160 通 識 教 與 學木 星 質 量 龐 大 , 與 小 行 星 產 生 共 振 時 , 自 己 幾 乎 毫 不 受 影 響 ,但 可 能 將 小 行 星 推 向 「 不 軌 」 邊 緣 , 行 走 絕 不 重 複 的 混 沌 軌 道 ; 這軌 道 的 離 心 率 和 半 主 軸 仍 然 擁 有 週 期 性 的 起 伏 , 從 近 正 圓 形 ( 離 心率 近 於 0.07) 變 成 為 狹 窄 的 橢 圓 , 又 回 到 近 正 圓 形 ; 當 離 心 率 變 到大 於 0.3 時 , 小 行 星 侵 犯 火 星 軌 道 , 火 星 便 有 機 會 把 低 質 量 的 小 行 星「 拉 」 走 , 在 小 行 星 帶 留 下 缺 隙 。 33 火 星 的 兩 顆 衛 星 相 信 是 捕 捉 到 的小 行 星 , 但 絕 大 多 數 被 「 拉 走 」 的 小 行 星 在 太 陽 系 裏 飄 蕩 , 甚 至 侵 犯地 球 , 或 最 終 脫 離 太 陽 系 。魏 斯 登 (J. Wisdom) 開 拓 了 新 方 向 ; 緊 隨 的 研 究 發 現 在 3:1 共 振下 缺 隙 ( 大 致 也 適 用 於 其 他 缺 隙 ) 的 產 生 過 程 牽 涉 到 多 個 因 素 和 階段 , 值 得 一 提 在 整 個 過 程 中 , 其 他 行 星 的 引 力 , 特 別 是 對 超 重 的 木 星和 土 星 的 進 動 , 都 有 關 鍵 性 的 影 響 。 34(a)(b)2211-2 -1012-2-1 0 1 2 3 4-1-1-2-2圖 5–2 小 行 星 在 共 振 下 , 混 沌 軌 道 變 窄 , 侵 犯 火 星 的 軌 道 , 因 此 可 能會 被 火 星 吸 引 , 遠 走 他 方 。 座 標 原 點 代 表 太 陽 ; 最 內 的 兩 個 圈 分 別 代表 地 球 及 火 星 的 軌 道 ; 模 糊 範 圍 大 致 上 代 表 小 行 星 帶 。圖 (a) 及 (b) 代 表 一 個 半 主 軸 為 2.5 AU,離 心 率 分 別 為 0 及 0.4 的 小 行 星 軌 道 。33 美 國 天 文 學 家 魏 斯 登 最 先 用 電 算 機 計 算 出 小 行 星 軌 道 變 窄 後 流 失 的 主 要 原 因 是 火 星的 吸 引 。34 天 體 與 木 星 的 進 動 速 度 相 同 的 稱 為 υ 5「 長 期 共 振 」(secular resonance); 與 土 星 的 進動 速 度 相 同 的 稱 為 υ 6「 長 期 共 振 」(“Secular”, 2008)。
彭 金 滿 、 王 永 雄 、 陳 天 機 : 光 天 化 日 下 的 「 不 軌 行 為 」 161在 兩 道 克 爾 克 胡 德 缺 隙 (2.5 AU 和 3.27 AU) 裏 仍 然 有 小 行 星 族 ,這 些 小 行 星 都 有 相 當 狹 長 的 橢 圓 軌 道 (e = 0.4–0.65; e > 0.35), 相 信 它們 遲 早 會 被 火 星 拉 走 。2.5 AU 缺 隙 地 帶 更 與 地 球 成 4:1 共 振 ; 在 那 裏 的Alinda 小 行 星 族 絕 難 逃 避 混 沌 的 宿 命 。土 星 (Saturn) 的 卡 西 尼 環 縫 (Cassini Division), 與 土 衛 一(Mimas) 和 土 衛 三 (Tethys) 分 別 存 在 1:2 和 1:4 共 振 , 相 信 本 來 存在 環 縫 內 的 碎 片 也 因 此 行 走 混 沌 軌 道 而 被 驅 逐 。 土 星 光 環 有 好 幾 百 個缺 隙 , 據 說 也 是 由 於 組 成 光 環 的 碎 片 與 多 顆 土 星 衛 星 的 共 振 , 和 改變 軌 道 後 碎 片 互 相 的 碰 撞 所 致 。 冥 王 星 受 到 海 王 星 影 響 (T冥 王 星:T海 王 星= 3:2), 所 走 的 也 是 混 沌 軌 道 (Lissauer & Murray, 2006)。六 、 特 洛 伊 群 小 行 星 (Trojan asteroids)十 八 世 紀 末 期 , 拉 格 朗 日 成 功 地 解 答 了 一 些 三 體 問 題 的 特 例 。 為敘 述 方 便 起 見 , 我 們 討 論 的 重 點 是 繞 日 行 星 所 引 出 的 穩 態 現 象 。圓 形 繞 日 (S) 行 星 (P) 軌 道 引 出 五 個 與 行 星 (P) 並 行 不 悖的 特 別 幾 何 點 , 叫 做 「 拉 格 朗 日 點 」(Lagrange points)。 它 們 和 鄰近 的 領 域 均 可 接 受 物 質 , 這 些 物 質 可 以 與 P 一 起 運 行 , 不 致 輕 易 受到 排 斥 。 其 中 三 點 (L 1, L 2, L 3) 在 SP 線 上 , 35 不 太 穩 定 , 點 上 的 物 質在 非 圓 形 軌 道 上 容 易 流 失 。 但 剩 下 的 兩 點 (L 4, L 5) 和 附 近 的 狹 長 領域 卻 非 常 穩 定 。 假 如 我 們 在 軌 道 平 面 上 作 直 線 線 段 SQ, SR, 與 軌 道相 交 於 Q, R, 而 且 ∠PSQ = ∠RSP = 60º, 則 (Q, R) 就 是 (L 4, L 5)。( 見 圖 6–1)35 L 2, P, L 1, S, L 3五 點 共 線 ;SL 1, L 3S 略 短 於 SP, SL 2略 長 於 SP。
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