冥王星9大圖

冥王星離我們太遙遠，根據科學家的觀測和探測，它有一些有趣的現象。它有時離太陽比海王星還近。人們對於它的大小之觀測，一直在變化。

一、為什麼冥王星從行星之列中被除名？

冥王星自1930年被發現以來，長期被列入太陽系九大行星之列。但是從2000年起，在太陽系邊緣、海王星外側的柯伊伯帶中不斷髮現新天體，其個頭越來越大，特別是2005年發現的鬩神星，當時被認為比冥王星更大，因為當時估測的冥王星直徑只有約2300公里。

人們一直認為水星、金星、地球、火星、木星和土星是太陽系中的標準行星。19世紀後，天文學家陸續發現了天王星、海王星和冥王星，使太陽系的“行星”變成了9顆。此後，“九大行星”成為家喻戶曉的說法。

自從80多年前被發現的那天起，冥王星便受“爭議”。一是由於其發現的過程基於一個錯誤的理論；二是由於當初將其品質估算錯了，誤將其納入到了大行星的行列。不過，新的天文發現不斷使“九大行星”的傳統觀念受到質疑。天文學家先後發現冥王星與太陽系其他行星的一些不同之處。冥王星所處的軌道在海王星之外，屬於太陽系外圍的柯伊伯帶，這個區域一直是太陽系小行星和彗星誕生的地方。

1930年美國天文學家湯博發現冥王星，當時錯估了冥王星的品質，以為冥王星比地球還大，所以命名為大行星。然而，經過近30年的進一步觀測，發現它的直徑只有2300公里，比月球還要小，等到冥王星的大小被確認，“冥王星是大行星”早已被寫入教科書，以後也就將錯就錯了。

1998年，曾有建議把冥王星剔除太陽系行星之列，但當年國際天文學聯合會（IAU）否決。2006年8月24日下午，在第26屆國際天文聯合會通過決議，由天文學家以投票正式將冥王星劃為矮行星，自行星之列中除名。2006年9月7日，國際小行星中心把已知或即將成為矮行星的天體賦與編號，冥王星編號為小行星134340號。2008年，國際天文聯合會再次將冥王星劃為類冥天體的原型，為矮行星項下的子分類。2015年，“新視野”號首次飛掠冥王星，經此次近距離重新測量冥王星直徑確定為2370km。

冥王星執行軌道示意圖

科學家明確表態，重回行星家族是不可能的，因為冥王星根本不是行星。那麼這個冥王星到底有什麼特殊呢，又為什麼被除名?

1、冥王星非常小：許多人認為冥王星體積非常小，像普通的小行星一樣，事實上這顆矮行星直徑2360公里，是月球直徑的三分之二，木衛二直徑的四分之三。冥王星最大的衛星冥衛一直徑大約1207公里。

2、冥王星曾是海王星的“衛星”：1965年，研究人員發現一個軌道共振——冥王星和海王星之間軌道存在一個最佳引力點，這個軌道共振能夠避免兩顆星球過於彼此接近。

3、冥王星是一顆冰冷星球：冥王星表面覆蓋著大量冰層，其中包括冰凍氮和甲烷，但是冥王星密度整體上是冰水的兩倍，這顆矮行星品質是由三分之二岩石和三分之一冰水構成，因此，冥王星精確地講是一顆帶有冰殼的岩石星球。

4、冥王星總是處於“黑暗”：冥王星執行軌道距離太陽大約48億公里，因此許多人猜測這顆星球表面一直處於黑暗。美國 “新視野號”探測器專案負責人阿蘭-斯特恩(Alan Stern)說：“情況並非如此，即使在中午照射至冥王星的Sunny也低於人們的預期，它可能像地球非常陰暗的天氣或者黃昏落暮。”

5、冥王星缺少空氣：上世紀80年代，研究人員發現冥王星存在大氣層，主要包含氮氣，就像地球大氣層一樣。但是冥王星的空氣還包含一氧化碳和甲烷，比地球大氣層更稀薄，更多地延伸至太空環境。

6、冥王星的軌道太扁：冥王星的軌道呈橢圓狀，與太陽的最近距離是44.3億公里，最遠距離是73.1億公里。這顆矮行星軌道相對於黃道(地球環繞太陽的軌道平面)的傾角為17度，此外，冥王星軌道引數與其它8顆太陽系行星完全不同。

二、星體運動

冥王星在發現之初曾被認為是一顆位於海王星軌道外的行星，但後來的事實證明並非完全如此。譬如，在1979年1月21日～1999年3月14日這段時間，冥王星就比海王星更靠近太陽。這是由於冥王星軌道的偏心率、軌道面對黃道面的傾角都比其它行星大。冥王星在近日點附近時比海王星離太陽還近，這時海王星成了離太陽最遠的行星。

每隔一段時間，冥王星和海王星會彼此接近，在黃道投影圖上兩顆行星的軌道交叉。但不必擔心它們會碰撞，因為它們的軌道平面並不重合，即使在交叉點附近，它們之間的距離仍然是很大的。它們像運行於立體交叉公路上的車輛一樣，各自飛馳而過。

1978年7月，美國海軍天文臺的克里斯蒂在研究冥王星的照片時，偶然發現冥王星小小的圓面略有拉長。他把1970年以來所有的冥王星照片都找出來，結果發現這一現象是有規律地出現的，於是他斷定冥王星有一顆衛星。由於冥王星離我們實在太遠了，以致在大望遠鏡裡也不能把冥王星和它的衛星分開。這好比氣象站的風速計，一根橫杆連著兩個圓球，在疾風中旋轉。從遠處看去，兩個圓球融成一體，只能察覺出它時圓時扁的變化。冥王星的衛星被命名為卡戎(Charon)。卡戎的公轉週期與冥王星的自轉週期一樣都是6.39日。

（一）軌道引數及其它引數

平均半徑：5.91352×10∧9 km(39.956天文單位)；

偏心率：0.24901；公轉週期248.54年。

軌道傾角：17.1449°；軸傾角：119.61°；

表面溫度：一般為44K，最低33K，最高55K；

大氣引數：氣壓，0-0.01 kPa；組成，氮90%，甲烷10%。

（二）冥逆

冥王星是繞太陽轉的，所以從地球上看，也會逆行。冥王星公轉一圈要花90465個地球天，即247.68個地球年。自人類發現冥王星以來，它才轉了三分之一圈。因為它慢，天文學上冥逆其實是最容易預知的了：每年逆一次，每次逆半年。

（三）獨特的軌道特徵

冥王星的軌道週期是248地球年。軌道特徵明顯與其它行星不一樣。相較之下，冥王星的軌道是高度傾斜的（超過17°），並且有著高離心率（橢圓形）。這樣高的離心率意味著在某些區域，冥王星會比海王星更靠近太陽。在1989年9月5日，冥王星-卡戎的質心來到近日點 ，而在1979年2月7日至1999年2月11日之間比海王星更靠近太陽。在這段時間，冥王星和海王星最接近的距離是27.960天文單位。

（四）直徑

由於冥王星太暗太小，發現後很長時間不能確定它的大小。

最早估計它的直徑是6600千米，1949年改為10000千米。

1950年柯伊伯用新建的5米望遠鏡將其修正為6000千米。1965年柯伊伯用冥王星掩暗星的方法定出直徑的上限為5500千米。

1977年發現冥王星表面是冰凍的甲烷，按其反照率測算，冥王星的直徑縮小到2700千米。

1980年用夏威夷莫納克亞山上的3.6米紅外望遠鏡測出的冥王星直徑在2600～4000千米之間。

一些天文學家觀測指出，冥王星的直徑約為2400千米，比月球（3475千米）還小；而卡戎直徑為1180千米，它與冥王星直徑之比是1: 2，是九大行星中行星與衛星直徑之比最小的。所以，有人說冥王星和它的衛星更像一個雙行星系統。

2015年7月14日，新地平線號探測器飛掠冥王星，並測得冥王星直徑約2370km，誤差值為上下20公里，這一資料略大於鬩神星，使得冥王星再一次成為矮行星之王。

三、衛星系統

冥王星有五個已知的天然衛星。冥王星的衛星軌道都為圓形（離心率小於0.006）、與冥王星赤道共面（傾角小於1°）。冥王星的衛星與冥王星軌道平面的夾角為120°。冥王星系統非常緊湊。冥王星-冥衛一系統的質心在冥王星外。剩下的四顆衛星都位於冥衛一軌道外。

冥王星衛星的軌道都處於或接近軌道共振。冥衛二、冥衛三、冥衛五的軌道週期比例在計入進動作用後為18：22：33。冥衛一、冥衛二、冥衛三、冥衛四、冥衛五的軌道週期之比也接近1：3：4：5：6。

冥王星-冥衛一系統的質心在中心星體外，此類系統在太陽系內部不多。一些天文學家據此將冥王星-冥衛一系統稱為雙矮行星。冥王星與冥衛一相互潮汐鎖定。兩天體沿質心公轉的週期與各自自轉週期相同。

2007年雙子星天文臺在冥衛一表面觀察到氨水和水的晶體，暗示了活躍冰火山的存在。

一般認為冥王星的衛星由太陽系早期冥王星與較小天體碰撞產生的碎片聚集而成。然而冥衛四的反照度比其他衛星都低，無法用撞擊說解釋。

卡戎--大圖

冥王星和卡戎大圖

冥王星

冥王星

冥王星

冥王星

【註釋】

（1）類冥天體，英文稱為“Plutino”（也譯為類冥小天體或冥族小天體）。是指與冥王星相似的天體。它們擁有與冥王星相似的軌道，並透過與海王星的軌道共振，使之得以穩定，與冥王星的3:2共振接近，即在海王星繞日公轉三週時，該等天體繞日公轉兩週。它們組成了柯伊伯帶的內部分，現時已知的柯伊伯帶天體中，有近四分之一是類冥天體。Plutinos這個名稱是在冥王星之後才有的，使用了義大利文表示小的附加語詞-ino，指像冥王星一樣被困在共振軌道中的小天體。

（2）偏心率（Eccentricity）是用來描述圓錐曲線軌道形狀的數學量，定義為曲線到定點（焦點）的距離與到定直線（準線）的距離之比。對於橢圓，偏心率即為兩焦點間的距離（焦距，2c）和長軸長度（2a）的比值，即e=c/a（偏心率一般用e表示）。

（3）地球年：年，又稱為地球年、太陽年，是計時單位。1年通常是指地球繞太陽公轉一週的時間。

（4）逆行是一種天體運動，retrograde天體的運動或視運動與太陽系大多數天體相反；比如行星的自東向西退行，或天體的自轉或公轉從太陽系以北看來是順時針方向。

逆行為行星相對於恆星的視行。在會合運動中，行星在天球上還有相對於恆星的運動。在通常情況下，行星在恆星間自西向東執行，叫順行，但是，當行星在軌道上接近地球的時候，極下合前後的地內行星和衝日前後的地外行星，在天球上轉變為向西運動，叫逆行，經過短暫時間後友恢復順行。在由順行轉變為逆行，或由逆行轉變為順行的短暫時間內，行星在恆星間停滯不動，被稱為留。所有的恆星和行星，在迴應地球自轉的基礎下，看起來是由東向西執行的，但是在外側的行星都常都會相對於恆星緩緩的由西向東移動，於是產生了所說的逆行。

相對於地球距離越遠，逆行的頻率越高。

（5）質心：品質中心簡稱質心，指物質系統上被認為品質集中於此的一個假想點。

（6）紅外望遠鏡（infrared telescope），是接收天體的紅外輻射的望遠鏡。

（7）潮汐鎖定：潮汐鎖定（或同步自轉、受俘自轉）發生在重力梯度使天體永遠以同一面對著另一個天體

冥王星

冥王星上空雲層

冥王星

冥王星

冥王星

冥王星與其它星體比較