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寻找太阳系的疆界

- 术语简介 -

- 卢昌海 -

矮行星 (Dwarf Planet)

矮行星是国际天文联合会于 2006 年 8 月 24 日结合行星新定义而提出的太阳系天体的新类别, 太阳系内的矮行星是同时满足以下四个条件的天体: 1. 围绕太阳公转。 2. 具有足够的质量使自身引力克服刚体应力, 从而具有 (近球形的) 流体静力平衡形状。 3. 没有扫清自己轨道附近的区域。 4. 不是卫星。 截至 2009 年 8 月, 太阳系中共有五个天体被定为矮行星, 它们分别是: 谷神星 (Ceres)、 冥王星 (Pluto)、 阋神星 (Eris)、 鸟神星 (Makemake) 和妊神星 (Haumea), 这一数目今后无疑将会增加。

奥尔特云 (Oort Cloud)

奥尔特云是以荷兰天文学家奥尔特 (Jan Oort) 的名字命名的假想中的长周期彗星大本营, 其范围有可能一直延伸到太阳引力控制范围的最边缘 (距太阳 100000-200000 天文单位)。 奥尔特云有可能存在内外之分, 距太阳 20000 天文单位以内的内奥尔特云 - 也叫希尔云 (Hill Cloud) - 呈圆环形分布, 在那之外的外奥尔特云则呈球对称分布。 据估计, 奥尔特云中约有几万亿个直径在一公里以上的天体。 奥尔特云天体距太阳的平均距离虽然极远, 但个别天体的近日点距离却有可能并不太大, 从而能被观测到, 比如今后有可能会被提升为矮行星的太阳系小天体塞德娜 (Sedna), 就有可能是一个奥尔特云天体。

表观逆行 (Apparent Retrograde Motion)

观测天文学上的表观逆行, 是指因地球 (或观测者所在的其它参照系) 本身的运动而造成的被观测天体相对于背景星空的表观运动与其相对于太阳的真实运动相反的现象。 从某种意义上讲, 如果我们相信行星的运动受简单规律所引导, 那么表观逆行可以说是地球本身也是行星, 从而也在运动的很有力的证据之一。 不过在早年的历史上, 人们宁愿用包含大量本轮、 均轮的复杂模型来解释包括表观逆行在内的行星运动, 也不愿轻易接受地球也在运动的观念。

电荷耦合器件 (Charge Coupled Device)

电荷耦合器件 (简称 CCD) 是一种能够传输及存储电荷的半导体器件, 它的一项很重要的用途是与光电器件相结合, 制成可以取代传统胶片的感光器件。 CCD 是美国贝尔实验室 (Bell Labs) 的科学家博伊尔 (Willard Boyle) 和史密斯 (George Smith) 于 1969 年发明的 (博伊尔和史密斯因此而获得了 2009 年的诺贝尔物理学奖), 它已成为现代数码影像技术及观测天文学中不可或缺的工具。 CCD 作为感光器件的最大优点之一是具有极高的敏感度, 能对 70% 甚至更大比例的入射光作出反应 (普通照相胶片的这一比例还不到 10%)。 另外, CCD 所具有的影像记录数字化的特点, 还为计算机处理提供了极大的便利。 在历史上, 柯伊伯带天体的发现就借助了 CCD 的帮助。

广义相对论 (General Theory of Relativity)

广义相对论是物理学家爱因斯坦 (Albert Einstein) 于 1915 年底提出的引力理论。 广义相对论将引力效应归结为时空的弯曲, 是物理理论几何化的一个范例。 自提出以来, 广义相对论的各种预言已得到了大量观测及实验的支持, 直到今天仍是描述万有引力的最佳理论。 广义相对论不仅是现代宇宙学及强引力场研究的基础, 而且也是对弱引力场下的精密效应进行分析的重要工具, 它的影响甚至包括了诸如全球卫星定位系统这样的应用领域。

国际天文联合会 (International Astronomical Union)

国际天文联合会是一个由职业天文学家组成的国际机构, 成立于 1919 年, 总部位于法国的巴黎。 国际天文联合会目前共有一万多名会员, 分布于近百个不同的国家。 国际天文联合会的主要职责包括组织国际天文会议, 对天体及天体表面地貌进行命名等。 国际天文联合会近期最具争议的一个举动是于 2006 年 8 月 24 日投票通过了有关太阳系行星的定义, 并将 76 年来一直被视为行星的冥王星分类为了矮行星。

海王星档案 (Neptune Files)

海王星档案是一批与海王星发现有关的历史文件, 主要包括海王星发现前后英国天文学家艾里 (George Airy) 与国内外同行的通信及其它资料。 海王星档案最初被艾里存放于格林威治天文台, 但在二十世纪中期被恒星天文学家艾根秘密 “借” 走, 直到艾根去世后的 1998 年才重见天日。 海王星档案的部分内容目前已在互联网上公布。 个别历史学者曾依据海王星档案对传统的海王星发现史提出了质疑, 但那些质疑带有较强的阴谋论色彩, 迄今并无足够的说服力成为史学界的主流观点。

彗星 (Comet)

彗星一词的希腊文原意是 “头发” (后来被亚里斯多德引申为 “带头发的星星”), 是围绕太阳运动的太阳系小天体的一种。 在接近太阳时, 彗星上的挥发性物质会在太阳辐射及太阳风的作用下形成长长的彗尾 (“带头发的星星” 之名就是由此而来)。 彗星是天空中除行星外最常见的移动天体, 历史上天文学家们曾多次将新发现的行星或小行星误当成彗星。 太阳系内的彗星按轨道周期可大致分为两类: 周期在 200 年以下的称为短周期彗星, 它们大都来自柯伊伯带及离散盘; 周期在 200 年以上的称为长周期彗星, 它们被认为是来自奥尔特云。

角秒 (Arc Second)

角秒 (也叫做弧秒) 是观测天文学上常用的角度单位, 一角秒等于一角分的 60 分之一, 或一度的 3600 分之一, 或圆周 ( 360 度) 的 1296000 分之一。 肉眼观测所能达到的最高精度通常为几十角秒。

康德-拉普拉斯星云假说 (Kant-Laplace Nebular Hypothesis)

康德-拉普拉斯星云假说是有关太阳系起源的假说, 最初的想法是由瑞典科学家斯韦登伯格 (Emanuel Swedenborg) 于 1734 年提出的。 1755 年, 德国哲学家康德 (Immanuel Kant) 发展了这一想法。 1796 年, 法国数学家拉普拉斯 (Pierre-Simon Laplace) 也独立地提出了类似的假说。 康德-拉普拉斯星云假说认为太阳系是由一团星际尘埃云收缩凝聚而成的, 这一想法成为了目前太阳系 (以及其它行星系统) 演化学说中的主流想法。

柯伊伯带 (Kuiper Belt)

柯伊伯带也称为埃奇沃斯-柯伊伯带, 是二十世纪中叶先后由包括爱尔兰天文学家埃奇沃斯 (Kenneth Edgeworth) 和美籍荷兰裔天文学家柯伊伯 (Gerard Kuiper) 在内的多位天文学家从理论上提出, 并在二十世纪末得到观测证实的天体带。 柯伊伯带与太阳的距离约为 30-55 天文单位。 一般认为, 柯伊伯带天体是行星演化过程中的半成品。 据估计, 柯伊伯带中仅直径在 100 公里以上的天体就有 70000 个以上, 其中最著名 (并且也最大) 的是矮行星冥王星。 柯伊伯带与离散盘被认为是太阳系中短周期彗星的大本营。

离散盘 (Scattered Disc)

离散盘是太阳系外围的一个盘状区域, 与太阳的距离从 30-35 天文单位延伸到 100 天文单位甚至更远。 离散盘天体的轨道通常具有较大的椭率, 半长径通常在 50 天文单位以上, 其中最著名 (迄今所知也最大) 的天体是矮行星阋神星 (Eris)。 目前天文学家们对离散盘的了解还很有限, 一般认为, 离散盘中的天体有可能是被外行星的引力甩出来的柯伊伯带天体。

闪视比较仪 (Blink Comparator)

闪视比较仪是通过快速切换的方法来对比两张不同相片的仪器。 闪视比较仪特别适合于寻找在两次拍摄间亮度或位置发生变化的天体。 在历史上, 冥王星就是通过闪视比较仪发现的。 随着电荷耦合器件及计算机图像对比与处理技术的普及, 闪视比较仪的重要性已有了显著的下降。

视星等 (Apparent Magnitude)

视星等是扣除了大气层的影响后, 天体相对于地面观测者的表观亮度。 视星等采用的是对数标度, 其中正常肉眼所能看见的最暗天体定义为 6 等, 比这一天体亮 100 倍的天体定义为 1 等 (因此视星等每相差 1 等, 亮度相差 1001/5 ≈ 2.512 倍)。 观测天文学上的一些典型的视星等为: 太阳 −26.73, 满月 −12.6, 最亮时的金星 −4.6, 最亮时的天王星 5.5, 最亮时的谷神星 6.7, 最亮时的冥王星 13.6, 口径 8 米的地面光学望远镜所能观测的最暗天体 27, 哈勃望远镜所能观测的最暗天体 30。

提丢斯-波德定则 (Titius–Bode Law)

提丢斯-波德定则是德国天文学家提丢斯 (Johann Titius) 于 1766 年提出的太阳系天体分布经验规律。 按照这一定则, 太阳系各行星的轨道半径 (以地球轨道半径为单位) rn 满足 rn = 0.4 + 0.3 × 2n (其中水星对应于 n = -∞, 其余行星及小行星带自内向外依次对应于 n=0, 1, 2, 3 等)。 这一定则经过德国天文学家波德 (Johann Bode) 的 “借用” 及传播后变得广为人知, 并在小行星带的发现及海王星的轨道计算中起到过一定作用。 提丢斯-波德定则对于海王星以内的各行星及小行星是不错的近似, 在那之外则基本无效。 一般认为, 提丢斯-波德定则并无理论依据, 有可能是轨道共振及初始条件的共同结果, 也可能只是巧合。

天体力学 (Celestial Mechanics)

天体力学是运用力学原理研究天体运动的天文学分支。 天体力学通常用于计算已知天体 (包括人造天体) 的运动, 但在历史上也曾被用于推算未知天体的位置, 其中最成功的例子是对海王星位置的预言。 天体力学中的一些著名问题 - 比如三体问题 - 曾引起数学家与物理学家的强烈兴趣及深入研究。 在精密的天体力学计算中有时需要引进相对论修正, 其中最著名的例子是在水星近日点进动的计算中引进广义相对论修正。

天文单位 (Astronomical Unit)

天文单位是行星天文学上最常用的距离计量单位, 它近似等于地球与太阳的平均距离, 或 1.496 亿千米。 它在国际单位制中的严格定义为: 在太阳引力作用下沿圆轨道以每天 0.01720209895 弧度的角速度运动的试验粒子的轨道半径。 严格地讲, 天文单位的大小是不恒定的 (感兴趣的读者请思考一下, 哪些因素会导致上述定义下的天文单位不恒定)。

牛顿万有引力定律 (Newton's Law of Universal Gravitation)

牛顿万有引力定律是描述有质量物体之间引力相互作用的物理学定律, 它是英国物理学家牛顿 (Isaac Newton) 在 1687 年出版的著作《自然哲学的数学原理》中发表的 (他的一些同时代人也有过类似的想法)。 按照牛顿万有引力定律, 两个线度可以忽略的有质量物体之间的引力的大小正比于两个物体质量的乘积, 平方反比于两个物体的距离, 方向则沿两个物体的联线。 牛顿万有引力定律在很长的时间里一直是天体力学的基础, 并且直到今天依然适用于引力场不太强, 运动速度不太快, 对精度要求不太高的天体力学计算。

小行星带 (Asteroid Belt)

小行星带是大致位于火星与木星轨道之间的环状分布的小天体群。 小行星带中最早被发现的若干成员曾一度被误当成行星。 按照目前人们对太阳系天体的分类, 小行星带中最著名 (并且也最大) 的天体是矮行星谷神星 (Ceres), 其余按目前的分类则全都是太阳系小天体。 据估计, 小行星带中约有超过一百万个直径一公里以上的天体。

行星 (Planet)

行星一词的希腊文原意是 “漫游者”, 最初指的是太阳系内的金、 木、 水、 火、 土五大行星, 在日心说被采纳后又增加了地球。 在约定成俗几千年之后, 国际天文联合会于 2006 年 8 月 24 日对太阳系内的行星进行了定义。 按照这一定义, 太阳系内的行星是同时满足以下三个条件的天体: 1. 围绕太阳公转。 2. 具有足够的质量使自身引力克服刚体应力, 从而具有 (近球形的) 流体静力平衡形状。 3. 扫清了自己轨道附近的区域。 目前太阳系中共有八个行星, 它们分别是: 水星、 金星、 地球、 火星、 木星、 土星、 天王星和海王星。

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网友讨论选录

  • 网友: 卢昌海   (发表于 2009-09-14)

    各位网友, 若无意外, 拙作《寻找太阳系的疆界》将在不久之后由清华大学出版社出版。 本文是为该书所写的术语简介。 网友们若觉得上述哪个条目写得不够简洁 (或太过简洁), 不够浅显 (或太过浅显), 不够清晰 (或…… 嗯, 这个没有或者), 欢迎指出。 如果觉得应该对该系列所涉及的其它术语进行介绍, 也欢迎提醒。

  • 网友: 大漠孤狼   (发表于 2009-09-14)

    恭喜, 恭喜, 再恭喜。

  • 网友: liideal   (发表于 2009-09-14)

    期待中…… 这本书什么时候能上市呢? 最好是彩图的…… 呵呵……

  • 网友: 卢昌海   (发表于 2009-09-14)

    谢谢孤狼兄和 liideal 网友, 该书估计会在明年 3 月之前出版。

  • 网友: 来自 210.77 的游客   (发表于 2009-09-14)

    卢老师可能长期居住海外, 一些名词的翻译与国内通行的翻译差别较大, 现斗胆指出:

    奥托云 --> 奥尔特云 (类似还有荷兰天文学家奥尔特)
    国际天文联合会 --> 国际天文学联合会
    离散盘 --> 散射盘
    闪烁对比仪 --> 闪视比较仪

    具体可参照中国天文学会天文学名词审定委员会的英汉双向天文学词典网站。

  • 网友: 卢昌海   (发表于 2009-09-14)

    谢谢来自 210.77 的游客, 我核实之后将会作出必要的修改。 其他网友发现类似问题也欢迎指出。

  • 网友: 卢昌海   (发表于 2009-09-14)

    初步核实了一下来自 210.77 的游客提到的几处翻译:

    奥托云 --> 奥尔特云 (确实应该是奥尔特, 已修改)

    国际天文联合会 --> 国际天文学联合会 (天文学名词审定委员会网站给出的其实正是国际天文联合会, 网上则两种译名都在用, 因此该词将保持原样)

    离散盘 --> 散射盘 (天文学名词审定委员会网站没有直接译名, 只有与之相关的散盘天体这一名词。 而网上维基百科使用的是离散盘, 因此该词暂不更改, 如果哪位网友有更可靠的文献, 欢迎提供)

    闪烁对比仪 --> 闪视比较仪 (确实应该是闪视比较仪, 虽然天文学名词审定委员会网站的译名是更简单的闪视仪, 但网上若干百科采用的都是闪视比较仪, 已修改)

    再次感谢来自 210.77 的游客, 如果大家发现其它问题, 也欢迎随时指正。

  • 网友: 星空浩淼   (发表于 2009-09-16)

    恭喜昌海兄! 充分发挥所学, 让学有所用, 为科普事业做点贡献。

  • 网友: chang905   (发表于 2009-09-18)

    祝贺昌海要出书了, 开了头, 以后就不难啦。 努力, 看何时出版 黎曼猜想漫谈

    关于 CCD, 严格说来, CCD 本身是没有感光能力的, 这个名称的原来意义只是电荷储存和读取, 最早的使用是当作移位记存器, 后来因为发现它可以用来存储光电元件发生的电荷, 于是加上了光电元件后成了今天的感光元件。 但是还使用并不十分合适的 CCD 名称。 今天我们人手一只的数字相机的核心就是 CCD 加上了 Silicon 感光元件的。 SONY 和 KODAK 是今天最大的生产者.

  • 网友: 卢昌海   (发表于 2009-09-18)

    谢谢 905 兄, 我对 CCD 的词条做了修正。

    其实我自己最希望出版的也是 黎曼猜想漫谈 系列, 以前曾有不止一家刊物与我联系过, 包括一份筹划中的新杂志, 以及浙大的《数学与数学人》丛书。 可惜那新杂志后来没申请到刊号, 而《数学与数学人》丛书似乎也再没出新的, 都不了了之。 等哪天我把那个系列写完再看吧。

  • 网友: henring   (发表于 2009-09-22)

    恭喜昌海大哥, 祝昌海大哥出书顺利, 到时一定捧场。 十分期待 黎曼猜想漫谈 也能出书。

  • 网友: 大漠孤狼   (发表于 2009-10-14)

    正式出版时望昌海兄告知一声, 届时我把这里书店转一遍, 点名问是否有该书出售, 给他们点刺激。:-)

  • 网友: 阿企   (发表于 2009-10-15)

    嘿嘿, 昌海兄出新书了, 而且是关于太阳系的科普作品, 很期待! 不过, 我倒是更期待你的 天机当铺, 构思很有意思。

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