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木星如同太阳系“大将军”,前有先锋后有后卫,列阵般在轨道飞奔

 玉安书斋 2020-05-28

太阳系中有一颗恒星,8颗行星,数百颗矮行星和卫星,但数量更多的是小行星,目前已经发现10余万颗,但其中98%都位于小行星带中。这里也被认为是整个太阳系中小行星最为富集的区域。

然而在这里还有一片特殊的地方,那就是特洛伊小行星群,这个小行星群体非常特殊,因为它们的轨道与木星共轨,而且它不是一群,而是两群,分别位于木星轨道前方和后方,与木星一起绕太阳运行,所以从位置上来说,它们实际上位于小行星带之外。

那么在木星的前方与后方,为什么会存在这样的一群小行星呢?这里就不得不说一下物理学中的“拉格朗日点”了,这一概念由瑞士数学家欧拉和法国数学家拉格朗日于18世纪共同提出,拉格朗日点又称平动点,在天体力学中是限制性三体问题的五个特解,这一特解在天体运动中有普遍存在的现象,即如果某一时刻,三个运动物体恰恰处于等边三角形的三个顶点,只要给定初速度,它们将始终保持等边三角形队形运动。

木星的特洛伊小行星就分别位于太阳和木星的L4和L5的拉格朗日点附近,这两个点与L1点为顶点与木星的连线呈60度角,所以它们的距离实际上也离木星相当遥远。在木星前方的小行星群称为'希腊阵营',木星后方的小行星群则命名为'特洛伊阵营',很显然名字其来自于希腊神话中的特洛伊战争,这些小行星成分以硅酸盐和水冰为主。

那么在木星的轨道为什么会有这么两群小行星呢?这其实仍然和拉格朗日点有关,在天体物理学中,5个拉格朗日点都有着运行的稳定性,因此小天体很容易在这5个点附近跟随大质量天体一起运动。

由于小行星的个头都很小,而木星的质量又特别巨大,如果说小行星都是太阳系中的“小兵”,那么木星就是太阳系的“大将军”,因此特洛伊小行星群有着众多的小天体数量,2014年估计其数量至少在6000个以上,它们就像木星的“小弟”一样,对木星前呼后拥,或者说这两群特洛伊小行星是木星的前锋和后卫,列阵般簇拥着木星在轨道上飞奔。

其实不单是木星,其他大质量的天体也容易通过这种方式捕获其他的小行星,我们所在的地球也有特洛伊小行星,目前已知唯一的特洛伊木马小行星位于 L4 位置,编号为 2010 TK7,另外已知海王星有22个,天王星有两个,火星有9个特洛伊小行星,土星轨道上还没发现,但是土星有两颗卫星距离L4和L5的拉格朗日点很近。

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