地球的第二个“月亮”是哪个?
“月亮高高挂在天上,既代表着浪漫,又代表着一点神秘。现在我们才知道,月亮只是一块又大又黑的石头。”——《飞出个未来》
今天我们说地球的第二颗卫星,有人说只有一个月亮?其实还有一种天体叫做特洛伊小行星。这些天体也受到行星引力的束缚,与行星共转。那么地球上已证实的特洛伊小行星有哪些?
太阳系的卫星
太阳系是一个非常神奇的地方。虽然我们身处太阳系,但仍有许多未解之谜。特别是太阳系内部,想想我们太阳系的气态巨行星(比如:木星),它们的质量是地球的几十倍到几百倍。
上图从左到右:木星、土星、天王星、海王星
这些巨大的气态行星周围环绕着各种有趣又神秘的天体,从大质量的到有大气层的卫星,比如土星的土星Saturn(左),到捕获到瑶带天体,例如海王星的大卫星海卫一(中),到围绕行星形成的普通天然卫星,例如土星的狄俄涅和土卫二(右)。
美国宇航局;卡西尼/惠更斯号(左)、航海者2号(中)、卡西尼号(右)。
综上所述,如果我们看太阳系所有的卫星,无论是质量还是数量,都是这些气态巨行星垄断了太阳系的卫星。如果我们看直径100多公里的卫星,木星有7颗,土星有11颗,天王星有8颗,海王星有6颗,就连不是行星的冥王星也有1颗,和数一样整个太阳系的卫星数量。因为在内太阳系中,只有地球的卫星属于这一类。
水星和金星没有卫星,地球只有一个大卫星,火星有两颗被捕获的小行星(但每颗都不到25公里),我们慷慨地称之为卫星。相比之下,木星至少有49颗小于25公里的卫星,土星至少有63颗,其中包括今年才发现的20颗直径小于5公里的卫星。
如果我们地球的邻居火星上有被捕获的小行星,那么地球上有没有可能也有被捕获的小行星呢?要理解这个问题,我们首先必须了解可能发生的两种不同类型的捕获。
行星特洛伊人
小质量天体、行星和太阳之间的引力相互作用会导致小质量天体的轨道发生剧烈变化,这当然会引起偶尔的引力俘获现象。但引力俘获不仅是指使小行星在行星轨道上运动,还可以在行星轨道前后两个独立的位置稳定(或准稳定)运动,如L4和L5拉格朗日点。
以木星为例。木星是一个典型的粒子。虽然它捕获了很多围绕自身运行的天体,但也有大量围绕太阳L4、L5引力点运行的天体,与木星共享轨道,称为特洛伊族小行星。(或者用更古老的诗歌术语,“特洛伊人”和“希腊人”,一个在L4,一个在L5。)
特洛伊星团小行星L4和L5以绿色显示。上图显示了木星和这些小行星如何在它们的共享轨道上移动。
上图是木星的轨道运动被减去后的情况
其实任何一颗行星如果有足够多的幸运遭遇,也就是说如果一颗小行星闯入了一颗行星的L4点和L5点,它将可能被行星的引力捕获并与行星共轨运行,那么在这颗行星的轨道上可能会有这些特洛伊小行星。既不是水星也不是金星,火星一共有7颗候选特洛伊小行星,其中4颗已经确认!
所以你可能会问,地球轨道上真的有小行星吗?当然,地球只有一颗天然卫星绕着我们的星球运行,但如果地球与其他天体一起绕太阳公转(L4)或(L5)呢?
地球的卫星?第二个月亮
20013753Cruithne。1986年10月10日,天文学家邓肯·沃尔德伦(DuncanWaldron)在一张底片中发现了这颗微弱的小行星。这张照片是由位于澳大利亚赛丁泉天文台的英国施密特望远镜拍摄的。
你可能听说过3753Cruithne,它被认为是“地球的第二个月亮”。3753Cruithne是一块沿着地球轨道运行的只有5公里宽的岩石!
这是什么意思?地球绕太阳公转一周大约需要365天。3753Cruithne怎么样?364天!这是一个非常接近的数字!从太阳的角度来看,这两个天体都有椭圆轨道,太阳在一个焦点上,而拖尾的小行星从地球上看呈马蹄形轨道。请看下面的动画。
上图是太阳的视角。3753Cruithne的轨道与我们的地球轨道有一定的倾角。下图显示了地球的视角。
但从技术上讲,它并不是“地球的卫星”,因为它不受地球引力的束缚,不与地球共轨。所以它甚至不是真正的特洛伊小行星,3753Cruithne预计将在几千年后从地球轨道弹出。3753Cruithne将在2292年接近地球,小行星与地球之间将发生引力相遇。3753Cruithne的轨道将改变500,000公里。地球轨道将改变1.3厘米。
地球有同轨卫星吗?2010年,发现了第一颗也是唯一一颗真正的特洛伊小行星!
小行星2010TK7!它的直径只有300米(不是公里,而是米),于2010年10月被美国宇航局的广域红外探测探测器(WISE)发现。没错,是用红外太空望远镜发现的!
它以马蹄形轨道围绕地球的L4拉格朗日点旋转。如果我们飞到太阳系上空与地球对比,下图就是它的运行路线。
所以,从技术上讲,我们没有第二个月亮,但我们终于有了一颗特洛伊小行星,它被地球引力牵引,在地球轨道上以马蹄形轨道运行,并与地球,它属于我们地球。
所以特洛伊小行星不是3753Cruithne。但是2010TK7!
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