°,而希达尔戈星竟然达到了43°。

现在,人们已经不再相信它们是一些在炸裂中粉碎的行星残片了。因为这些轨道所涉及的边界过宽,使得人们无法相信它们在最初是一体的。按照现代哲学理论来讲,我们现在看到的就是这些东西最原始的样子。在星云假说的理论中,所有行星的物质从前都是环绕太阳运行的云状物质的环。那些成为一颗星的都是因为环中物质慢慢集中到了环上最密的一点,可能形成这些小行星的环不够集中,反而形成了现在看到的这些碎片。

在钱伯林(Chamberlin)和莫尔顿(Moulton)的星子假说(plaesimal hypothesis)理论中,一些稀少的小于大行星的星碰撞之后形成了这些小行星。而有些没有得到近圆倾斜轨道的就不断地进行了多次的碰撞,直到成功。

还有一种“半成品说”。在这个理论中,小行星的形成要追溯到约46亿年前。在太阳系形成的早期,一团星云凝聚成天体的过程中除了形成大行星的那一部分之外,还有

一部分分布在火星和木星的轨道之间,就是现在我们所看到的小行星带。

网状的小行星轨道

在这些小行星的轨道特点中,我们可以窥见一点它们由来的线索。前文曾经说到过,尽管太阳并没有处在圆心的位置上,但是这并不妨碍行星轨道都是近似圆形的。如果我们能站在无穷高的地方俯视太阳系,再用精确的线表示出小行星的轨道圆圈,就会发现,这些圆圈像网一样,相互交叉,在一定的区域内形成一个较宽的环,而环外边的直径几乎比内边直径增加一倍。

假设能把这些圆圈固定住并且拿起来的话,我们以太阳为中心把它们安放好,那些直径比较大的轨道差不多是小的2倍,所以如图39所示,这些圆圈占据的空间就已经很大了。在图39中,我们可以看到一个奇怪的现象,它们并不是平均分布在所占据的空间中的,而是泾渭分明地分成几群。图40是用更完

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