行星定義
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進入21世紀後，行星的定義一直是一個備受爭議的主題。儘管行星這個名詞已經被使用了數千年，但令人驚訝的是，在2006年8月24日之前，科學界始終沒有給行星一個明確的、可被接受的定義。 數千年來，「行星」一詞只被用在太陽系內。當時天文學家尚未在太陽系以外發現任何行星。但從1992年起，人類陸續發現了許多比海王星更遙遠的小天體，而且其中也不乏與冥王星大小相當者，這使得有資格成為行星的天體由原有的9顆增加至數打之多。1995年，科學家发现了第一个太阳系外行星飛馬座51。之後，陸續發現的太阳系外行星已經有數百顆之多。這些新發現不僅增加了潛在行星的數量，且由於這些行星具有迥異的性質──有些大小足以成為恒星，有些又比我們的月球還小──使得長久以來模糊不清的行星概念，越来越有明確定義的必要性。 2005年，一顆外海王星天體，鬩神星（當時編號為2003 UB313）的發現，使得對行星做明確定義的必要性升至頂點，因為它的體積比冥王星（在當時是已被定義為行星的天體中最小者）還要大。國際天文學聯合會（IAU），由各國的天文學家組成負責為天體命名與分類的組織，在2006年對此問題做出了回應，發佈了行星的定義。依據這最新的定義，行星是環繞太陽（恆星）運行的天體，它們有足夠大的質量使自身因為重力而成為圓球體，並且能清除鄰近的小天體。未能清除軌道內小天體的則被納入一個新創的分類，稱做矮行星。除了以上兩類，其他圍繞太陽運行的天體則被稱為「太陽系小天體」。 按照以上定義，太陽系有八個行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，而冥王星被排除在外。至2007年7月為止，已獲承認的矮行星則有冥王星、穀神星和鬩神星。但國際天文學聯合會的這項決議並無法弭平所有爭議，部分天文學家拒絕承認此一決議。
[编辑] 歷史
在西方，行星(planet)一词首见于古希腊语，指在固定的星空中游荡的天体（asteres planetai）。这不仅包含当时已知的五个目前被认为是行星的天体（水星、金星、火星、木星和土星），也包含太阳和月亮。但是，在当时已经使用五大和七大这样的修饰词来指明是否包含太阳和月亮，因为行星一词在当时就有歧义。 在日心说取代地心说成为被普遍接受的天文学理论时，太阳不再被列为行星，而地球替代了它的名额。在1610年伽利略发现木星的卫星（史称伽利略卫星）、1659年發現土星的衛星泰坦、1673年又發現土衛五(Rhea)和土衛八(Iapetus)之后，月亮也被从行星中除名。但是這些新发现的土星和木星的卫星最初也被称为行星，因为卫星一词(moon)当时只被用来称呼月球。 在1781年，天文學家威廉‧赫協爾於搜尋雙星時，在金牛座中發現一顆他認為是彗星的天體，當時他沒有想到這個天體會是一顆行星。因為完美的宇宙中只有五顆行星的觀念深植在當時的科學界中。但是，不同於彗星的是，這個天體以接近圓的軌道在黃道面上繞著太陽。最後，這個天體成為太陽系的第七顆行星，並被命名為天王星。[1] 1846年海王星的發現，是由於造成天王星軌道不規則的變化，科學家認為這是由於天王星外尚有其他行星，其引力造成的天王星軌道的擾動。但海王星軌道的計算位置也與觀測位置不能符合，這導致了1930年冥王星的發現。後來發現冥王星的質量太小，不足以造成海王星的軌道擾動，但航海家2號測量的結論是海王星的質量被高估了。 冥王星的一些特徵不同於舊有的行星：軌道不能被視為圓形、質量不足以造成軌道攝動、而且不在黃道面上。天文學家因此開始思考如何給行星一個定義。 [编辑] 小星或小行星被赫歇爾意外發現的天王星似乎確認了波德定律，一個關於行星軌道半長徑分布的數學函數。雖然天文學家認為這只是無意中的巧合，但是天王星的位置與預測的數值非常接近。由於這個定律也預測在火星與木星之間有未被觀察到的天體，於是有些天文學家將注意力轉移至這個區域，希望能發現新的行星。終於，在1801年，一個嶄新的世界登上了舞台，穀神星被發現了，它正好位在預測的空間上。當時它被認為是一顆新的行星。 然後，在1802年，奧伯斯發現了智神星，這是與穀神星到太陽的距離幾乎相同的第二顆行星。兩顆行星在同一個軌道上的想法在當時是不被認同的。但數年後婚神星也在相近的距離上被發現，而往後的數十年中，更多的天體在這個區域內被發現，它們與太陽的距離也都幾乎一樣。 因此，天文學家赫歇爾建議分出一類新的天體：小星(asteroids，意思是「類似星星」，因為這一類星體都很小，看起來像恆星而看不出像行星的盤面)，不過當時多數的天文學家還是喜歡將他們稱為行星，赫歇爾的提議並未被廣泛接受。在赫歇爾過世的1828年，科學課本中仍然稱這些小天體為行星。 到了1851年，小天體的數量已經達到15顆，於是科學家發明了新的方法來區分這些天體，就是在名稱前面加上序號，而在無意間產生了新的類別。到了1860年代，歐洲與美洲的觀測者已開始稱這些天體為小行星(minor planets或small planets)。話雖如此，還是花了許多時間才完成將這些小天體分類的工作。[2] 1930年，冥王星在被發現之後很快的被歸類為行星，於是冥王星的特性就不斷地被拿來與穀神星比較，開始了漫長的名位之爭。冥王星是一個冰凍的小天體，卻反常的出現在氣體巨星所存在的環境中。冥王星的軌道不僅偏離了黃道平面，還會切入海王星軌道的內側。然而，在當時它是海王星之外唯一為人所知的似行星天體。到了1992年，天文學家在海王星之外發現了為數眾多，而結構與體積和冥王星相似的冰凍小天體。科學家們認為他們發現了長久以來預測的古柏帶(有時稱為契形古伯帶)，這是短週期彗星，像是哈雷彗星，這種週期短於200年的彗星，來源的冰凍碎片帶。 冥王星的軌道位於古柏帶的中間，因此，它的行星身分受到了質疑；穀神星因為與其它的天體共同擁有的相似軌道而喪失行星身份的先例，讓許多學者認為冥王星應該重新歸類為小行星。加州理工學院的米高·布朗就建議：「在太陽系中的行星應該是質量大於在相似軌道上其他天體的質量總和的天體」。"[3]雖然在1999年，國際天文聯會明白的表示還不到改變冥王星身分的適當時機，但布朗建議的這條質量限制指出了主要的行星將只有八顆，也宣示了冥王星將被降級的遠景。[4] [5] 在其他一些大小與冥王星相似的外海王星天體，像(50000) 誇歐爾和(90377) 塞德娜被發現後，又挑起了冥王星不能例外於外海王星天體的議題。 在2005年7月29日，米高·布朗和他的小組宣布她們發現了比冥王星更大的天體，[6] 臨時的名稱是2003 UB313。[7]雖然發現者和許多的新聞媒體立刻稱呼該星體為第十顆行星，但是在正式的文件上，它仍然被認為是一顆小行星，使用的是臨時名稱2003 UB313，表示是在2003年10月下半月被發現的第7827顆小行星。. [编辑] 國際天文聯會的辯論
2003 UB313的發現迫使國際天文聯會必須正視這個問題。在2005年10月，IAU第19工作小組的成員經由投票，將可能的行星定義縮減成三條簡短的文字，做為建議案提出。這些定義如下：
因為沒有達成整體一致的意見，委員會決定將這三個定義交由2006年8月在捷克布拉格舉行的IAU會員大會來表決，[10] 並且在2006年8月24日，作為大會最後的議題來投票。IAU結合了這三條可能的定義做成了兩個提案，作為大會最後的投票案。這個提案在「行星」和「岩石」(或是太陽系小天體)之間創造了一個被稱為矮行星的新分類，並將冥王星列名於其中，似乎是要將小行星這個分類給廢棄掉。[11][12]雖然只有474位天文學家在最後參與了投票，這個議案還是被通過了。
[编辑] 留下的爭論儘管定義已經被正式的認可，有些問題還是未能解決。定義看似隨意撰寫和糾纏不清，並且許多「支持冥王星是行星」的擁護者，包括NASA前往冥王星的探測新地平線任務的主持人艾伦·史騰（Alan Stern），串連了一批天文學家提出修改定義的請願。他們的主要論點是：因為只有不到5%的天文學家投票支持新的定義，所以此一決定不足以代表全體天文學家的意見。[13] 而即使排除了此一爭議，定義之中仍然有含糊不清之處。 [编辑] 「清除鄰近區域」「清除鄰近區域」(Clearing the neighbourhood)是指這顆星體是它的軌道裏最大的那顆星體，而這顆星體要有足夠的質量把它軌道裏的其他星體清除，這就好像在一片鋪平的鐵屑之中，用一塊磁鐵沿一直線掃過這片地帶。這塊磁鐵會沿路吸取更多的鐵屑而變得越來越大。我們太陽系中的巨大氣體行星就是這樣形成的：巨大的引力使它周圍的星體都紛紛撞到它的表面上。 但是部分科學家認為「清除鄰近區域」一詞本身的含意就不是相當明確，艾伦·史騰反對並認為不可能在行星和矮行星之間劃下一條明確的界線，因為不僅地球、火星、木星，即使海王星也未能完全清除在他們附近的碎片，在IAU的定義下沒有一個天體可以成為行星。[14] 他在新近出版的著作中，對此提出了抗辯，他寫道：「我們定義了überplanet，是一種像行星一樣環繞著恆星的天體，在動力學上的重要性是足以清除鄰近區域的微星體，……並且我們也定義了unterplanet，是不能如此做的天體...」在之後，還有一些短評：「我們的太陽系明顯的有8 顆überplanets和為數眾多的unterplanets，其中最大的是冥王星和穀神星。」[15] 在他的文章主題上，史蒂芬·索特給了一個定義，實際上，這是麥克・布朗以質量為主要依據的定義： 如果一個天體的質量百倍於軌道帶上剩餘的質量，他便是一顆行星。如果兩顆天體與恆星有相同的距離，或是為首的這顆與另一顆的軌道週期差異少於一個數量級，這兩顆天體就是共享一個軌道帶。換言之，如果兩個天體與恆星有相同的距離，各自在軌道的一個點上，這兩者的軌道是相似的，即使彗星也是，距離數倍於另一個天體，都能算是在相同的軌道帶上。[16] 假設這樣的鄰近區域的定義最終被IAU接受了，他仍然不是明確的觀念(定義)。他未從構造和成因來定義行星，只是在位置(地點)上給了有效的定義。因此，在這個定義下，冥王星，甚至在單獨軌道上更小的天體，都可以稱為行星；而更大的，但靠近另一個天體，卻將被歸類為矮行星。 [编辑] 流體靜力平衡國際天文聯會(IAU)的行星定義要求行星有足夠的質量能以自身的重力達到流體靜力平衡的狀態，這意味著她們的形狀要成為球形，如果不是，也要成為扁球體。這種分別，與嚴格的球體相對，是基於太陽系內許多大天體的實情，像是木星和土星、米瑪斯、恩克拉多斯、米蘭達和古柏帶天體(136108) 2003 EL61 [17]，已經因為快速的自轉或潮汐力的作用變形成為扁圓或扁長形的扁球體。然而，要決定在太陽系中的天體哪些是球狀的或球體，似乎比定義更複雜。以數學的說法，扁球體是由繞軸旋轉的橢圓來規範的，必然的會有兩根一樣長的軸和另一根長一些或短一些的軸，他們似乎是在一個維度上被扭曲的球體(通過舒展或擠壓)。於是，從其中一個軸的方向看是圓形，但從另外二個軸的方向看則是橢圓形。 然而，所有的扁球體都可能從某一個點看似有平滑的外觀(形成圓或橢圓的截面)。對一個在地形學上被認定是不規則天體也可能只是估計的，可是，考慮這樣的不規則性，就存在天體之間互相對比的定義了，像是這些在本質上是球體，但外觀卻是不規則的天體：海王星的衛星海衛八，他的邊緣就沒有顯露出平滑的曲度。 [18] 如果僅使用數學的論述來定義球體，那麼這些在太陽系中明顯因遭受到折磨，而介於球狀和不規則之間的天體，就像下面的表中的天體，該如何歸類：
*天體的密度可以對他的構成給一個概略的指引：密度越低，冰的比例會越高，岩石的比例也越低。密度最高的一些天體，灶神星和婚神星幾乎都是岩石，只有少量的冰，密度也與月球相近。密度低的天體，像海衛八與恩克拉多斯(土衛二)，主要由冰組成。 [19][20] 很顯然的，沒有明確的大小和質量能區分太陽系內的球體與不規則天體，不規則天體的智神星、健神星和普羅秋斯(海衛八)，都比一些規則的天體還大，米蘭達(天衛五)和米瑪斯(土衛一)也一樣。並且，在表中列出維度顯示球體的範圍相當寬鬆。由上述的模式，灶神星也是球體，雖然外觀上不像，但由其中的一些定義它是的(參考上圖)。 然而，即使我們將樣品侷限在接近球體的範圍內，重力也不是唯一能決定形狀的因素。以冰為主的天體，像是恩克拉多斯 (土衛二)和米蘭達(天衛五)，就比以岩石為主的，像是灶神星和智神星，更容易成為球形。來自重力崩潰、撞擊、潮汐力或放射性衰變的熱能，也會影響到天體能否成為球體。土星的衛星米瑪斯是球體，但海王星更大的衛星普羅秋斯卻不是球體，兩者的成分雖然相似，但後者離太陽較遠，位在溫度較低的環境下。 要注意穀神星是球體，但是古柏帶的(136108) 2003 EL61重了數倍，卻是太陽系內已知最大的非球體天體，因為他被快速的自轉拉成了橢球體。[21]木星和土星也因為快速的自轉成為扁圓形，米瑪斯、恩克拉多斯、和米蘭達也都被潮汐力拉長成為扁球體。 [编辑] 雙行星目前的定義已經具體的將衛星從矮行星的分類中排除，沒有直接定義衛星這個項目。在原始企劃的草案中，對冥王星和他最大的衛星，凱倫，做了特例的處理，以質心是否在主體之內來區分。不僅要一個繞著另一個旋轉，還要彼此的軌道向旋轉中的短棒尖端一樣。因此最初的提案是將冥王星/凱倫分類為雙行星：兩者串聯在一起環繞太陽。然而，最後的方案很清楚的表示，無論是單獨或是合併，冥王星和凱倫只能當成矮行星，絕不是行星。 根據現在的定義，地球和月球，因為質心位於地球內，已經被排除在雙行星之外。但是她們可以考慮像這樣，自從月球繞著地球以來，他的軌道與地球繞太陽的軌道串聯起來一起繞者太陽運轉－俯視黃道，但月球從未真正的回到原位，所以本質上月球是以自己的軌道繞著太陽。[22] 事實上，任何一顆遠離母體行星足夠遠的衛星，繞行母行星的軌道速度是遠低於母行星繞行太陽的軌道速度。與行星足夠遠的距離取決於行星的質量和與太陽的距離，但與衛星的質量無關。如果行星與太陽之間的距離增加，或是行星的質量減少，那麼行星與衛星間所需要的距離就將增加。當然，這同樣的論點也適用在木星和卡利斯多或土星和埃皮杜斯( Iapetus )，是否能成為雙行星。 同樣的，有許多衛星，即使沒有直接繞著太陽運轉，也經常會展現出與行星相同的特性。例如：木星的衛星加理美德和土星的衛星泰坦兩者的直徑都大到超越了水星的直徑，泰坦甚至還有真實的，比地球還要濃厚的大氣層；艾歐和崔頓有明顯和持續性的地質活動；加理美德有磁場。 這些都是爭議的焦點，就像恆星繞著另一顆恆星時依然是恆星，因此有著行星的特徵，但繞著另一顆行星運轉，分享著相同軌道的天體，是否也應該被稱為行星。 [编辑] 外太陽系行星和棕矮星國際天文聯合會(IAU)的行星定義僅適用在我們的太陽系之內，對其餘200多顆外太陽系行星(繞著其他恆星並有行星尺寸的天體)因為問題太複雜而被排除在會期之外去解決。然而，所有未來的定義都應該將她們包含在內，她們的發現，以意想不到的方式擴展了對行星環境本質上的辯論。這些行星有許多有巨大的質量，接近於一顆小的恆星；相對的，也有許多新發現的恆星，小到足以被認為是行星的尺度。[23] 
傳統上，恆星的定義是有能力在核心進行氫融合反應的天體。然而，像棕矮星這樣的天體正挑戰著這個特徵。太小不足以開啟氫融合的反應，只能進行氘的融合。可是，因為這種同位素的數量稀少，這種反應在恆星的一生中所佔的比例甚微，並且多數的棕矮星在被發現之前就已經停止了核融合的反應。[24] 聯星(Binary stars)和其他多合星的構造是很普遍的，很多的棕矮星都環繞著其他的恒星，因此，她們不再經由核融合產生能量， 她們的行為就很像行星。實際上，亞利桑那大學的天文學家Adam Burrows聲稱：「從理論上看，雖然她們形成的方式不同，但外太陽系和棕矮星的本質是相同的。」 [25] 相似的，在軌道上的白矮星，像是天狼B星，因為他停止了核融合反應，也能被認為是行星。然而，目前參與大會的天文學家認為，天體在其一生中曾經有足夠巨大的質量，能進行核融合反應的都應該被認為是一顆恆星。[26] 對棕矮星的迷惑尚未結束，瑪麗亞・羅莎Zapatario-Osorio等人已經在年輕的星團中發現許多天體的質量低於維持任何一種核反應所需要的質量(目前計算的質量大約是木星質量的13倍)。[27] 這些天體被描述為自由行星，因為目前的太陽系形成理論認為，行星的軌道如果變得不穩定，將會從太陽系中被拋出去。有人曾建議應該修改行星的定義，行星必須是起源在環繞恆星的軌道上，然而，這可能會使被行星捕獲的大衛星，例如崔頓成為行星。 
但是，這些自由行星也有可能是與恆星在相同的狀態下形成的。[28] 低質量恆星和大質量恆星之間的組成差異並不明確，除了大小和相對溫度的區分之外，像木星這樣的巨大氣體行星和熱恆星之間只有少許的不同，兩者有相似的外層組成：氫和氦，以及微量但可以察覺到的重元素存在於大氣層中。通常被確認的區別只有形成的方式，恆星是由外而內的，在星雲外圍的氣體因為重力而向中心崩潰，因而幾乎整個天體都只有氫和氦，而行星被認為是由內向外形成的，由環繞在年輕恆星周圍的氣體和塵埃累積組成，因此有矽酸鹽或冰的核心，但不確定巨大的氣體天體是否擁有這樣的核心。如果他的確是以如同恆星般的方式生成，那麼他將引發這樣的問題：我們所熟悉的，像木星或土星這樣的天體，應該是環繞恆星的低質量恆星還是行星？ 在2003年， 國際天文聯會 正式發表了聲明，[29] 來定義何者為外太陽系行星，何者為軌道上的恆星。迄今，這仍是國際天文聯會在這方面唯一的一份正式聲明。
[编辑] 參見[编辑] 主要資料來源
[编辑] 次要資料來源
], which also refers to efforts to formally define what a planet is.
for now at least a Planetoid "10th Planet Discovered, Bigger than Pluto"]
[编辑] 外部链接
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