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行星定義爭什麼?
2006/12/06 23:05:39瀏覽1925|回應4|推薦17

網友們的留言,讓我興起進一步探究行星定義的念頭。我發現,不管美國天文學界挑戰行星新定義的心理背景是什麼,他們的挑戰不是全然無理。新定義確實不夠清楚,還有討論的空間。 

由於氣象局網站的定義譯文不夠精準,我們不得已,只好先引用中文 Wiki 網站近乎逐字翻譯的譯文,再作進一步討論。(氣象局譯文請參考〈行星定義的官方說法〉,定義原文請參考〈白牛是牛‧白馬非馬〉。) 

相關的定義是這樣的: 

(1)    行星是這樣的一種天體:

(a)    在軌道上環繞著太陽。

(b)    有足夠的質量,能以自身的重力克服剛體力,因此能呈現流體靜力平衡的形狀(接近球體)。

(c)    將鄰近軌道上的天體清除。 

(2)    矮行星是一種天體:

(a)    在軌道上環繞著太陽。

(b)    有足夠的質量,能以自身的重力克服剛體力,因此能呈現流體靜力平衡的形狀(接近球體)。

(c)    未能將鄰近軌道上的天體清除。

(d)    不是行星的衛星。 

(3)    所有環繞太陽的其他天體都歸類到太陽系小天體。 

挑戰這個定義的天文學家,以 NASA 探測冥王星的「新地平線」計畫主持人斯特恩 (Alan Stern) 為主。 

他們強調,不到 5% 的天文學家投票支持這個新定義,實在無法代表全體天文學家的意見。 

我倒不能認同這種論調,我們不能因為投票率低就否認選舉的結果,也不能否認代議政治的合法性。 

只不過,這群天文學家所提出的「科學的」質疑,還算合理。新定義看似清楚,實際上有很多混淆,舉三個例子。 

²     清除鄰近區域

 has cleared the neighbourhood around its orbit. 這句話的含意很不清楚,斯特恩認為它不可能清楚的劃分行星和矮行星。因為不論地球、火星、木星甚至海王星,都沒有完全清除它們附近的碎片。照新定義,難道這些天體都是小行星? 

他們認為,這個定義不清楚,是因為沒有考慮到星體的構造和成因,只考慮到星體的相對位置。照這個定義,只要單獨在軌道上,即使很小,都是行星;而更大的星體,只要靠近另一個星體,反而成了矮行星。 

²     流體靜力平衡 

國際天文聯合會 (AIU) 的行星定義,要求行星有足夠的質量,能以自身的重力克服剛體力,因此能呈現流體靜力平衡的形狀,也就是球形或扁球形。問題是,怎樣才算是一個球形或扁球形,界線相當模糊。 

事實上,有些很小的星體是扁球形的,而稍大的星體卻是不規則的。也就是說,星體是不是球形或扁球形,不一定是由質量來決定的,沒有明確的大小和質量可以區分太陽系內的球體和不規則天體。 

²     雙行星 

新定義中規定矮行星不是衛星,卻沒有給衛星下定義,因此留下很多困擾。IAU一度把冥王星和它的衛星凱倫視為雙行星,因為冥王星和凱倫的質量中心(質心)並不落在冥王星上,所以只能算是互相繞轉的雙行星。(參考〈行星新定義〉) 

現在 IAU 把冥王星降為矮行星,那麼凱倫究竟是矮行星的衛星?還是它們是雙矮行星系統?在 IAU 發布的矮行星名單中並沒有凱倫的名字,那麼凱倫是衛星囉?可是它們的質心又不在冥王星上……。 

就算月球和地球的關係,若要追究起來,月球究竟是不是衛星,也是可以討論的。依定義,月球和地球的質心落在地球上,所以月球是地球的衛星。從地球的立場看,月亮繞著地球轉,也是大家同意的。 

但是,如果從月球本身的軌道看,月球其實並不是繞著地球轉,而是繞著太陽轉。只不過,月球的軌道時而偏離太陽、時而接近太陽,時而快、時而慢,所以從地球上看,好像月亮是繞著地球。其實月球軌道和地球軌道,是像麻花一樣的纏在一起,共同繞著太陽公轉。 (參考這裡的圖示)

由於地球和太陽之間的距離遠超過地球和月亮之間的距離。所以月球時而偏離時而接近太陽,那搖擺的幅度,在比例上是極小的。從這個觀點看,月球和地球的公轉軌道是非常接近的。

何況木星和土星的一些衛星比水星還大,其中土星的衛星泰坦,它的大氣層比地球還要濃厚。從質量和結構的角度看,這些天體究竟是衛星或行星,真的不是沒有討論的餘地。 

一顆恆星繞著另一顆恆星的時候,仍然是一顆恆星。為什麼一顆行星繞著另一顆行星的時候不可以是行星?這又是「白牛是牛、白馬非馬」的老問題。

( 知識學習科學百科 )
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琉璃帳
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巧合
2006/12/08 17:24

時和的問題我無解。月球的巧合很多,例如月球的體積和太陽的比,正好是月球距離和太陽距離的比,所以在地球上看月亮和太陽是一樣大的。

有人專門研究月球的巧合,多到無可解釋,所以推論為:月球是智慧生物建立的。

我不接受這個推論。也許時和的問題正是答案:巧合。


時和
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為何雙星的自轉及公轉週期有巧合?
2006/12/08 09:18

想請問琉璃帳舉的〈冥王星和凱倫衛星〉及〈地球和月亮〉類似雙行星系統。

為何她們的自轉及公轉週期有巧合?

『時和看見一個巧合。地球半徑6400公里,月球半徑1750公里,月球自轉一周27.3天,月球繞地球的公轉一周也是27.3天。因此月球總是以相同的一面向著地球。

冥王星半徑1200公里,其僅有的衛星「凱倫」半徑600公里,卡倫繞冥王星的公轉一周是6.4天,恰巧冥王星自轉一周也是6.4天。因此冥王星總是以相同的一面向著凱倫。』



琉璃帳
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雙矮行星
2006/12/07 14:49
我同意質量中心的定義比較好。但是,這樣就必須承認冥王星和凱倫是一組雙星(雙矮行星)。

時和
等級:8
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她們在跳土風舞嗎?
2006/12/07 12:16

>>但是,如果從月球本身的軌道看,月球其實並不是繞著地球轉,而是繞著太陽轉。只不過,月球的軌道時而偏離太陽、時而接近太陽,時而快、時而慢,所以從地球上看,好像月亮是繞著地球。其實月球軌道和地球軌道,是像麻花一樣的纏在一起,共同繞著太陽公轉。

真是麻辣的說法!事實上,月亮繞著地球轉;相對地,站在月亮上,可以說是地球繞著月亮轉。似乎又看見新版「托勒密」的「月亮中心學說」。

無論如何,依照質量中心的定義較能說服人。

時和看見一個巧合。地球半徑6400公里,月球半徑1750公里,月球自轉一周27.3天,月球繞地球的公轉一周也是27.3天。因此月球總是以相同的一面向著地球。

冥王星半徑1200公里,其僅有的衛星「卡倫」半徑600公里,卡倫繞冥王星的公轉一周是6.4天,恰巧冥王星自轉一周也是6.4天。因此冥王星總是以相同的一面向著卡倫。

她們在跳土風舞嗎?月球繞著圈子看著正在自轉的地球〈或是相對地,月球看著正在繞著她而像陀螺一樣自轉的地球〉?同理,冥王星看著正在繞著她而像陀螺一樣自轉的卡倫?