### 冥王星 (Pluto) 與 冥衛一 (Charon)

與太陽的平 均距離 | 39.5AU 5,890,000,000 公里
直徑 (km) | 2,300
質 量 (M/M地球) | 0.0022
密度 (g/cm3) | 2.03
表面溫度 (C) | -230
公轉週期 | 247.7 年
自轉週期 | 6.37 日

內容綱要

- 冥王星的發現
- 雙行星：冥王星與冥衛一
- 冥王星的組成與大氣
- 冥王星的起源

### 冥王星的發現

1845年找到了海王星之後，天文學家發現，海王星並不足以解釋，天王星軌道所受擾動的程度。而海王星的軌道，也像受另一個未知天體的引響。1930年二月十八日，美國天文學家

湯鮑 (Clyde W. Tombaugh, 1906-1997)，在他所拍的乾版厎片上，發現了亮度為十五視等的第九顆行星，後來命名為冥王星(Pluto)。

在尋找冥王星的初期，天文學家沿用海王星發現的模式──計算、預測與拍照尋找。 所以在表面上，冥王星的發現，像是天體物理計算的另一次重大成就。不過，後來 天文學家發現，天王星與海王星軌道的不規則，事實上並不存在。另則，冥王星的 質量也太小，不足以造成原來認為存在的干擾。現在回顧，我們只能說冥王星的發 現，幸運的成份居多。

冥王星的軌道面和黃道面夾17.2度，軌道較扁長，離心率達0.248。近日點時，距太陽 29.64 AU，遠日點時，距太陽49.24 AU。在1979年一月與1999年三月間，會進入海王星 的軌道之內，成為本太陽系次遠的行星。冥王星的公轉周期為247.7年，發現至今只繞行了大約1/4的軌道。

因冥王星距離遠而且體積小，其質量甚至比部份的衛星更小，一直到哈柏太空望遠鏡啟用後才比較能分析它的表面特徵。我們對冥王星的認知相當有少，過去的外行星探測器，如先鋒者、水手號與航海家皆未到達冥王星。要更進一步的探索冥王星，只有留待未來發射的其他探測器來完成。

### 雙行星：冥王星與冥衛一

冥王星既遠又暗，觀測不易。到1970年代，我們只知道它的自轉周期大約是一星期， 但對其半徑與質量，仍一無所知。但在1978年，美國天文學家 克利斯第 (J. Christy) 發現了冥衛一 (Charon) 後，情勢就從此改觀。

因潮汐鎖定(tidal locking)，冥衛一為冥王星的同步衛星，即冥衛一繞行冥王星的周期，和冥王星的自轉周期相同，都是6.37天。經由克卜勒第三定律及食現象， 更進一步找出，冥王星的質量是 0.0022 地球質量，半徑為 2250公里。冥衛一的半徑是1270公里，質量為 1.47 x 1021 公斤(冥王星質量的1/9)，與冥王星相距 19640 公里。

在本太陽系的衛星，如月球、木衛一 (Io)、木衛二 (Europa)、木衛三 (Ganymede)、 木衛四 (Callisto)、土衛六 (Titan) 與 海衛一 (Triton) 的質量，都比冥王星大。因此，有天文學家認為冥王星不能歸類成大行星。由於冥衛一與冥王星的質量差距不大，系統的質量中心在冥王星外部。所以，冥王星與冥衛一繞行其共同質心的運動， 非常顯著，故有天文學家提議，應把冥王星和冥衛一看成是雙行星。

### 冥王星的組成與大氣

> 冥王星的組成，和類地行星與類木行星差異很大。但冥王星海衛一 (Triton) 在組成與大小都很接近。主要是由80%的岩石與20%的水冰所組成，表面由 甲烷冰、氮冰(%)及一氧化碳冰所覆蓋，可知其表面溫度低於攝氏-223 度。 冥衛一的密度略低於冥王星，約是1.8 g/cm3。所以，在其組成中， 岩石所佔的比率低於冥王星。

> 由光譜分析得知，冥王星的大氣是氮及微量的甲烷所組成。冥衛一的質量太小，無法保有大氣。

### 冥王星的起源

天文學家認為冥王星的行為很像彗星，在近日點時，表面受熱，行星物質被蒸發，離開行星散逸到太空。但冥王星的質量又太大，無法歸類成彗星。

冥王星與海衛一，有能是原始太陽系失去的族類─冰矮星 (ice dwarfs)。冥王星 和海衛一是近親，而其他冰矮星，可能在柯伊伯帶之內，或甚至在歐特雲之中。 這種假說是現在相當風行的觀點，但其正確仍有待未來觀測的證實。

太陽系初形成時，內太陽系可能有相當數量的冰矮星。在類木行星的重力作用 下，離太陽 50AU的範圍內，只有冥王星和海衛一，找到安身的穩定軌道， 其餘的冰矮星皆被驅離。海衛一為海王星所捕獲，冥王星沿著與海王星所 形成的共振軌道 (resonance orbit) 繞太陽運行。海王星公轉兩圈的時間，恰好 和冥王星公轉三圈的時間相同，或者說它們之間形成 2:3 的共振軌道。冥衛一 可能是冥王星，和其他冰矮星正面碰撞，或擦撞的結果。碰撞後的許多碎片， 繞冥王星運行，後來逐漸結合成冥衛一。