不寻常的天体，轨道交叉，冥王星为何不会与海王星相撞？

在冥王星248年的公转周期中，它与太阳的距离从约28亿英里（44亿千米）到远至46亿英里（74亿千米）。所有绕太阳运行的天体都是椭圆（椭圆形的）轨道。但是冥王星的轨道比其他任何一个靠近太阳的行星都要更为“椭”。在它的远日点，即天体离太阳最远的轨道点上，冥王星的轨道远超海王星——太阳的第八颗行星。但在它的近日点，即天体离太阳最近的轨道点，冥王星又比海王星离太阳更近。

冥王星另一个奇特之点在于它的轨道面，相比于从火星到海王星的所有行星的轨道倾斜来说。这些天体的轨道面彼此之间只有轻微的倾斜，但是冥王星的倾斜角度达到17度。

图解:冥王星的轨道（紫色）NASA供图

多年来，由于冥王星离我们太远了，即使是最大的望远镜也无法揭示它的更多细节。然而，一些天文学家通过不时地测量了它的位置和亮度，他们了解到，冥王星绕其轴旋转一周需要六天多一点的时间。这一事实是通过观察从地球上可见冥王星亮度的微小变化来确定的。

在更详细的研究成为可能之后，人们发现冥王星是由岩石和冰组成的。还观察到冥王星有一层薄薄的甲烷大气层。然而，冥王星可能只有一个间隙性的大气层。1989年，冥王星到达其近日点。它足够暖和，以至于星球上的甲烷处于气态。然而，随着冥王星远离太阳，它将变得更冷。到2020年，冥王星将非常寒冷，以至于其大气中的所有甲烷都将冻结，并在其表面形成一层甲烷冰。在它围绕日运行248年的公转周期中，冥王星拥有大气层的时间可能只有60年左右。

图解：不同角度拍摄到的冥王星最清晰照片的拼接图

天文学家已经发现冥王星有五个已知的卫星。其中最大的冥卫一卡戎，相对于冥王星来说有点太大了。它的直径有746英里（1200公里），是冥王星直径的一半以上。此外，卡戎距离冥王星只有12200英里（19640公里）。在太阳系中，没有其它任何一个卫星相对于它所绕行的天体有这么大，也没有其它任何一个卫星离它所绕行的天体这么近。

图解:冥王星的卫星 NASA, ESA, JHU/APL, SwRI & HST冥王星伴星搜索团队供图

冥王星比卡戎更亮，它的南北两极都有明亮的区域。从太阳照射到冥王星的光有百分之五十反射回太空。冥王星的表面有很大的亮斑和暗斑。卡戎的表面只反射出照射到它的光的40%左右。

当天文学家比较海王星和冥王星的轨道周期（天体绕太阳运行的时间）时，他们发现了一些奇怪的现象。海王星绕行太阳一周需要165个地球年，冥王星需要247.7个地球年。这其中奇怪的是，海王星的三个轨道周期几乎等于冥王星的两个轨道周期。天文学家称这类天体被轨道共振锁定，即一个天体的轨道周期几乎是另一个质量较大的天体轨道周期的一个精确分数。这种情况下，它们的轨道共振就是3:2。

轨道共振导致大天体对小天体的一系列引力作用。这意味着如果冥王星减速一点，海王星的引力会使它再次加速。如果冥王星加速，海王星的引力则会使它减速。冥王星和海王星轨道共振的结果是这两个天体永远不会碰撞。

图解：冥王星与海王星（轨道共振）NASA供图

轨道共振也有助于解释冥王星是什么以及它为什么存在。天文学家认为冥王星可能是太阳系早期行星形成时唯一的幸存者。当太阳从一大团星际气体中凝聚而成时，剩下的物质形成了一个围绕太阳旋转的薄圆盘。这个圆盘中由微小岩石和冰颗粒组成的固体物质聚集在一起形成越来越大的团块。数百万年来，这些不断增长的物质团变成了行星。

图解：从极面看冥王星轨道。此视角显示冥王星的轨道（红色）比海王星轨道（蓝色）离心率更高、冥王星有时比海王星更靠近太阳。深色部分表示该段轨道穿过黄道面进入黄道下方。

天文学家认为，在这段时期里，在木星和土星之外的太空中形成了数千个类似冥王星大小和形状的冰体。当这些小行星围绕太阳运行时，它们互相碰撞，形成了天王星和海王星。最终，除了冥王星本身以外，所有类似冥王星的天体都消失了。为什么冥王星从来没有与海王星相撞，即使它的轨道使它靠近这个更大的天体？答案可能在于两个天体之间这3:2的轨道共振。即使它们的轨道交叉，海王星和冥王星也不会同时通过交叉点。因此，冥王星是千分之一逃脱海王星引力的天体。

图解：地球、月球、冥王星（左下）的比较。冥王星的体积是地球的0.6％

天文学家们渴望了解更多关于冥王星的信息。如果他们关于天王星和海王星是由数千个类似冥王星的天体形成的这个假设是正确的，那么冥王星可能有助于揭示早期太阳系的本质。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. thetimenow- Andrew Ho

如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处返回搜狐，查看更多