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TBBT第4季8集:太阳系矮行星兄弟(附件)

(文/大卫·萨尔兹保)我将占用本集的科学时间为你们带来之前一个最劲爆的科学新闻。天文学家刚刚发布了阋神星可能比冥王星小的消息。

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阋神星是最近十年刚刚发现的矮行星。与冥王星一样,它沿柯伊伯带围绕太阳旋转,距离是地球到太阳的30多倍。但是阋神星的发现日成为了审判日,因为它的体积比冥王星大。这有些尴尬,因为如果比冥王星大的天体不是行星,那么冥王星也没有资格,所以公众开始了争论。这是一个简单且具有说服力的论点,比冥王星降级的理论原因更便于解释。冥王星降级的理论原因是:许多类似冥王星天体的轨道并不空旷,这与太阳系八大行星不同。阋神星比冥王星大的是冥王星降级的更直接一些。

截至目前,阋神星的尺寸已通过多种技术手段估测。其中一种方法利用了它的质量。阋神星的质量可以用它的卫星迪丝诺美亚的公转周期确定。因为中心天体的质量越大,围绕它运行的卫星速度越快。(从数学上说,小天体围绕大中心天体公转的周期与中心天体质量的二分之一次方成正比。)例如,如果地球的质量是现在的四倍,那么月亮的公转周期会变为14天。这就是说,地球对月亮的吸引力增加到了四倍。如果月亮保持目前的轨道运行,那么它的速度会增加到两倍。我们就必须要记住24个月份的词汇。假设我们正确计算月份,圣诞节将会在第24个月(Vigintiquattuorber)。

所以,我们能通过比较阋神星和冥王星的质量确定谁更大一些吗?答案是不能。只有在两个天体密度相同的前提下才可以。

测量天体的实际尺寸需要引入几何学。其中有一些技巧:提取发光横截面,甚至直接成像也能给出一定结果,但现在这种方法仍有明显的实验误差。因为实验误差一直存在,所以阋神星可能本就比冥王星小,它只是看起来很大罢了。

一个特殊的天文学事件改变了一切。天文学中最有实际价值的是天体从恒星前经过的时刻。这种现象被称作掩星现象,我们可以把它看做是日、月食的一种。但掩星和日、月食并不完全相同。在“掩星现象”中,近处的天体完全遮蔽远处的天体,阋神星经过鲸鱼座的一颗恒星时就会产生这种现象。遥远的恒星在我们的眼中只是发光的小点。日、月食可能由掩星现象导致,但一个天体进入另一个阴影中的现象也是日、月食,这与掩星现象的原理完全不同。近处的天体不能完全遮蔽身后的天体之时,就发生了偏食。要记的名词太多吗?其实你只需要告诉朋友他们是朔望现象就可以了。

恒星在天空中占据的角度很小,所以预测此类事件非常困难,但天文学家无惧挑战。阋神星的体积很小,它的阴影比地球小很多。天文学家必须预测地球上何处有最好的观测机会。当阋神星经过鲸鱼座一颗昏暗的恒星前时,天文学家测量了这颗恒星的消失时间。阋神星的体积越大,恒星消失的时间就越长。位于智利的一台望远镜发现它消失了76秒。其他望远镜进行了另一些测量确定了阋神星的直径。出乎所有人意料的是,阋神星的实际体积比通过质量估算的数值要小(这其实在之前测量的实验误差范围内)。所以与冥王星相比,它是一颗体积小但密度大的天体。

你从网络上可以找到阋神星发现者对此事件作出的精彩评论,他叫迈克•布朗,我在他的博客中获取了很多有用的信息。

泰森博士应该和布朗博士一起回来。我想谢耳朵有话要对他们说。

图片来自原文

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博主介绍: 大卫·萨尔兹保(David Saltzberg)是美国加州大学洛杉矶分校的物理、天文学教授。与此同时,他还担当着《生活大爆炸》的科学顾问。剧中Sheldon一伙所说的那些专业术语,全部出自此人之手。在他的博客里又进一步阐释了那些令人挠头的科学小知识。

The End

发布于2011-05-29, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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