谁把小行星拽离轨道?

1991年到2003年的12年间,科学家观察小行星高利夫卡6489,发现它在这12年里偏离了它的轨道大约15千米。最近,科学家又发现一颗名为1999 RQ36的小行星在过去的12年里,偏离了它的轨道竟然达160千米!

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对于小行星们来说,好像有种神秘的力量在拖着它们离开轨道,让它们不安分地到别处漂游,不小心就会被别的星体吸引而发生撞击事件,它们的轨道距离地球那么近,对于地球来说尤其是隐患重重。

其实很早科学家就发现了小行星偏离轨道的现象,这让科学家很困惑,他们推测小行星们在公转过程中,是否受到了其他行星或卫星的引力作用?

直到几十年前,一位爱沙尼亚天文学家提出了一个独特的观点,这个观点让天文学家们如醍醐灌顶,茅塞顿开,感觉终于找到了把小行星拽离轨道的那个神秘力量。


小行星散热不均

那么到底是什么神秘力量影响了小行星呢?

宇宙中的星球毫无例外地都在自转,因此对于小行星来说,也有昼夜之分。

对于不太导热的岩质小行星来说,一天中,辐射热量最多的时候应该是黄昏,因为从早晨开始,它就一直接受太阳的照射,热量不断在小行星体内积累,晒了一天了,热量也积累了一天了。之后就将进入黑夜散热了。同样道理,一天中,辐射热量最少的时候应该是黎明,因为它体内的热量散发了一夜,再之后,它就将重新接受太阳的照射,重新积累热量了。

而对于导热快,容易晒透的铁质小行星来说,很可能太阳直射过后的午后是它辐射热量最多的时候,它辐射热量最少的时候同样也是黎明时分。

这里我们撇开铁质小行星不说,只说岩质小行星。因为岩质小行星散热最多和最少的部位分别位于黄昏和黎明。

如果我们站在最初静止的小车上不断向前抛篮球的话,小车就会不断后退,这是物理上的动量守恒导致的,相当于小车受到了与篮球运动方向相反的力。同样道理,小行星向外散发热量,就相当于不断向外抛光子,抛光子的结果也会导致小行星受到反方向的力。这样,散热最多的部位受到反作用力就最大,因此小行星上辐射热量最多的部位受到反作用力最大,而辐射热量最少的部位反作用力最小。

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正是散热推动了小行星

为了便于说清细节,我们暂且把小行星公转时,朝向前进方向的那一端叫小行星的前端,另一端叫小行星的后端。当然,由于小行星总在自转,因此它的前端或后端相对于小行星总在变动。

如果小行星自转的方向与它公转的方向相同,而且自转一圈所用时间与公转一圈所用时间一样的话,那么就像月亮总是以同一张脸面对地球一样,这样的小行星就总是以同样的脸面对太阳,在它上面没有太阳的东升西落,没有黎明和黄昏之分。

如果小行星自转方向与公转方向相反,或者方向相同的情况下,自转周期比公转周期长的话,小行星上的前端对应黄昏时分,后端对应黎明时分。

其他情况下,则小行星的前端对应黎明时分,后端对应黄昏时分。

根据上面的分析,这种小行星由于散热不均,小行星自转与公转方向相同时,散热最大的地方是后端与太阳直射方向呈45°~90°角的地方,这样后端比前端受力大,就会有一种力在后面推着小行星前进;当小行星自转与公转方向相反时,受力方向也刚好相反。总之,小行星总会受到一个力的推动,运动方向有所改变,速度也会不断加快。

由于小行星运动方向和速度的变化,就会导致小行星不断偏离自己的轨道,或者向太阳靠近,或者远离太阳。这就是小行星偏离轨道的真正原因。

其实这个理论还是1900年,一位俄罗斯科学家提出的一种热辐射效应,现在叫“雅科夫斯基效应”,那时雅科夫斯基就提出了热辐射也会让物体受力的深邃见解。而且这种效应不只在每天的时间里对物体有作用,在不同的季度里,也会对物体产生作用,例如北半球夏季、南半球冬季的时候,两个半球的热辐射也会不同,从而也会产生一定的作用力。


散热不均


只会影响小个子

这么一说,联想丰富的读者肯定会想到,我们的地球散热也不均匀,也是后端散热最多,那么地球也是越转越快,不断远离太阳了吧?如果是这样,那么到了什么时候,在地球上看太阳,太阳就像乒乓球大小了,那时的地球还不成了冰球了?

科学家告诉我们不用担心,这种热辐射不均导致的效应其实很小,拿小行星高利夫卡6489来说,它有很多棱角,看上去像个粽子,质量大约是1011千克,它上面的热量辐射不均匀产生的力只有0.25牛顿,这个力的大小也就相当于一只蟑螂拉东西的力量!这么小的力作用在百亿多千克的庞然大物上所产生的加速度只有大约10

-11米/秒2,这么小的加速度意味着在几千年的时间里才会让小行星的速度增大1米/秒!它对于地球的影响就更小了,虽然地球的表面更大,雅科夫斯基效应也更大,但地球质量比这小行星大了1012倍,这样综合下来,雅科夫斯基对地球的影响也许在亿年以后才会让地球速度增加1米/秒。因此我们不用担心地球会飘走。


需要警惕的小行星很多

但对于小行星来说,雅科夫斯基效应不可忽视,它虽然让小行星的速度增大不多,但它时时刻刻作用于小行星,例如让小行星高利夫卡6489在12年的时间里多走了大约1400千米的路程,轨道偏离了大约15千米,也就是它的实际位置比按照轨道计算的理论位置相差了15千米,而对于更小的1999 RQ36小行星来说,轨道偏离就更大了。

小行星带上有那么多小行星,它们都会受到雅科夫斯基效应的影响。不管它们离太阳越来越远,还是越来越近,小行星们只要不在轨道上安稳呆着,就都是危险分子,因为偏离后的它们很容易受别的星球引力的影响而朝地球冲来!科学家估计小行星1999 RQ36将在2135年威胁地球!