掩星是什么意思?

a50期指2023-02-13  23

1977年3月10日发生了天王星遮住背后星球的罕见天象,使天文学家首次意外地发现天王星还戴着9个神秘的光环。

由于相对运动的关系,远方恒星有时会移动到太阳系天体如月亮、行星或小行星的正后方,这种现象称为掩星。掩星发生时,如果近距天体没有大气,星光便立即消失。如果天体外围有大气,则星光在完全消失前会有一个略被减弱的过程。各类掩星发生的时刻可以通过理论计算非常准确地作出预报。

1973年英国天文学家高登?泰勒预报1977年3月10日有个恒星SAO158687将被天王星掩食。天文学家本想用此罕见相会观测天王星的大气和测定它的直径,但出乎意料地发现该恒星的亮度有几次下降。中国、美国、澳大利亚等国的天文学家都对此进行了观测。意想不到的奇怪事情发生了,该恒星在预报被掩时刻前35分钟出现了“闪烁”,也就是星光减弱又迅即复亮。这种闪烁一连出现了好几次。当这颗星经天王星背后复现,或者说掩星过程结束后,闪烁现象又重复出现。以后,经过对观测结果的仔细研究,发现闪烁是因天王星环的存在而造成的。这是继1930年发现冥王星后20世纪太阳系内的又一重大发现。由于天王星环非常暗弱,过去即使在大望远镜中也从未直接观测到过。1978年,美国用5米口径望远镜才在波长2.2微米的红外波段首次拍摄到天王星环的照片。

天王星环的发现对天王星起源和演化的研究有着重要意义。

掩星指一个天体在另一个天体与观测者之间通过而产生的遮蔽现象。一般而言,掩蔽者较被掩者的视面积要大;若相反则称为“凌”,如金星凌日。月球在围绕地球运行期间,经常会掩蔽背景的恒星。由于月球没有大气,恒星的视面积又非常微小,因此,被掩恒星会有近乎一瞬间的消失或重现于月面边缘。行星有时也会掩蔽恒星,行星之间也可互相掩蔽,但是发生的机会极微。木星和土星在公转一周期间,其赤道平面总会有两次机会与地球轨道面平行,这时候从地球便可看到它们的卫星互相掩蔽的现象。

科学家利用掩星事件确认冥王星的大气密度下降,这说明冥王星的大气层正在消失。

图示:冥王星

顾名思义,冥王星掩星就是我们从地球上观察,冥王星从另外一个天体面前通过并将其遮挡了起来。那么冥王星掩星有什么意义呢?科学家可以用它来做什么呢?科学家可以通过冥王星掩星事件来确定冥王星是否存在大气层。

图示:哈勃望远镜中的冥王星

1988年6月9日,美国NASA的科学家使用柯伊伯机载天文台(一架经过改装从事高空天文观测的C-14飞机)飞到了地球万米高空的平流层中,以此来观察冥王星掩星现象。科学家希望通过掩星现象找到冥王星存在大气层的证据。

图示:柯伊伯机载天文台

为什么科学家利用掩星就可以发现一颗星球是否存在大气层呢?原理是这样的:如果一颗星球没有大气层,那么发生掩星时它就会立刻挡住来自遥远恒星的光。如果这颗星球有大气层,那么在发生掩星时,被遮挡的恒星光就会慢慢变暗直到消失。

图示:冥王星的大气层

结果在这一次的冥王星掩星事件的观察中,科学家发现被冥王星遮挡到的那颗恒星的星光并没有立刻消失而是慢慢变暗直到消失。这个结果让参加观测的科学家们激动的欢呼起来,原来冥王星是有大气层的。

科学家通过掩星事件发现了冥王星的大气层。那么问题中提到科学家再次通过冥王星掩星事件发现冥王星的大气层密度正在下降,意味着冥王星大气层正在消失。冥王星大气层怎么会消失呢?

图示:冥王星绕日轨道

冥王星是一颗非常奇葩的天体。它的大气层是会消失的。原因是冥王星围绕太阳的公转的轨道以一个很扁的椭圆。冥王星距离太阳最近的时候有44.4亿公里,甚至比海王星还要靠近太阳。这时候冥王星上面的冰物质(固态的氮、甲烷和一氧化碳)就会挥发成气体,从而形成冥王星的大气层。

当冥王星抵达远日点的时候,它距离太阳大约74亿公里。此时,由于冥王星比它在近日点时远离太阳30亿公里,冥王星表面的温度又跌到了极点。这样冥王星上的大气层中的气体就会重新被冻结落到地面上。冥王星的大气层就消失了。

而科学家通过冥王星掩星事件就可以在地球上观察到冥王星大气的这一变化。冥王星大气密度降低,说明冥王星正在远离太阳,它表面的温度也在慢慢降低,冥王星的大气层正在消失。


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