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為何冥王星不再是「行星」?

2015/6/19 — 16:36

小時候學到「太陽系有九大行星」,而冥王星 (Pluto) 就是太陽系家族裡面被發配邊疆的小弟弟:在最外圍的它環繞太陽一圈需時 248 年。在 2006 年,冥弟經過地球某選委會一人一票的神聖抉擇,被定性為「矮行星」之一。隨著美國太空總署的新視野號探測器 (New Horizon) 將在七月抵達冥王星,我們也重溫一下它被「降格」的原因。

追溯歷史,「(太陽系內的)行星 (planet) 」 到 2006 年都沒有精確的定義。古人只是透過肉眼看到金、木、水、火、土星相對於背景星體的明顯來回位移,故此將它們特別分類。英語 planet 一詞,其實是來自希臘語的 astēr planētēs,意思為 “wandering star” 或「徘徊的星星」。在十九世紀,天文學家透過觀察以知行星軌道的擾動,先繼發現了天王星、海王星和冥王星;原理就是萬有引力定律:這些「新」星以重力吸引以知行星,從而影響了後者圍繞太陽的運動。以數學推算就能預測出肉眼看不到的行星的位置,科學的預知能力莫過於此!

冥王星在 1930 年被發現,而大家都以為行星的故事會就此告一段落。不過,時間快速前進到 2005 年,美國天文學家 Mike Brown 在冥王星軌道以外發現比冥王星體積稍為小的 Eris (又稱 Xena 或 2003 UB313),而接著的一年內有 44 顆類似物體在鄰近被發現! [1]。 要把冥王星歸類為行星,恐怕也要把 Eris 等新朋友包括在內。不過,他們的體積或質量跟八大恆星實在差得太遠;冥王星的質量我們月亮的 17%,而直徑也不足以夠橫蓋北美洲(圖一)。把類似物體歸類為行星,確實是不明智的。

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圖一:冥王星 (Pluto) 跟 Xena (Eris) 和月亮大小的比較。來源:Amazing Space

圖一:冥王星 (Pluto) 跟 Xena (Eris) 和月亮大小的比較。來源:Amazing Space

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而且,冥王星的軌道也異於常「人」:它不但不在八大行星的軌道平面上,而且有時候還會比海王星跟接近太陽(見圖二)。這些,都是對它行星身份的不利因素。

圖二:太陽系行星軌道示意圖。來源:NASA

圖二:太陽系行星軌道示意圖。來源:NASA

因為這一切的原因,負責命名天體的國際天文聯會在 2006 年通過議案,以大多數會員表決贊成將冥王星和 Eris 等歸類為「矮行星 (dwarf planet)」。另外,「太陽系行星」一詞則第一次得到準確的定義 [2]

  1. 圍繞太陽運行的天體
  2. 天體有足夠的質量,透過自身引力達到流體靜力學平衡,也就是達到約為球體的形狀 ("...so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape")
  3. 清理了軌道附近的雜物;例如,木星強大的重力吸引著鄰近的零碎石塊,令它們跟木星發生碰撞,結果對木星的構造影響微乎其微(因為木星太大了)。

冥王星不是圓的,而且附近也有很多類似大小和質量的天體。它自己就有五個衛星,而其中最大的 Charon 的質量是冥王星的 11.6%。所以,它並不是新定義下的「行星」。這些太陽系外圍數而千計的小成員們,現在被統稱為「柯伊伯帶物體」 (Kuiper belt objects)。它們的科學價值,在於在太陽系形成之後就沒有被打擾過;了解它們,也就會對太陽系 --- 以致地球和生命的起源——有「更上一層樓」的認識。

新視野號探測器將會在七月飛近冥王星,最近時距離約一萬兩千公里。等不及了?那就先用 NASA 的網站看看冥王星的「中午」有多亮吧 [3]

注:

[1] "Pluto Not a Planet, Astronomers Rule", National Geographic News, August 24 2006

[2] IAU 2006 General Assembly: Result of the IAU Resolution Votes, 2006. 投票結果是「大多數」("majority") 勝出,贊成的人多到連點票也免去了

[3] Pluto Time, NASA 

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