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  • 谷神星

    谷神星(Ceres)是太阳系中最小的、也是唯一一颗位于小行星带的矮行星。由意大利人皮亚齐发现,并于1801年1月1日公布。谷神星的直径约950千米,约占小行星带总质量的三分之一。近期的观测表明谷神星接近球体,并不像更低重力的天体具有不规则的形状。谷神星表面可能水冰和各种水合矿物组成,如碳酸盐和粘土等,其整体可分为巖壳和其下的冰幔,在外壳下,甚至可能存在一个液态水的海洋,这使其成为寻找外星生命的潜在目标之一。谷神星也可能拥有包含水汽的稀薄大气层。

    编辑摘要
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    最初发现时被列为八大行星之一 是小行星带中最大和最重的天体

    哈勃望远镜首度摄得其外貌 发现它相当接近球形或拥有复杂地形

    赫歇尔太空望远镜首次在星体发现水蒸气 来自表面颜色较深区域

    科学 +
    谷神星

    受到木星和土星的引力影响,谷神星会出现奇特的轴向倾斜。倾斜角度的变化可能与该星球几个坑穴内发现的神秘亮斑有着密切关系。[详细]

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 谷神星 外文名: Ceres
    直径: 950 体积: 3.59×10^9立方千米
    质量: 9.43×10^20kg 直径: 950
    逃逸速度: 0.51 自转周期: 9.07
    表面平均温度: 440.15 组成物质: 水冰、水合矿物
    发现者: 朱塞普·皮亚齐 最早发现时间: 1801年1月1日

    目录

    简单介绍/谷神星 编辑

    谷神星谷神星哈勃空间望远镜下的谷神星(先进巡天照相机拍摄),对比被增强以显示表面的详细资讯。
    英文名:Ceres
    中文名:色列丝
    象征:收获
    季节:秋天
    心理层面:怀孕,食物,家庭,祖国,劳动与工作及养育,被视为母亲的象征。
    占星意义:用来判断母性倾向的特征。
    谷神星(1 Ceres)是火星与木星之间的小行星带中,人们最早发现的第一颗小行星,由意大利人皮亚齐1801年1月1日发现。其平均直径为952公里,等于月球直径的1/4,质量约为月球的1/50,又被称为1号小行星。是小行星带中最大最重的天体,初发现时被列为八大行星之一,是月亮以外第2个象征母亲的星。

    星体发现/谷神星 编辑

    谷神星谷神星哈勃空间望远镜下的谷神星(先进巡天照相机拍摄),对比被增强以显示表面的详细资讯。

    1766年,德国有一位名叫提丢斯的中学数学教师,把下面的数列:
    3,6,12,24,48,96,192……的前面加上0,即:
    0,3,6,12,24,48,96,192……然后再把每个数字都加上4,就得到了下面的数列:
    4,7,10,16,28,52,100,196……再把每个数都除以10,最后得到:
    0.4,0.7,1,1.6,2.8,5.2,10,19.6……

    令提丢斯惊奇的是,他发现这个数列的每一项与当时已知的六大行星(即水星金星地球、火星、木星、土星)到太阳的距离比例(地球到太阳的距离定为1个单位)有着一定的联系。

    提丢斯的朋友,天文学家波得深知这一发现的重要意义,就于1772年公布了提丢斯的这一发现,这串数从此引起了科学家的极大重视;并被称为提丢斯——波得定则,即:

    当时,人们还没有发现天王星、海王星和冥王星,以为土星就是距太阳最远的行星。
    1781年,英籍德国人赫歇尔在接近19.6的位置上(即数列中的第八项)发现了天王星,从此,人们就对这一定则深信不疑了。根据这一定则,在数列的第五项即2.8的位置上也应该对应一颗行星,只是现在还没有被发现。于是,许多天文学家和天文爱好者便以极大的热情,踏上了寻找这颗新行星的征程。

    1801年新年的晚上,意大利天文学家皮亚齐还在聚精会神地观察着星空。突然,他从望远镜里发现了一颗非常小的星星,正好在提丢斯——波得定则中2.8的位置上。可是,当皮亚齐再想进一步观察这颗小行星时,他却病倒了。等到他恢复健康,再想寻找这颗小行星时,它却不知去向了。皮亚齐没有放弃这一偶然的机会,他认为这可能就是人们一直没有发现的那颗行星,并把它命名为“谷神星”。

    天文学家对皮亚齐的这一发现持有不同的看法。有人认为皮亚齐是正确的;也有人认为这可能是一颗彗星,不然的话,为什么它只露了一面就不见了呢?

    几个月过去了,人们的争论也没见分晓。可是,这场争论却引起了德国数学家高斯的注意。高斯想,既然天文学家通过观察找不到谷神星,那么,是否可以通过数学方法找到它呢?许多天文学家对高斯的这一提法不以为然。天文学家都找不到谷神星,难道高斯还能把它算出来吗?朋友们也劝他不要把自己的时间和才智浪费在这一毫无希望的问题上。
    年轻的高斯却有自己的看法。他认为,天文学是离不开数学的。如果没有雄厚的数学知识,是不可能成为一个出色的天文学家的。在天文学发展史上,情况也正是如此。开普勒正是凭借着自己的数学才能,才发现了行星运动的三大定律。牛顿也是凭着渊博的数学知识,才发现了万有引力定律。

    在高斯之前,著名数学家欧拉曾经研究出了一种计算行星轨道的方法。可是,这个方法太麻烦。高斯决心去寻找一种简便易行的方法。在前人的基础上,高斯经过艰苦的运算,以其卓越的数学才能创立了一种崭新的行星轨道计算理论。他根据皮亚齐的观测资料,利用这种方法,只用了一个小时就算出了谷神星的轨道形状,并指出它将于何时出现在哪一片天空里。
    1801年12月31日夜,德国天文爱好者奥伯斯,在高斯预言的时间里,用望远镜对准了这片天空。果然不出所料,谷神星出现了!

    高斯的计算方法成功了。高斯从笔尖上寻找到的这颗行星,在隐藏了整整一年后,却又成为人类的最好的新年礼物。这一礼物向人们显示了数学在科学研究中的巨大作用。

    在发现小行星之前,皮亚齐原是找寻Francis Wollaston的恒星列表中所记载的Mayer 87星,但他在表中所述的位置找不到该星。及后他找到一颗会移动的星,最初他认为这是颗彗星。

    皮亚齐持续观测至2月11日,但他的发现却未受注意,之后该小行星已公转至太阳背面而无法观测。及后德国数学家高斯凭著皮亚齐的三次观测结果去估计其轨道,并于翌年由Franz Xaver、Baron von Zach和奥伯斯成功寻回该天体。另一位天文学家波得认为火星与木星轨道之间的位置理应有行星,而谷神星正是该颗他认为的未知行星,但它的体积比起其他大行星要小得多,因此威廉·赫歇尔后来把这类天体称为“小行星”(asteroid)。并由此延伸出一个标准,即要确定一个天体是否为行星,这个行星的体积必须比谷神星要大。

    名字由来/谷神星 编辑

    (图)谷神星
    皮亚齐最初建议命名为Ceres Ferdinandea,来源于罗马神话中的谷物女神刻瑞斯西西里王国的斐迪南国王。但“Ferdinandea”不为其他国家接受,因此没再使用。另外,该天体在德国曾被称为“赫拉”,但为时不长。在希腊,它被称为Δήμητρα(Demeter),是Ceres同等意思的希腊文。在英文里,Demeter是另一颗小行星(小行星1108)的名字。由于这个名字并不常用,there is no consensus as to the proper adjectival form of the name, although the nonce forms Cerian and Cereanhave been used in fiction。在语法上,Cererean会是正确的,来源于它的拉丁文genitiveCereris。谷神星的符号是一个镰刀,相似于金星的符号()一个女性的符号或者是维纳斯手中的镜子。元素铈的拉丁名称Cerium是以谷神星命名的。元素钯本来也以谷神星命名,可是它的发现者在铈被命名后将之改以智神星命名。

    结构特征/谷神星 编辑

    谷神星谷神星

    谷神星与其他类似地球的行星一样,是由岩石所组成的,而且其外观呈现圆形,显示可能在内部有分层结构的产生。木星的强大的重力影响有可能是让谷神星没有办法成为一个大型行星的原因。

    谷神星是迄今小行星带中最大的天体,但随着凯柏带及其天体的发现,比谷神星大的天体也随之被找到,包括(28978)小行星(Ixion)、(50000)夸奥尔星(Quaoar)、(90482)小行星(Orcus)以及最近发现的2003 UB313等,而新发现的最远天体(90377)塞德娜星(Sedna)也可能比谷神星大,它可能来自奥特云内层。冥王星有时也会被认为是凯柏带天体。

    2003年底及2004年初,哈勃太空望远镜首度摄得谷神星的外貌,发现它相当接近球形,而且表面具有不同的反照率,相信拥有复杂的地形,有天文学家甚至推测谷神星的具有冰质的幔及金属的核心。

    2006年6月,美国太空总署将发射Dawn探测器前往谷神星,预计于2015年8月到达。

    物理特性/谷神星 编辑

    谷神星的质量的测量可以由观测它对其它小行星的影响得知。不同观测者的不同结果会有少许的差异。而2008年最近三次数据的平均数为9.4×1020千克。以这样的质量,谷神星会占据太阳系所有小行星估计总共3.0 ± 0.2 ×1021千克的三分之一,且是月球质量的4%。它的大小和质量使它能保持一个接近球体的形状,近似于流体静力平衡。在对比下,其他大型的小行星如智神星婚神星灶神星的形状则较为不规则。

    谷神星的表面成分和C-型小行星差不多,但是仍然存在着一些差别。由红外线光谱可看出其主要物质是一些水合的矿物,显示出它内部存在着相当数量的水。其他可能的表面成分包括富含的粘土(cronstedtite)和碳酸盐白云石菱铁矿),它们都是碳质球粒陨石中常见的矿物。碳酸盐和粘土的光谱特征在其他C型小行星里并不会出现。有时谷神星也会被归类于G-型小行星。

    谷神星的表面相对地较暖。它面向太阳的一面在1991年5月5日的测量中估计出有235K(约-38°C)。

    轨道探索/谷神星 编辑

    (图)谷神星的轨道谷神星的轨道

    自1801年发现谷神星后,天文学家根据与“提丢斯-波得定则”轨道相若的关系判别其为一直失踪的行星之一,但其后数年分别发现另外三颗小行星后,四颗天体曾一并并列为行星之列,但其后再发现5号小行星义神星后,天文学家相信火星与木星之间散布著十分零碎而且数量不菲的小行星,因此英国天文学家威廉·赫歇尔把这类天体称为“小行星”(asteroid),谷神星则为“四大小行星”之首。

    而在2006年8月24日,于布拉格举行之“第26届国际天文学大会”上,由2500多位天文学家表决,开设并定义矮行星这一名词,而把谷神星划入其中。

    谷神星的轨道介于木星和火星之间,位于主带内,每4.6地球年绕行太阳一周。轨道有适度的倾斜(i = 10.6°,比较的水星是7°,和冥王星的17°)和离心率(e = 0.08,比较的火星是0.09 )

    说明图中呈现谷神星的轨道(蓝色)和一些行星的轨道(白色/灰色),在黄道面下方的轨道使用较暗的颜色,并以橘色的加号表示太阳的位置。左上图是从极点鸟瞰的图,谷神星的轨道在火星木星中间的空隙内;右上图是特写图,标示出火星和谷神星的近日点(q)和远日点(Q),火星的近日点与小行星带主要的小行星,包括智神星和健神星,分在太阳的两侧;下图是显示轨道倾角的透视图,将谷神星和火星与木星的轨道比较。

    在过去,谷神星曾经被认定是小行星家族中最大的小行星。这一家族的小行星共享著相似的轨道元素,有着共同的起源,而在某一段期间经过碰撞而形成。但是,发现谷神星的光谱特性与家族中其他成员的不同,因此这个家族现在已经更名为Gefion family,是依据家族中序号最小的 Gefion命名的。谷神星看来是这个家族的侵入者,恰巧有着相似的轨道元素,但来源是不同的。谷神星的自转周期是9小时4分。

    迄今还没有太空船曾经拜访过谷神星,然而NASA已经在2007年9月27日发射黎明号太空船,将会在2011年探测灶神星,然后在2015年探测谷神星。

    执行这项任务的黎明号太空船将会先进入高度5,900千米的轨道环绕谷神星,经过5个月的研究之后,太空船会先将高度降低至1,300千米,然后再经过5个月才降至700千米。这艘太空船携带的仪器包括框架相机、可见光红外分光仪伽玛射线中子侦测仪。这些将用来审视这颗矮行星的形状和元素丰度。

    从在火星表面和轨道上环绕的太空船所发送的无线电讯号,观察火星受到谷神星的运动所诱导的摄动,曾经被用来估计谷神星的质量。 

    神话故事/谷神星 编辑

    (图)由哈勃空间望远镜拍摄的谷神星影像。由哈勃空间望远镜拍摄的谷神星影像。
    希腊神话中,丰收女神是得墨忒耳(Demeter)。而在罗马神话中,色列斯(Ceres)是主管农业和丰收的女神,象征着养育人类文明的肥沃的土壤,她被作为滋养众生的母亲来被人们祭拜。在神话中有这样一个故事:
    色列斯的女儿珀尔塞福涅突然被冥神普路托绑架。闻此噩耗,色列斯万分悲痛,无心本职之工作,于是世间万千植物,皆慢慢枯萎。直到她的女儿返回,她才恢复过来。于是一瞬间,世间的种子开始发芽,鲜花开始盛开,农田里又布满了绿油油的庄稼。
    色列丝女神在神话中谷神是农业之神,其养活万物,被视为母亲的象征,是除了月亮之外,第二个关于母亲(性)的指标。代表了怀孕,食物,家庭,祖国,劳动与工作及养育。
    据统计,太阳系中约有50万颗小行星和八大行星一样绕着太阳公转,目前已登记在册的超过8000颗。它们大多体积很小,最早发现的四大小行星(谷神星(Ceres)、智神星(Pallas)、婚神星(Juno)和灶神星(Vesta))中,谷神星是最大的一颗,通常被称作『伟大的母亲』。这种称呼,就是来自那些遥远的罗马神话。
    每年5月11日前后,将会发生谷神星冲日,届时,谷神星、地球与太阳将呈一条直线,地球位于两者之间,谷神星的亮度会达到最高值。此后十多天时间里,天文爱好者通过双筒野外望远镜即可看到其倩影。

    相关报道/谷神星 编辑

    谷神星谷神星

    在距离地球2.6亿公里外的神秘小行星带内,太阳系内最大的小行星———谷神星与太阳正在筹划着一场“星际约会”。记者从中科院上海天文台了解到,2005年5月11日夜空中将上演谷神星冲日的奇观,天文爱好者有望凭借双筒望远镜观测到谷神星的“倩影”。

    天文学家表示,在11日太阳落山以后,谷神星将从东方地平线上现身,直到第二天太阳升起后,它才从西边落下,整夜均可观测。届时,谷神星,地球与太阳将呈一条直线,而地球位于两者之间。在冲日的时候,谷神星的亮度会达到最高值7等,是观测的有利时机。

    如果一切顺利的话,11日晚上天文爱好者便能使用双筒望远镜面向东方,在天秤座附近搜寻到它的身影。而细心的爱好者甚至还可在谷神星附近,看到著名的人马座球状星团M54,其形状大致呈球形。

    谷神星谷神星

    江苏、天津两地天文学会通报,2006年8月17日1号小行星——谷神星冲日,届时,如果天气晴朗,借助小型天文望远镜或双筒望远镜就可以在繁星背景中找到它的“倩影”。

    太阳系中,除了九大行星之外,在红色的火星和巨大的木星轨道之间,还有约50万颗像大行星那样沿椭圆形轨道绕太阳运动的小天体。与九大行星相比,它们好像微不足道的碎石头,这些小天体被称作小行星,肉眼一般无法看到。最早发现的“谷神星”“智神星”“婚神星”和“灶神星”是小行星中最大的四颗,并称四大金刚。本次冲日的“主角”谷神星,是1801年1月1日由意大利天文学家皮亚齐发现的,直径约933公里,质量约为月球的1/50,在小行星中排名第一,因此也称为1号小行星。

    天文学家介绍,8月的谷神星在南鱼座中逆行。17日冲日时,谷神星、地球与太阳将呈近似一条直线,地球位于两者之间。此时,谷神星的亮度会达到最高值,是观测的有利时机。17日太阳降落以后,小行星将从东方地平线上升起,直到第二天太阳升起后,它才从西边落下,因此整夜均可观测。

    冲日期间,谷神星的亮度为7.6星等,肉眼无法直接看到。但通过双筒望远镜或小型天文望远镜就有机会看到其身影。选择黯黑的郊外观测,效果最佳。

    天文专家提醒爱好者,尽管谷神星每天的位置都会有微小的变化,观测有一定难度,但在使用望远镜时若能再配上《世纪星图》 ,那将会比较容易找到它了。 

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