AEEA 天文教育資訊網

上網探索宇宙的好選擇 !   Activities of Exhibition and Education in Astronomy.

2012 年 1 月 30 日

小行星 (30):庫柏小行星帶 (Kuiper belt)

文字提供 : 陳輝樺

說明 :  庫柏小行星帶 (Kuiper belt,或稱為倫納德 - 庫柏帶) 是 太陽系 海王星 (Neptune) 公轉軌道外側 30 ~ 55 天文單位 (AU 黃道面 上低傾角軌道附近、天體密集的中空圓盤狀區域。 庫柏帶的假說最初是由愛爾蘭裔美籍隕石學家弗雷德里克·查爾斯·倫納德Frederick Charles Leonard,1896. 3.12.-1960. 6.23.)提出海王星外天體 (Trans-Neptunian object) 的假設,之後於 1930 年美國天文學家克萊爾·威廉·湯博 (Clyde William Tombaugh,1906. 2. 4.-1997. 1.17.)發現 冥王矮行星 (Pluto)。1943 年愛爾蘭天文學家 Kenneth Essex Edgeworth (1880. 2.26. – 1972.10.10.)  提出在海王星外存在著小星體盤面的推論,1951 年荷裔美籍的天文學家 傑拉德·彼得·庫柏Gerard Peter Kuiper,1905.12. 7.-1973.12.23.)再度提出太陽系形成過程早期殘留於海王星外的小行星帶假說。

           庫柏帶上的這些物體是怎麼成形的呢?庫柏小行星帶的複雜結構和精確的起源仍是不清楚的, 或許可以按照行星形成的 吸積模式 (Accretion model) 來解釋它們在繞日運動過程中發生彼此的碰撞與互相吸引,最後黏附成一個個大小不一的天體,形成現在的樣子。 庫柏小行星帶被認為包含許多微星,它們是來自於環繞著 太陽 原行星旋轉盤面 (proplanetary disk) 碎片, 它們因為未能成功的結合成 行星 (planets),因而形成較小天體的庫柏小行星帶 上的許多微行星 (planetesimal)。 近代的電腦模擬顯示庫柏小行帶受到 木星 (Jupiter) 和 海王星 (Neptune) 的影響極大,同時也認為即使是 天王星 (Uranus) 或海王星都不是在土星 (Saturn) 之外的現存在地方形成的,因為只有少許的物質存在於這些地區,因此如此大的天體不太可能在該處形成。換言之,這些行星應該是在離木星較近的地區形成的,但在太陽系早期演化的期間被往外拋到 現在的位置。

           最完整的庫柏小行星帶範圍,大約是從 30 天文單位伸展到 55 天文單位。然而,當一個天體的公轉軌道 周期 與海王星軌道周期有明確的比率時稱為「運動共振」, 以致於一般認為庫柏帶範圍主要的部份只是從 39.5 天文單位的 2 : 3 共振區域延展到 48 天文單位的 1 : 2 共振區域。 包括冥王矮行星 和它的衛星在內,已知的 2 : 3 共振天體已經超過 200 個,這個家族的成員統統歸類為「冥族小天體」 (plutino 類冥小天體),它們都有著高的軌道離心率,因此它們當初原本應該不是在現在的位置上,而是因為海王星的軌道遷徙被轉換到這裡的。為數稀少的 1 : 2 共振的軌道半長軸相當於 47.7 天文單位,較小的共振族群還有 3 : 4、3 : 5、4 : 7 和 2 : 5 (約在 55 天文單位)。另有位於海王星軌道前方和後方的 L4 L5 的重力穩定點上、與海王星 1 : 1 共振的海王星 特洛伊 小行星。 庫柏小行星帶盤面非常的薄,小星體主要集中在黃道平面上下 10 度的範圍內,但它又不像帶狀而像似甜甜圈狀,且庫柏帶對黃道平面有 1.86 度的傾斜。 由於存在著 軌道共振 ,海王星對庫柏 小行星帶的結構產生了重大的 影響,例如,在 40 ~ 42 天文單位的距離上,沒有天體能穩定的存在於這個區間內。但是,約在 42 ~ 48 天文單位之間所謂的傳統庫柏帶,雖然受到海王星的重力影響已經是微不足道, 然而目前觀測到的庫柏帶天體有三分之二在這個區域裡。

 

近地小行星臨近地球的最新訊息經常會呈現在本網頁「今日星象」中。

明日主題 : 小行星 (31):愛神小行星
天文史上的今天 :  1941 年 1 月 30 日,美國科幻作家、天文物理學家 Gregory Benford  (1941.1.30.-) 出生。他也是 Reason 雜誌 (Reason magazine) 編輯。  
今日星象、行星動向、節氣
揭開星空的奧秘 ─ 系列(一) 觀天術 中國人的科學智慧 ─ 天文地學篇
揭開星空的奧秘 ─ 系列(二) 星座探奇 天文動畫影片 ─ 紅外光攝影集

前一天主題 天文學名詞解釋 每日主題庫、主題分類介紹 天文展演教學模型、天文教學媒體製作、遠距遙控觀測模擬、展示場展覽介紹 天文學基本認識、天文觀測活動、九年一貫天文輔助教材教案、天文史哲介紹、動手作天文等教育活動 主題課程、Q&A、天文新知介紹、遠距天文教學輔導、FAQs、數理與自然探究 天文相關網站 E-mail 給主編、提問題和看法、與 AEEA 互動 後一天主題

    主編 : 陳輝樺                 
         諮詢服務 : 陳輝樺 或 (NMNS 國立自然科學博物館)
                        蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

本網站所有圖片未特別聲明者, 都是取材自 美國太空總署 (NASA) 網頁 , 請勿作商業用途使用。