Kuiper带小天体动力演化

Kuiper带是指太阳系内位于离太阳 30～ 50AU一个区域。 1 992年该区域陆续发现了一群半径在几十到几百公里的小天体。这些小天体在Kuiper带的分布是极其不均匀的。Kuiper带小天体的发现对人们认识太阳系的形成与演化有重要的意义。本文回顾了近年来国际上在Kuiper带小天体动力演化方面的研究 ,着重分析了目前国际上几种用以解释其非均匀分布的动力学机制 ,并提出目前该领域的一些尚未解决的问题。     

两个可能存在大质量类冥王星的区域

1992年以来，在海王星外的太阳系发现了近千个小天体，称为Kuiper带天体(KBO)或Edgeworth—Kuiper带天体，其中有一部分偏心率和倾角较大的小天体与海王星之间存在3：2平运动共振，轨道特征类似冥王星，命名为类冥王星，自KBO发现以来，天文学家们进行了多次小天区的搜索，发现了几个质量较大的KBO，通过数值计算，在轨道参数空间发现了两个和冥王星一样同时具有3种共振的区域，在这两个区域里的小天体既避免了海王星的强摄动又不会与冥王星密切交会，轨道非常稳定，因此有可能在其中发现质量较大的类冥王星。     

柯伊伯带结构形成动力学

柯伊伯带是指位于海王星轨道外的小天体构成的盘状区域.一般认为柯伊伯带小天体是早期太阳系物质凝聚成各大行星后的残留物,因此这些小天体能够为研究外太阳系的形成与演化提供很多重要的线索.该文首先介绍了柯伊伯带的发现历史及它的主要观测特征,然后回顾了近年来提出的形成这些特征的机制,最后讨论了柯伊伯带中有待解释的主要问题.     

Kuiper带天体的轨道动力学

主要评述太阳系动力学研究的一个新方向——Kuiper带的轨道动力学。早期的研究是为了探讨短周期彗星的起源。在发现第一颗Kuiper带小天体之后，人们开始将注意力转到Kuiper带共振区的相空间结构上，Morbidelli和Malhotra分别采用不同的模型研究了这些共振区的大小。其中主要研究对象是3:2共振区。冥王星也处在这一共振区中。从冥王星的轨道特性来看，冥王星应是一颗较大的Kuiper带天体，它还拥有另外两种共振——Kozai共振和1：1超级共振。正是由于这些共振的存在，冥王星的运动才得以长期保持稳定。观测表明许多Kuiper带天体也处的海王星的平运动共振中。早期的理论认为这些平运动共振起源于灾难性事件，如碰撞。然而这都是一些小概率事件，无法对共振的形成进行合理的解释。Malhotra通过行星迁移成功地解释了冥王星被共振俘获的机制。这一机制的概率非常大，同样可以用来解释Kuiper带天体共振的形成。     

小天体离散元仿真软件的搭建与测试

小天体探测是当今太阳系探测的一大热点, 对小行星演化的研究有助于人们了解太阳系的起源. 演化研究的一项重要内容是小天体结构的演化, 即小天体在多种力学机制作用下自身形状与结构的演化. 在小天体碎石堆结构的假设之下, 一种比较常见的模拟小天体结构演化的方法是离散元仿真算法(Discrete Element Method, DEM), 目前国内外有数个团队开发了相关算法软件. 本文介绍了团队开发的《基于DEM仿真算法的多粒子系统模拟软件》的基础理论、实现方法以及加速算法, 并使用二体接触模型、声速传播仿真、小行星内部压强、小行星旋转稳定性仿真算例验证了算法的可靠性.     

太阳系P型逆行小天体运动的稳定区域问题

本文讨论了太阳系Ｐ型逆行小天体运动的稳定区域问题，首先，指出了Ｐ型逆行小天体顺行小天体的Ｈｉｌｌ稳定区域及数值稳定区域的差别，然后，讨论了大行星间Ｐ型逆行小天体存在的可能性问题。     

Kuiper带天体的轨道分布特性

1992年9月,夏威夷大学的D.Jewitt和加利福尼亚大学的J.Lun发现了海王星外绕太阳运行的第一个小天体1992QB1[1],开创了人类对于海王星外天体的实际观测的研究.近10年的接连不断发现,已经证实了海王星轨道外面存在着一个由大量的环绕太阳运动的小天体组成的环带[2].由于G.P.Kuiper曾在1951年的文章中提出过在冥王星的外边可能存在小天体的问题,因此人们一般把这个环带称为Kuiper带,你这些天体为“KuiperBelt　Objects”(KBOs),或从逻辑上称它们为“Trans-NeptunianObjects”(TNOs)[3]     

关于太阳系小天体轨道演化的算法研究

太阳系小天体的运动对应—哈密顿(Hamilton)系统,对其轨道演化的数值研究宜采用哈密顿算法(即辛算法)。本文将仔细讨论这一问题,并以主带小行星的运动为例,较系统地介绍几种辛算法对应的显式辛差分格式。     

长期共振迁移对经典Kuiper带的影响

太阳星云气体的耗散可以引起长期共振迁移(secular resonance sweeping,SRS),当长期共振的位置扫过经典Kuiper带小天体(Kuiper Belt objects,KBOs),就会激发其轨道倾角.详细研究了在太阳系紧致构形中(指四个大行星轨道彼此相距较小的状态)SRS对经典KBOs轨道倾角的激发过程,发现KBOs轨道倾角受激发的程度敏感地依赖于星云气体中面与太阳系不变平面1的夹角δ:当星云气体中面与不变平面重合,即δ=0时,经典KBOs倾角受到的激发很小;而当星云气体中面与黄道面重合,即δ≈1.6°时,在合理的初始条件下,经典KBOs的倾角最高可以被激发到30°以上.另外,通过模拟木星具有较大轨道倾角的情形以及SRS和大行星轨道迁移同时发生的情形,发现对于经典KBOs倾角的受激发程度而言,它们两者的影响都远弱于δ.     

太阳系小天体运动的稳定区域

概述了太阳系中卫星型、行量型和类Trojan群型小天体运动的稳定区域问题的现有研究结果,提出了几个有待于进一步深入研究的重要课题．     

不可忽视的小行星

在太阳系里,有许多沿着椭圆轨道绕太阳运行而且不易挥发出气体和尘埃的小天体,这就是人们常说的小行星。据估计,太阳系中小行星数以几十万计,小行星的体积大小不一,最大的直径有1000千米左右,最小的只有鹅卵石大小。由于它们的质量很小,一般不会发生像地球沧海桑田那样的变化过程,因此保留了太阳系初期的原始状况,这对于研究太阳系的起源与演化有     

小行星与彗星—近地小行星,主带小行星和彗星之间相互关系探讨

小行星和彗星都是太阳系中的小天体,而近地小行星又是小行星中特殊的一类。近年来对近地小行星的观测和研究已全面开展,这已成为当今太阳系研究的前沿领域之一。本文初步探讨太阳系中不同小天体之间的关系:1.小行星与短周期彗星之间的关系;2.近地小行星与主带小行星和短周期彗星之间的关系。最近的观测研究表明某些小行星可能是由彗星演变来的,而某些近地小行星可能来源于主带小行星和死亡的彗核。     

新发现的太阳系外缘小天体

新发现的太阳系外缘小天体胡中为自１９３０年发现冥王星以来，人们十分关注太阳系是否还有冥外天体的问题。１９５０年，荷兰天文学家奥尔特做了管星轨道统计研究，发现轨道半长径为３～１０万天文单位的繁星数目多，他推算那里有个大致球层状的脊星储库，早在１９３２年...     

Kuiper带天体的原始分布模拟

用包括太阳、8颗大行星、冥王星和UB313以及无质量实验粒子在内的N体问题的天体动力学模型,取当前观测的天体轨道根数为初始条件,对具有确定轨道根数的551个Kuiper主带内的小天体进行了10亿年的轨道反演数值模拟.结果显示:当前观测的这些Kuiper 天体中的1/3以上在10亿年前就位于该区域,少部分位于海王星轨道之内,其他在5OAU之外;在4.5亿年前,整个Kuiper主带内的天体呈较好的正态分布,海王星3:2共振带内没有像今天这样的天体聚集现象.     

太阳系探索和地外生命搜索

综述了国际上进行太阳系空间探测的现状，着重介绍了探测月球，火星，不星和外行星的意义，目的，手段和成就，择要介绍了美国宇般局，欧洲空间局，俄罗斯和日本近年来和下世纪初的空间计划，论及地外生命搜索，主要介绍了火星上水和生命搜索进展，地外生命搜索的的SETI计划及其发民菜，物理学家与生物学家有关搜索成功的可能性的争论，以及太阳系外行星系统的发现，太阳系外行星系统的发现是当代天文学最时髦的，也将是未来21世纪成果最丰富的研究领域之一，目前，已经发现了大约50个太阳系外行星系统，太阳系外行星系统的发现与地外生命搜索研究是密不可分的，这项研究近20年来发展较快，它的研究也促进了航天学，宇宙化学，天文生物学乃至哲学等其化学科的发展。     

行星科学与深空探测（二）--行星科学研究的国际现状和发展趋势

根据太阳系行星物质的主要性态和大小,人们通常将其分成行星（包括类地行星和类木行星）、卫星、小行星、彗星和流星体。类地行星包括水星、金星、地球和火星;类木行星包括木星、土星、天王星和海王星;质量较大的小行星和卫星的内部结构与类地行星相似,质量较小的小行星和卫星以及流星体主要由岩石和金属组成;彗星是含有太阳系形成时期物质且没有经过太多物理和化学演化的冰态小天体。     

中国天文学会学术会议(序号145):太阳系小天体的运动讨论会(1992年6月27日—30日,长春)

由中国天文学会天体力会专业委员会举办的“太阳系小天体的运动”讨论会于1992年6月27日—30日在吉林省长春市中国科学院长春人造卫星观测站召开。何妙福任该讨论会的科学组织委员会主席,李玉林为地方组织委员会主席。来自中国科学院、高等院校8个单位共28名代表提交综述报告和学术论文共25篇,其中邀请报告6篇。 这些报告的内容涉及太阳系里小行星、流星、自然卫星和人造卫星多种小天体的运动理论以及轨道确定方法和技术;轨道共振和混沌现象;动力学     

学术活动

中国天广学术会议200）：太阳系小天体的探测与运动专题讨论会（1997年7月17－21日,长春）2中国天文学会天体力学卫星动力学专业委员会由中国天文学会天体力学专业委员会与卫星动力学专业委员会联合举办的《太阳系小天体的探测与运动》专题讨论会于1997年7月17日至21日在长春市召开．出席会议的24位代表来自国内各天文台、人卫站、国防科工委的有关研究所和高等学校等八个单位,其中年轻代表占50％．会议上所作的报告内容涉及下述三个专题：1．"近地小行星的探测与轨道演化的研究"．紫金山天文台与北京天文台的代表在会上对近地小行星的探…     

基于二叉树的太阳系小天体数值历表建立方法

在小天体深空探测任务中,经常需要调用力模型较完备的精确小天体数值历表,然而由于部分小天体可能有较大的轨道偏心率以及存在近距离飞越大行星的可能,导致传统的等区间分段切比雪夫多项式插值方法不适用于构建这些小天体的数值历表.在传统方法基础上采用结合误差自适应的二分法对原始轨道进行分段,并采用二叉树结构来组织所有的分段区间,能解决历表读取中的系数反查问题.以大偏心率近地小行星4179 Toutatis和3200 Phaethon、大偏心率彗星2P/Encke以及将近距离飞越地球的99942 Apophis小行星为例,通过数值仿真证实了该算法的有效性.由于该方法没有对小天体的轨道性质做任何要求,因此能够作为构建太阳系小天体数值历表的通用方法,可应用于大量目标小天体的精确轨道设计中.     

太阳系动力学中当前的重要课题

以当前太阳系动力学中的重要课题以及研究方法进行讨论，并提出一些看法，课题中主要讨论动力学模型，轨道共振，行星环，混沌和长期演化，近地天体运动，Kupiper带，太阳系中的引力理论，以及其他有关问题。