[科普中國]-雙行星

雙行星是指符合行星定義的兩個天體大小比較接近，二者之間的引力中心不在主要天體內(nèi)部，彼此互相繞著對方運動，猶如跳交誼舞，這兩個天體就是雙行星了。

介紹在2006年，國際天文聯(lián)合會曾考慮為雙行星下個簡短的正式定義1，以將冥王星和冥衛(wèi)一包括在系統(tǒng)內(nèi)，但是沒有得到認(rèn)同。這個可以接受用來辨別是行星-衛(wèi)星或雙行星的的分界點依據(jù)是這兩者共同的質(zhì)心（重力中心）位于何處。如果重心不在兩者任何一個的內(nèi)部，則該系統(tǒng)是一個雙行星系統(tǒng)。在這種情況下，兩個天體都環(huán)繞著自由空間中的一個點運轉(zhuǎn)。照這種定義，冥王星和冥衛(wèi)一將是雙矮行星系統(tǒng)。

兩星體相互繞行的質(zhì)量中心，如果在某一星體內(nèi)部，則該星體是主星，另一星體是衛(wèi)星，這一定義明確清晰，符合我們對主星直觀上感受。不過這一定義向極限情況推廣遇到困難：即使質(zhì)量差距巨大的兩星球，只要相距足夠遠(yuǎn)，質(zhì)心總會離開主星表面；或者只要主星收縮得足夠致密（白矮星、中子星甚至黑洞），質(zhì)心也總會離開主星表面。

由于潮汐力，月球每年遠(yuǎn)離地球1.5英寸（3.74公分）），目前系統(tǒng)的重心雖然位于地球內(nèi)部，但終將移到地球之外。所以依照這樣的定義，地月系統(tǒng)在數(shù)十億年之后將成為雙行星。

用雙星或聯(lián)星系統(tǒng)的定義來作比較，如果它只取決于重心的位置，則任何一顆在環(huán)繞時重心位于母恒星內(nèi)部的伴星都將被稱為是行星，而重心在母恒星外面的都將被視為另一顆恒星（伴星）。依照這樣的定義，太陽系中除了木星所有的主要行星依然還是行星。日-木重心是唯一重心在太陽表面之外的系統(tǒng)。然而，由于木星不是一顆恒星，所以天文學(xué)家面對的困難是需要一個明確的雙行星系統(tǒng)定義。

我國行星專家、中科院紫金山天文臺研究員王思潮表示，如果此次國際天文學(xué)聯(lián)合會大會關(guān)于確定太陽系行星身份的提案獲得通過，太陽系中將首次出現(xiàn)“雙行星”，即冥王星與它的衛(wèi)星卡戎星。

提案在捷克首都布拉格召開的國際天文學(xué)聯(lián)合會大會上，一份關(guān)于確定太陽系行星身份的提案已交付參會的2500位代表，如果這個提案獲得通過，冥王星的行星身份仍將保持，但是已從大行星降為二級行星“矮行星”(dwarf planet)。與此同時，有3顆天體將榮升二級行星，它們是最大的小行星谷神星、冥王星最大的衛(wèi)星卡戎星和2003年發(fā)現(xiàn)的2003UB313(齊娜星)。這樣，太陽系的行星由9顆增至12顆。其中有8顆是經(jīng)典行星(俗稱大行星)，它們是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，同時有4顆二級行星，它們是冥王星、卡戎星、谷神星和2003UB313(齊娜星)。

王思潮說，與太陽系行星數(shù)量增加同樣值得關(guān)注的是，太陽系有可能會首次確認(rèn)雙行星。冥王星與它的衛(wèi)星卡戎星均符合新的行星定義，二者直徑為2：1，引力中心不在冥王星內(nèi)，彼此的運動猶如在天宇跳交誼舞。這樣，它們將可能是太陽系首次確認(rèn)的雙行星。

王思潮說，這次大會的投票表決不管是否通過，都有很重要的意義，反映了近幾十年來人類對太陽系的認(rèn)識已有質(zhì)的飛躍，突破了原有的框框。太陽系邊緣有可能發(fā)現(xiàn)新的行星，而且還不止一個，甚至可能發(fā)現(xiàn)與地球同樣條件的行星，適合生命的出現(xiàn)。

自人類發(fā)現(xiàn)冥王星以來,其運行軌道就一直沒有準(zhǔn)確的數(shù)值.雙行星概念的提出,對解決這一迷題提供了一定的科學(xué)依據(jù).

衛(wèi)星與雙星的區(qū)分雙星的概念來源于恒星之間的相互繞行，由于恒星有很好的定義（足夠大，因而引發(fā)核聚變發(fā)光），所以不存在“衛(wèi)恒星”的概念，凡是相互繞行的恒星，無論大小差異如何，都是雙星（或者三聯(lián)星等）。

然而在行星系統(tǒng)內(nèi)，行星與衛(wèi)星按照軌道區(qū)分，直接繞恒星的就是行星，繞行星的是衛(wèi)星。但雙星的情形模糊了行星與衛(wèi)星的區(qū)別，如果兩顆相互繞行的星球大小非常接近，毫無疑問會被歸類于雙行星；如果大小差別非常大，則小星體是衛(wèi)星；而介于前兩種情況之間，即兩星體大小相當(dāng)，同時差別明顯，這就產(chǎn)生了定義的疑難。按照一般的科學(xué)定義原則，不宜人為地給出某個比值（比如質(zhì)量差別1/10）作為區(qū)分界限，而應(yīng)該以某種引力、軌道相關(guān)的現(xiàn)象作為標(biāo)準(zhǔn)。而事實上，人們?nèi)詮闹庇^上認(rèn)為兩者質(zhì)量在同一數(shù)量級為雙行星。（即比值1/10作為心理分界）

在過去，曾經(jīng)有一些辯論雙行星和行星-衛(wèi)星系統(tǒng)之間的精確定義界限。在許多的例子中，都不是問題，因為這些衛(wèi)星的質(zhì)量都遠(yuǎn)低于系統(tǒng)中的行星，比較特別的是地月系和冥衛(wèi)系統(tǒng)。太陽系中所有的衛(wèi)星都低于其行星或矮行星質(zhì)量的0.00025（1/4000），但是，月球與地球的質(zhì)量比是0.0123（1/81），而冥衛(wèi)一和冥王星的質(zhì)量比是0.117（約1/9）。

拔河定義后來以撒·艾西莫夫建議區(qū)分行星-衛(wèi)星和雙行星要以兩者相互拔河（較勁）的值來辨別這個量是衛(wèi)星的質(zhì)量相較于行星和太陽的比例，以及衛(wèi)星的距離相較于與行星和太陽距離的值。

拔河值=

式中為行星質(zhì)量，為恒星質(zhì)量，為衛(wèi)星與恒星間的距離，為衛(wèi)星與行星間的距離。

以拔河圖來看，土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六（蒂丹）的值是380，它的意思是土星對土衛(wèi)六的的引力比太陽對土衛(wèi)六的引力大了380倍。

除了冥王星和冥衛(wèi)一之外，艾西莫夫的拔河圖有所有的行星和一些衛(wèi)星的數(shù)值，因為當(dāng)時對冥王星及其衛(wèi)星的所知還不夠多。他指出，即使是那些被認(rèn)為是被木星捕獲的外圍衛(wèi)星，木星對它們的約束力也僅是比太陽強一些。然而只要拔河值仍然大于1，太陽就會失去對這些天體的約束，而由行星控制著。

對地球的衛(wèi)星月球，太陽確實贏得了拔河，地球的拔河值僅有0.46，這意味著地球?qū)υ虑虻募s束力只有不到太陽的一半。由太陽對月球的重力是地球的兩倍，艾西莫夫推論地球和月球必須是一個雙行星系統(tǒng)。這事實上也是他在許多本著作中指出月球應(yīng)該是顆行星，而不是地球的衛(wèi)星的主要原因。

我們必須正視月球，因為將之視為地球的衛(wèi)星或是捕獲物是不準(zhǔn)確的，而應(yīng)該如同地球一樣是顆行星，一起繞著太陽。更明確的說，在地月系統(tǒng)之內(nèi)，最簡單的描述方法就是月球繞著地球運轉(zhuǎn)；但是，如果以正確的尺度描繪地球和月球繞行太陽的圖，你會看到月球軌道無處不是凹向太陽的，即它總是朝向太陽下墜。其它所有的衛(wèi)星都無例外，通過它們軌道的任何一部分，都是漂離太陽的，它們都不同于我們的月球，取得主導(dǎo)權(quán)的是它們的行星。—— Isaac Asimov

不過，拔河定義也存在一些與我們對雙星直觀認(rèn)識不一致的地方：它把衛(wèi)星或伴星的軌道位置作為判斷的主要標(biāo)準(zhǔn)，使得某些顯然的雙星（或衛(wèi)星）被歸入相反的類別。比如兩個幾乎相同大小的星體，在遠(yuǎn)離太陽的地方相互緊密繞行，太陽在拔河中顯然處于弱勢；再比如在與月球有相同軌道高度的人造衛(wèi)星，它們的拔河值和月球相同，但把它們當(dāng)作與地球相當(dāng)?shù)陌樾求w顯然存在困難。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

楊榮佳 - 教授 - 河北大學(xué)