Q:最近,我在報紙上看到了一篇關於小行星、彗星和流星消失問題的文章。關於它們的消失的原因您有什麼想法嗎?

A:這是一個非常有趣的問題;我會儘可能簡明地回覆你。小行星、彗星和流星消失的機制都不一樣,所以我的回覆將分爲三個部分。

流星


我們日常談論的流星一般是指因受到地球引力吸引而落入地球大氣層的小型物體(通常它們的直徑小於1m)。流星本身指的是隕落的物體(流星體)經過大氣層時在空氣電離和隨後的離子複合作用下產生的明亮的尾跡。


誰是元兇?小行星、流星、彗星消失之謎


從阿塔卡馬大毫米陣列(ALMA)位置看到的一顆流星

大多數的流星確實會因在大氣中完全燃燒而消失。其中也有一些很大的物體能夠撐到抵達地面。我們一般稱這些物體爲隕石。簡而言之,大多數的流星都因爲地球大氣的燒蝕作用消失在大氣層中的。

每天都有上百億顆流星體進入地球的大氣層,爲我們帶來豐富的太陽系天體形成演化的信息。

誰是元兇?小行星、流星、彗星消失之謎


小行星


我們一般將直徑在10m-975km(大約爲穀神星的直徑)之間的物體稱作小行星。大多數小行星都長時間位於穩定的軌道上(一般能保持數十億年)。但是一些小行星可能會由於某些原因發生偏離(位移),從而進入一些特殊的軌道:木星共振軌道(或者土星)。

誰是元兇?小行星、流星、彗星消失之謎


一個小行星進入木星共振軌道,意味着它的公轉週期是木星軌道週期的簡單分數倍。例如,一個繞太陽公轉的小行星公轉週期爲木星公轉週期的兩倍,那麼我們說它進入了2:1的木星共振軌道。

這是非常重要的現象,因爲木星引力會擾動這些小行星的軌道。如果小行星公轉週期和行星公轉週期沒有特殊的關係,那麼行星會從多個方向擾動小行星的軌道,使小行星在一個運行週期內,所受到的行星對小行星軌道的淨擾動幾乎爲0。

但是如果小行星公轉週期和行星公轉週期之間存在一個特殊的關係,在小行星的一個運行週期內,行星對小行星軌道的(淨)擾動平均值不爲0,那麼淨擾動會使小行星的軌道被“扭曲”。

在行星擾動作用下,小行星的橢圓軌道會變得更加瘦長,如果擾動足夠強,小行星的軌道可能會進入與太陽或者其他行星的碰撞軌道。甚至在某些情況下,小行星也許會被完全彈射出太陽系。這就是小行星消失的原因。


誰是元兇?小行星、流星、彗星消失之謎


竈神星的撞擊坑

彗星


大多數明亮的彗星都是位於非常古怪的軌道(例如長半軸比短半軸長的多的橢圓軌道)或者是非束縛軌道(開放軌道,可能是拋物線或者雙曲線軌道)上的物體。當一個彗星經過太陽附近時,它將變得活躍和可見。

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它下一次再靠近太陽可能會經過許多年。或者,當它們經過太陽附近一次後,就再也不會出現了(拋物線或者雙曲線彗星,它們的軌跡允許它們從太陽系

逃逸)。某種意義上,這也能算作彗星的“消失”。

另一種彗星消失的原因是它們太靠近太陽導致被太陽撕裂成幾塊或者撞進太陽。一千年來,這種現象被我們觀測到過很多次,這類彗星被稱爲“掠日彗星”。


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1997年於克羅地亞拍攝的海爾博普彗星

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