為什麼只有在火星與木星之間存在小行星帶

2020-12-15 23:49:36 佚名

在美麗的銀河系中，太陽系作為已知的一個單恆星星系系統已經存在了非常長的時間了，在這單恆星系統中八大行星衛星和無數的小行星等都在圍繞著太陽進行著公轉，它們都處於既定的軌道之間，然而看似毫無特殊之處的行星軌道之間卻有一點顯得非常有趣，且令人感到非常詫異，那就是處於火星與木星之間的小行星帶。這片小行星帶區域就像當初王母娘娘分開“牛郎與織女”的那條銀河隔絕在火星木星之間。

圖解：小行星帶位置圖

在這八大行星之間，為什麼偏偏只有火星與木星之間會出現這樣的小行星帶呢？而其他相鄰的行星卻沒有發現這樣的情況呢？

行星位置近似值公式

海王星就是被稱為“筆尖下的行星”它就是被計算出來的，所以說數學是一門非常好的學科，萬事萬物都存在一定的規律，只要通過合適的公式就能夠算出普遍的規律，這個公式被稱作“提丟斯·波德公式”，是關於太陽系中行星軌道的一個簡單的幾何學規則，它是在1766年德國的一位中學教師“戴維·提丟斯”發現的，後來被柏林天文臺的臺長“波得”歸納成一個經典公式來表示，簡單的來說這個公式就是【a=（n+4）÷10】，其中n=0，3，6，12，24，48…（後一個數字為前一個數字的兩倍），計算出來的結果就是各個行星到太陽距離的近似值，例如，如果取n=0，3， 6，12， 24 ，48…得出的結果就是0.4，0.7，1.0，1.6，2.8，5.2…

太陽系各大行星到太陽的平均距離，以天文單位AU為單位，水星為0.39，金星為0.72，地球是1，火星是1.52，木星是5.2，與上面數列的誤差均在5%以內。

但是2.8，當時在這個位置上卻沒有發現任何天體，“波得”不相信在這個位置上會有空白存在，而“提丟斯”也認為也許是一顆未被發現的火星衛星，但不管怎樣定，定則在2.8處出現了中斷。波德也因此向其他的天文專家們呼籲，希望大家一起來尋找這顆丟失的行星，當然大家的熱情也很高，立刻響應號召開始了大搜索，但好幾年過去了，什麼也沒有發現。

圖解：“提丟斯-波德公式”

一顆行星的發現卻迎來了轉機，那就是“天王星”

正當人們有些灰心準備放棄搜索時，1781年，英國天文學家“赫歇爾”宣佈他在無意中發現了太陽系的第七大行星“天王星”。

使人驚訝的是天王星與太陽的平均距離是19.2天文單位，用定則推算（192+4）÷10=19.6，就這樣大家的積極性再次被調動起來，所有人都對定則完全相信了，大家一致認為在2.8處的確還存在一顆大行星，正在等待著大家的發現。

很快10多年時間過去了，直到1801年從位於意大利西西島裡的一處偏僻的天文臺傳出消息，此臺臺長在進行常規觀測時，發現了一顆新天體，經過計算它的距離是2.77天文單位與2.8極為近似，它被命名為“穀神星”。可是它的個子太小了，只有1020公里。

在穀神星發現隨後幾年裡，智神星，婚神星，灶神星等相繼被發現，小行星帶正式走進了人們的視野。

圖解：穀神星

小行星帶是怎麼形成的呢？

對於小行星帶有以下4個方面的論述：

第一：形狀

小行星帶的形成高溫融合形成的，但是這種融合和其他行星不同，例如地球，地球在形成過程中的融合過程，是以萬有引力為主導作用，但是小行星帶中的小行星是由外部力量起決定性作用。

第二：體積

由於小行星帶中的行星個體都非常的小，並且在形成的過程中由外力導致其自身的引力作用幾乎不起作用，沒有辦法將其自身在融合過程中產生足夠的高溫，將物質融合在一起，因此小行星帶中的行星形狀都不規則，無法形成像地球等行星所顯示出來的球狀。

第三：物質差異

小行星帶中的物質和行星光環的物質完全不同，比如土星環中的物質，土星光環中的物質是由大量非常細微的顆粒組成，並且這種物質顯得非常的疏鬆，沒有經過高溫的融合過程，但是對於小行星帶來說，由於其形成經過外力的作用，會使得部分行星會經過高溫融合形成硬化的顆粒結構。

第四：引力

由於火星與木星的萬有引力作用造成了小行星帶的分佈成帶狀。

根據以上四個方面的論述，對於小行星帶的形成過程可以簡單的進行以下的描述：

在太陽系形成之初，小行星帶內的天體原本是可以組成一顆大行星的，為什麼這裡的小行星為什麼沒有凝聚成一個行星呢？其實主要原因還是由於這個區域有一個霸道的鄰居“木星”。在小行星帶的外圍就是太陽系中第二大天體（木星），木星質量實在太大了，幾乎就快成為一顆“褐矮星”，在木星和太陽引力的影響下，可以干擾小行星的運行軌跡。

同時木星引力場帶動了相當數量的小行星，導致小行星帶內的天體無法聚集起來，它們之間相互撞擊，天體也越來越小，分佈越來越均勻形成了，如今的小行星帶，所以從太陽系形成至今，這裡仍然還都只是一些小天體，最大的天體就是被列入矮行星的穀神星了，直徑超過了900公里，其質量達到了整個小行星帶天體的1/3左右。

圖解：小行星帶運行軌道

為什麼只有在火星與木星之間存在小行星帶呢？

通過上面的內容講解，其實主要就是兩個原因：

第一：距離

由於火星和木星之間的距離足夠寬敞，才容得下寬達2億多公里的小行星帶。

第二：這裡本來就應該有一顆行星

太陽系形成之初，這裡的物質比較豐富，而其之所以沒有形成小行星，木星的引力影響是一大因素，所以，小行星帶只能在火星和木星之間，位於其他星體之間還真不行。

小行星帶的總質量

小行星帶大概有著多達50萬顆小行星，然而與龐大的數量相比，小行星十分之小，小行星帶中所有物質質量的總質量僅為月球質量的4%，其中一半的物質包含在4顆最大的小行星中，這4顆小行星為穀神星，灶神星，智神星和婚神星，如果所有這些物質都集中在一起，它將是一顆半徑約為700千米的矮行星，相比太陽系的另一顆矮行星冥王星僅小一500千米，冥王星半徑為1188千米。

在太陽系早期小行星帶的原始物質和地球不相上下，這是由於木星的吸引，很多的小行星都墜落到了木星上，也有小部分墜落到了火星上，也有一小部分小行星逃離了小行星帶成為了太陽系的流浪者，降落到地球上的一些小行星，許多都是來自於小行星帶之中的，因此小行星帶的質量越來越小，如今只有當初的1%左右了，現在也是小的可憐了，而且由於這裡沒有物質補充，還會呈現出越來越少的趨勢。