在行星以外還有些什麼嗎?
行星X。天文學家珀西瓦爾·洛威爾給一顆未知的行星起了這個名字。他懷疑這顆行星在海王星的軌道以外運行。1905年,洛威爾在美國亞利桑那州弗拉格斯塔夫自己一手創建的天文台展開了搜索行星X的活動。雖然洛威爾在有生之年始終沒找著行星X,搜索活動卻沒有就此打住。1930年,克萊德·湯博終於在洛威爾的天文台發現了冥王星。洛威爾的推測果然沒錯!
於是,天文學家紛紛推想:「在冥王星以外,會不會有另一顆行星呢?」在接著的60年,他們不遺餘力地進行探索,在探索後期更用上了航天器(太空船)。其間,他們發現了成千上萬的小行星、恆星、星系和星雲,卻再沒找著另一顆新的行星。
不過,科學家沒有就此罷休。他們開始採用嶄新科技和更強力的望遠鏡,探測一些繞著太陽轉、比肉眼可見程度要暗淡千百萬倍的天體。他們的辛苦耕耘終於有所回報。叫人喜出望外的是,他們發現在冥王星以外,竟有多達數十顆 體積較小的行星!
這些小行星在哪兒呢?還有多少顆小行星有待發現?這些小行星是太陽系最外側的天體嗎?
太陽系最外側的天體
太陽系由九個環繞太陽運行的行星組成,在其中高速飛馳石質的小行星成千上萬,而它們大都處於火星與木星的軌道之間而形成一條小行星帶。另外,人們也找著一千顆左右的彗星。
在上述芸芸天體之中,哪些是在距離太陽最遠的空間運行呢?答案是:彗星。
在英語裡,「彗星」一詞源自希臘語詞科梅泰斯,意思是「蓄長髮的」,所指的是耀眼的彗頭後面拖著長長橫掃天際的尾巴的外觀。彗星一直惹起不少迷信和荒誕不經的說法。以往,人們常常把彗星視為不祥之物,對它們怕得要死。為什麼呢?因為有些彗星出現時,地上碰巧有些可悲的事情發生的緣故。故此,今天的觀星者依然把到訪的彗星稱為鬼魅。
時移勢易,彗星卻仍能觸發人的宗教狂熱情緒。1997年3月,當海耳-博普彗星接近太陽運行時,美國加利福尼亞州39個隸屬天堂之門教派的成員進行集體自殺。原因是什麼呢?他們認為,彗星背後藏著一艘從外太空而來的太空船,快要來迎接他們,把他們送到天上去。
不過,這類不合乎情理的看法並不常見。公元前4世紀的亞里士多德就推想,彗星只是一些發光氣體所形成的雲罷了。幾百年後,羅馬哲學家塞內加更有先見之明,推測彗星是一些按軌道運行的天體。
在往後的日子,牛頓發現了萬有引力定律,望遠鏡又面世,研究彗星就成了一門更有根有據的科學。到了1705年,埃德蒙·哈雷已能斷定,彗星是一些按長而呈橢圓形的軌道繞太陽運轉的天體。哈雷也注意到,在1531年、1607年和1682年出現的彗星,軌道極為相似,出現的時間又正好相距75年左右。哈雷正確地推斷出,在這些年份觀察到的其實是同一顆彗星。後來,這顆彗星就以哈雷為名,稱為哈雷彗星。
目前,研究員已知道彗星的核心是固體,直徑一般從1到20公里不等。把彗核描述為一顆主要由巨型冰塊和塵埃形成黑黝黝的髒雪球,就最貼切不過了。1986年,太空船「喬托號」給哈雷彗星拍下的近距離照片顯示,彗星不斷噴出氣體和塵埃,而形成了我們看到的燦爛的彗髮和背向太陽的尾巴。
兩類彗星
人們可按照彗星的公轉周期,也就是彗星繞太陽運行一周所需的時間,把彗星劃分為兩類。短周期彗星,像哈雷彗星,公轉周期少於200年。這類彗星的軌道跟地球和其他行星繞著太陽運轉的橢圓形軌道相當接近。短周期彗星的數目可能多達十億顆,當中大部分在太陽系外側的海王星和冥王星之外,即距離太陽數十億公里繞著太陽轉。一些短周期彗星,例如恩克彗星,有時候會因為靠近行星運行,受它們的引力所牽引,結果運行的軌道比原來的更接近太陽。
長周期彗星的軌道又是怎樣的呢?它們跟短周期彗星不一樣。這類彗星是從四面八方繞著太陽運轉的。近年出現極其壯觀的百武彗星和海耳-博普彗星都同屬這一類。不過,長周期彗星是「千載難逢」的;要看到它們再次光臨,往往是幾千年以後的事!
大群長周期彗星在太陽系的邊緣區域活動。1950年,荷裔天文學家奧爾特是第一個推測有這群彗星的,後來這彗星群就給稱為奧爾特雲。在奧爾特雲內,究竟有多少顆彗星呢?天文學家估計超過一萬億!有些屬於奧爾特雲的彗星運行的軌道跟太陽相距一光年或更遠。a這類彗星繞著太陽公轉一周,周期也許遠超過一千萬年!
小行星多不勝數
文章起頭提及剛鑑別出的小行星跟短周期彗星一樣,都是在冥王星的軌道以外運行的。自1992年以來,天文學家已發現約莫80個這類體積較主要行星小的天體,當中直徑超過100公里的也許有幾萬顆之多。這些小行星構成了柯伊伯帶,是以差不多50年前已懷疑有這麼一個區域的科學家柯伊伯來命名的。在柯伊伯帶裡的星體,很可能都是由石塊和冰塊所組成的。
天文學家發現了這些小行星後,他們對太陽系的看法有沒有改變呢?的確有!事實上,人們目前認為冥王星、它的衛星冥衛一和海王星的衛星海衛一,以及若干在內太陽系範圍內由大冰塊形成的天體,都是來自柯伊伯帶的。不但這樣,有些天文學家甚至覺得冥王星不該再納入主要行星之列呢!
推本溯源
在柯伊伯帶裡為什麼有這麼多彗星和小行星呢?天文學家推測,早期有些由塵粒和開始凝固的冰組成的雲,這些雲後來結集起來而形成較大的天體。不過,這些天體分布得稀疏零落,因而未能進一步形成更大的行星。
長周期彗星在太陽系裡也穩佔一席地位。把這類彗星的質量通通加起來,大約有地球的質量40倍那麼多。天文學家認為,一般長周期彗星都是在太陽系歷史初期在外行星(氣體巨星)一帶形成的。
彗星為什麼給「驅逐」到現時跟太陽距離這麼遠的軌道之上運行呢?原因看來是,由於木星等體積巨大的行星引力極強,運行到它們附近的彗星往往會受到它們的引力所牽引。
探索彗星
彗星含有一些太陽系形成初期的物質。那麼,科學家可以怎樣進一步探索這些迷人的天體呢?彗星有時候會「造訪」內太陽系,科學家就可以抓緊機會對彗星作近距離研究了。此外,在接著幾年,不同的太空研究組織也計劃發射太空船,好對彗星進行探索。
天曉得太陽系以內還有些什麼東西是有待發現的。不過,科學家種種新發現、新知識,卻令人對聖經在以賽亞書40:26的話體會更深。這節經文說:「你們向上舉目,看誰創造這萬象,按數目領出,他一一稱其名。」
[腳注]
a 一光年就是光走一年的距離,約相當於9萬5000億公里。
[第27頁的附欄]
彗星和流星雨
你看到一顆光芒耀目的流星橫過天際的時候,可有想過它是彗星的殘骸呢?的確有這個可能。當彗星接近太陽運行時,由冰塊組成的彗核就會逐漸瓦解,噴出石塊(即流星體),拖在彗星的後面。不過,這些石塊沒有彗尾的塵埃那麼輕,不會給太陽風吹散到太空各處去。相反,石塊形成一條寬帶子,跟彗星一起繞著太陽運轉。
每年,地球都遇上流星群好幾次。在11月中旬的獅子座流星雨,是地球遇上彗星藤佩爾-塔特爾的殘骸所造成的。每隔33年,獅子座流星雨就會來得異常燦爛,叫人嘆為觀止。1966年,據有些觀看過流星雨的人說,他們每分鐘看到超過2000顆流星,跟真的暴雨不遑多讓!去年,這場流星雨也壯麗悅目,一顆顆的流星彷彿教人目眩的火球從天而降,而今年11月的流星雨無疑也是不容錯過的。
[第24-26頁的圖解或圖片]
1.1997年拍攝到的海耳-博普彗星
2.埃德蒙·哈雷
3.珀西瓦爾·洛威爾
4.1985年拍攝到的哈雷彗星
5.1910年拍攝到的哈雷彗星
6.哈雷彗星噴出的氣體和塵埃
[鳴謝]
1)Tony and Daphne Hallas/Astro Photo; 2)Culver Pictures; 3)Courtesy Lowell Observatory/Dictionary of American Portraits/Dover
4)Courtesy of Anglo-Australian Observatory, photograph by David Malin; 5)National Optical Astronomy Observatories; 6)the Giotto Project, HMC principal investigator Dr. Horst Uwe Keller, the Canada-France-Hawaii telescope
[圖解]
(排版後的式樣,見出版物)
7.一些彗星的軌道
科胡特克彗星
哈雷彗星
太陽
地球
恩克彗星
木星
[圖片]
8.1994年,彗星「休梅克-利維9號」撞落木星的表面之前,已經斷開為21截
9.冥王星的表面
10.1974年到訪的彗星科胡特克
11.小行星伊達和衛星
[鳴謝]
8)Dr. Hal Weaver and T. Ed Smith (STScI), and NASA; 9)A. Stern (SwRI), M. Buie (Lowell Obs.), NASA, ESA; 10)NASA photo; 11)NASA/JPL/Caltech