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然后他就写信请人帮忙,那么这个时候就是高斯,高斯是一个非常出名的数学家。他当时已经发明了一种办法,现在我们知道,就是最小二乘法,只要有三次观测,三次不同时间的观测,就可以确立这个轨道。然后高斯就帮助计算,皮亚齐已经观测六个星期,他有一批观测资料,高斯根据这个观测资料就算出来轨道。这个轨道就在火星和木星之间,就是火星和木星的轨道之间有一颗星,算出来找就有目标了。他开始是偶然看到它,一算出来就开始找了,按照预报的位置找了,很快找到,最起劲的那位天文学家查哈,他根据高斯的预报一下找到这个小行星,但是第一个发现的人是皮亚齐,所以这个命名权在皮亚齐那里,他把它命名为谷神星。这就是发现的第一颗小行星。
奥伯斯曾经做过医生,他在一个偶然的机会,发现了第二颗行星,后来命名为智神星,比谷神星稍微小一点。一算这个轨道,这两颗行星的轨道很接近。那么就要思考了,所以奥伯斯就有一个大胆的猜想,他认为在提丢斯数组2。8的地方,原来可能是有一颗大行星,这个大行星爆炸,碎裂成小的行星。所以这里应该不止两个,应该还有。而且它们既然是从一个地方爆炸的,那么这些小行星的轨道应该在这个爆炸点都相交,对不对?某一个时候都会通过这个爆炸点,那么反过来说如果我盯着这个爆炸点观测,就去存心要找小行星,这个机会就比较大。你到处乱找,这个机会就比较小,不大容易找到。现在有两颗小行星,两颗小行星轨道的交点就是爆炸点。然后他就守株待兔,这个奥伯斯有这个猜想以后,他就开始观测。就等在那个地方,等了三年。这个人精神够好的,等了三年,守株待兔式的监测。奥伯斯终于发现了另一颗小行星,就是灶神星。在他之前另外一位德国天文学家叫哈丁,他偶然发现了婚神星。那么小行星慢慢多了,人们就有兴趣了,接下来有一段很长时间的停顿。
科学家有一个考虑问题的方法,一旦发现一种新的现象,或者一种新的天体。数量增多以后,他就开始统计分类,这个可以引出很多重要结论。结果发现这些小行星很少超过一百公里,几十万颗小行星,大部分都不超过一公里,真是名副其实地小!然后把它们质量全部加起来,还不到地球质量的万分之四,或者说不到月球质量的三十分之一。你可想而知这个小行星虽然多,它的确非常小。那么小行星的运动情况怎么样呢?就发现大部分小行星都在火星和木星的轨道之间运动,那么这一条带称为小行星带,或者称为主小行星带,它的运动轨道都是一些不太圆的椭圆。但是的确有一部分少量的小行星,它的轨道略微扁一点。这一扁不要紧,一扁它这个轨道可能会到地球轨道之内。也就是说,这样的小行星轨道,和地球的轨道有可能相交,那就意味着有可能和地球相撞。那么这一类小行星就叫近地小行星,我们后面还要详细地讲。天文学家现在对近地小行星非常有兴趣,那么这个就是小行星带的示意图,这个是小行星带在太阳系里面总体位置。不过他画得太密了一些,没那么多。随着观测技术的进步,居然发现很小的小行星,它还有它的月亮,它有它的卫星。月亮是我们地球的天然卫星,小行星有它自己的卫星。1978年6月7日,天文学家麦克马洪发现,这颗大力神小行星编号是532号,它的直径是243公里,还是比较大的,它有一颗卫星直径是45。6公里,这小行星和它的卫星相隔不到一千公里。同年12月11日,又发现18号梅菠蔓小行星的卫星,那么主小行星是137公里,它的卫星是37公里,以后发现小行星卫星的都有报道,但是有的很难证实。因为这个东西太小,那么怎么样发现小行星的卫星呢?你们想想看,离开地球比如说几亿公里,直径只有几十公里,这个东西太难发现。那么有这几种办法,一种是小行星掩星,什么叫小行星掩星呢?就是恒星在远方,小行星比较近,偶然一个机会小行星会把后面恒星的星光遮掉,这就叫小行星掩星。月亮也会掩星,就是月掩星。那么如果小行星有一颗卫星和小行星没有卫星,这个遮的过程中间后面那颗恒星的光的变化情况是不一样的。如果是单颗星,它的光就下去又上来。如果两颗星,它可能下去一会儿,又下去一会儿,那么根据这个光度的变化就可以算出来这一颗小行星的卫星。
第二你观测小行星本身亮度的变化,这个卫星不是绕着小行星转吗?如果这个卫星跑到小行星前面,就把小行星的光要挡掉一点。这个小行星就会变得暗一点,这个也可以发现小行星的卫星。另一个是空间探测,这个显然是可以直接找到小行星的卫星。比如说1993年8月伽利略号航天器,它掠过一颗小行星叫艾达。它就发现它有颗卫星。那么最有趣的是人们现在给小行星建人造卫星,1996年2月17日美国发射了一颗叫妮儿的航天器,它从1999年1月起就成为爱神星的人造卫星。这颗小行星很有名的,433号小行星,爱神星的人造卫星,然后对这个小行星,爱神星进行考察。
第三点,我要给大家说一下,这个小行星,那么多小行星怎么形成的?就是说小行星的起源问题,太阳系中有如此众多的小行星,如何形成?如何演化的?那么归纳一下大体上有四种说法,第一种是大行星爆炸说,第二种是以提出人柯依伯命名的柯依伯假说,第三种叫半成品说,第四种彗星演化说。我们一个一个介绍,在说这个理论之前,我们要把小行星的观测特征要说一下,你任何一个理论,要能说明问题,才能成立。所以小行星的起源要能成立,它必须说明小行星有关的观测事实。那么把小行星的观测事实稍微总结一下,大概有这么三条:第一它是绕太阳运动的,它的数量很多,体积相对很小的,形状绝大多数是不规则的。第二小行星的运动轨道绝大多数是一些不太扁的椭圆。第三大多数小行星位于小行星带之内。但是也有例外,这个例外的事情最讨厌了,理论要解释例外。首先我们讨论一下大行星爆炸说,那个就是前面我们讲的奥伯斯的思想,他就认为在提丢斯数组2。8这个位置上,原来就是有颗大行星。后来不知道什么原因,它爆炸了,炸碎以后这些小行星都各奔东西,那么它们大小都是不一样的,形状也是不规则的,就是今天我们看到的小行星。那么这个爆炸说对于小行星不规则的这一点很有利,一炸就是炸得乱七八糟的,对不对?那么也的确有相当一部分小行星它们的轨道是交于同一点的,即使你现在看到的小行星,它的轨道不交于同一点,也可能是因为在以后这个漫长的过程中间,受到其他天体特别是它附近木星、火星,这些大行星引力的干扰,它轨道变了,所以不交于同一点,这是一个学说,那么它的问题在于这个爆炸原因是什么,它为什么炸呢?始终没法给出解释,总的质量也太小,既然是炸的,这个质量应该不太小吧,所以这个它没法解释。
那么第二种学说称为柯依伯假说。这个人是一个美国籍的荷兰天文学家,实际上他的思想就要回避爆炸说里面,这个爆炸原因没法解释的这一个难点。他认为在太阳系演化过程中,太阳系怎么演化呢?大概这么个情况,远在太阳系形成之前,有一大团星云,这个密度比恒星要低得多,体积要比现在的太阳系大得多。它在自身引力的作用下就收缩,由于它有转动,所以收缩一定是变成扁的。它不会变成球,因为它在转,如果它不转的话,它就是大的球变成小的球。因为它在转,所以它本来是一个球体,那就变扁,变成一个盘子一样的。然后中心的物质形成太阳,边上的物质就慢慢慢慢形成行星,包括行星周围的卫星,比如我们的月亮。这是太阳系形成大体的过程,这个过程经历大概几亿年。那么柯依伯这个人就认为在火星和木星轨道之间,它因为某种原因它没有能够形成一颗大行星。就在太阳系的演化过程中间,它没有形成一颗大行星。而是生成了五个到十个比较小的原始行星,为什么叫原始行星呢?大体上意思就是还没有冷却下来的行星,是原始行星。那么这个原始行星在后来,因为从太阳系形成到现在已经五十亿年了,这个过程中间,这些小的原始状态的行星就互相碰撞,就碎掉了,就变成现在的小行星。那么其他地方呢,因为生成一个大的行星,所以它没有碰撞的问题。比如地球,它就是球状的,大体上是球状的。那么这就是用他的理论来说,今天我们看到那么多小行星是这么个过程形成的。所以实际上是对奥伯斯理论的一种修正,那么为什么爆炸这个难点就回避了。
那么第三种学说是半成品说,提出这个学说包括我们国家已故的著名天文学家戴问赛先生,他是这样想,他的学说是这样讲:太阳系在演化过程中,并不是一步形成的。首先是形成星胎,好像这个孩子还没有生出来,胚胎一样。然后这个星胎不断地吸集,因为它有引力作用,不断地碰撞吸集,