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小天体穿梭于“星际高速公路”
年底和年初,一个天文新闻引起了强烈关注:2018年,“骷髅小行星”将再次飞越地球。
这个小天体看起来像一个头骨,两年前的万圣节造访了地球。2018年,它的访问时间是11月。
虽然小天体相对较小,但它们在太阳系中是一个大家庭。除了外表,关于小天体还有许多有趣的事情。例如,它们如何在空中飞行?
做得好,在椭圆轨道上画圆。
在太阳系中,八大行星顺从地以椭圆轨道围绕太阳旋转。根本原因是力的作用。
例如,太阳和地球之间是相互吸引的。这种力对太阳的影响很小,但足以将地球吸引到太阳。
“地球没有被太阳吸走的原因是,当它绕着太阳旋转时,它会形成离心力,这种离心力与它自身的重力一起,与太阳的重力保持平衡。因此,地球可以稳定地围绕太阳运行数亿年。”南京大学天文与科学研究所教授周立勇在接受《科技日报》采访时说。
作为质量和体积更小的小天体,它们中的大多数只能像八大行星一样顺从地以椭圆轨道绕太阳运行。
“骷髅小行星”将于2018年再次飞越地球,轨道为椭圆形。它的轨道以太阳为中心,并与地球轨道有一个接近点,所以它被称为近地小物体。这种小天体偶尔会造访地球,有些甚至会撞击地球。
中国科学院国家天文台的研究员平劲松说,木星和火星之间有一个小行星带。这是太阳系中小行星最密集的区域,因此也被称为“主带”。大多数主要的带状小行星也以椭圆轨道围绕太阳运行。
在抛物线和双曲线上摇摆
并非所有的小天体都会在椭圆轨道上行走一生。
"主带中的众多小行星一旦碰撞,就无法保持它们原来的椭圆轨道."平劲松说。如果一些小行星在运动中离大行星太近,它们也会受到强大的重力扰动。在这种情况下,它们很可能被大型行星捕获并成为它们的卫星,或者它们可能被抛入以太阳为中心的抛物线或双曲线轨道,最终飞出太阳系。
周立勇告诉记者,从理论上讲,这颗彗星的轨道是非常平坦和长的椭圆。然而,彗星也可能被大行星的引力扰乱,从而变成双曲线或抛物线轨道。这时,它们将在太阳系中划出一条弧线,再也不会回来了。
有时会有太阳系之外的小天体飞入太阳系看一看,然后退出。它们的路径也是以太阳为中心的抛物线或双曲线。
2017年10月,天文学家观察到一个奇怪的小天体,并将其命名为“omomo”。奥罗莫的双曲线轨道不同于太阳系中小行星和彗星的轨道。天文学家判断它可能来自太阳系之外。
在拉格朗日点附近,我们做自己的事。
真正不走寻常路的人还在后头。
由于质量小,小天体存在于太阳和行星之间的空隙中,容易受到重力扰动,从而“脱轨”。然而,在一些奇怪的地方,小天体可以在裂缝中保持动态平衡。这是拉格朗日点。
例如,当地球围绕太阳运行时,将会有五个拉格朗日点,L1、L2、L3、L4和L5。这五个点并不是固定的,而是在地球自转时与地球和太阳保持一定的配置。同样,火星和太阳之间以及木星和太阳之间也有拉格朗日点。
其中L4和L5分别位于行星轨道的前方60度和后方60度。他们附近有一种特殊的小天体——特洛伊小行星。它们“借用”行星的轨道,但不会与行星相撞。它们的轨道是大蝌蚪和小蝌蚪的形状。
小天体也可以围绕拉格朗日点L3、L4和L5形成马蹄形轨道。2010年,天文学家观察到一颗小行星在地球轨道附近画了一个马蹄形(2010 SO16)。它伴随着地球,被称为地球的“伙伴小行星”。
"靠近木星轨道的希尔达小行星是以太阳为中心的等边三角形."然而,周立勇说,这种特殊的轨道形状与拉格朗日点无关,而是由与木星轨道的共振引起的。
在星际高速公路上比赛
在所谓的“星际高速公路”上,最疯狂的小天体处于完全混乱的状态。
“行星际公路”可以理解为一种特殊的行星际管道,它动态地连接太阳系中所有的拉格朗日点。小天体在这些管道中疯狂地奔跑。
平劲松说,这是因为拉格朗日点附近的小天体虽然可以保持“动态平衡”,但仍然很容易受到干扰。一旦受到其他重力的干扰,它们会离开自己的位置,并倾向于滑向下一个拉格朗日点。
最重要的是,将它们从一点漂移到另一点所需的外力可能非常小。
“如果这是一个人造探测器,这意味着它不需要太多燃料,可以直接从这个天体附近飞到另一个天体附近。”周立勇告诉记者。
2012年,嫦娥二号利用拉格朗日点飞往图塔蒂斯小行星附近。但毕竟,太空探测器是由人类控制的,而“星际高速公路”上的小天体多少有些听天由命。他们将在这个复杂的公路网络中漫游数百万年。
此外,一旦其他小天体漂入“星际高速公路”,它们将一起加入疯狂的赛车队。这种激增可能会持续数百万年。直到再次出现“恰到好处”的重力干扰,把它带出高速公路,继续下一次行程,太空。(李媛媛)