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《太阳系》作者：阿西莫夫【完结】 >
太阳系.txt
（84,800英里），因此整个环系都处在洛希极限以内。（木星环也
同样处在洛希极限以内。）
很明显，土星环是一些永远也不能聚结成一颗卫星的岩屑（超
过洛希极限的岩屑会聚结成卫星——而且显然确实如此），或者是
一颗卫星因某种原因过分靠近土星而被扯碎后留下的岩屑。无论是
哪一种情况，它们都是余留的一些小天体。（被作用的天体越小，
潮汐效应也就越小，碎片小到某个程度之后，就不再继续碎裂了，
除非两个小天体相互间偶尔碰撞。）据估计，如果将土星环所有的
物质聚合成一个天体，结果将会是一个比我们的月亮稍大的圆球。
土星的卫星
土星除了光环之外，也和木星一样拥有一族卫星。1656年，在
发现土星光环的同一年，惠更斯第一次发现了土星的一颗卫星。两
个世纪以后，这颗卫星才被命名为提坦（中文名土卫六）。在希腊
神话中提坦是一个神族，称为提坦诸神，萨图耳努斯（土星的命名）
就是希腊神话中的克罗诺斯，他也属于这个神族。土卫六的体积很
大，和木卫三的大小差不多，但密度比木卫三小，所以它们彼此的
质量相差甚远；尽管如此，土卫六无论在质量或是直径上，仍然是
太阳系中的第二大卫星。
有一点土卫六至今仍居同类的首位。虽然土卫六的表面重力很
小，但是由于它比木星的卫星离太阳更远，因而也更冷，所以它能
更好地保留住那些因受冷而变得不活跃的气体分子。1944年，在德
国出生的美国天文学家柯伊伯探测到了土卫六周围的不可否认的大
气，并发现大气中含有甲烷。甲烷是地球上天然气中的主要成分，
它的分子（CH4）是由1个碳原子和4个氢原子结合而成的。
在发现土卫六的时候，已经知道的其他卫星共有6颗； 它们分
别是月球和木星的4颗伽利略卫星，这5颗卫星大小都差不多，比起
已知的行星来它们的大小都非常相似。然而，在1671－1684年期间，
J.D.卡西尼又发现了不少于4颗土星的卫星，每一颗的直径都比伽利
略卫星中最小的木卫二还要小得多。J.D.卡西尼发现的这些卫星中，
最大的直径有1400公里（900英里），现已被命名为伊阿佩托斯（中
文名土卫八），最小的直径只有1000公里（650英里），名为忒梯斯
（中文名土卫三）。从此以后，人们知道了卫星可以是很小的。
到19世纪末的时候，土星卫星的数目已经增加到9颗。 最后发
现的第九颗被称为福柏（中文名土卫九），是由美国天文学家W.H.
皮克林首先探测到的。它是目前已知的最远的一颗卫星，与土星的
平均距离为1300万公里（800万英里）。土卫九以逆行的方向每549
天绕土星公转一周。它也是最小的一颗卫星（因为小，自然就暗，
所以这么晚才被发现），直径约为190公里（120英里）。
1979年～1981年，先驱者11号、旅行者1号和旅行者2号三枚探
测器先后通过木星，奔向土星，为我们提供了精密观察土星本体、
土星环和土星卫星的机会。
土卫六因为拥有自己的大气，当然是我们探测的主要目标。旅
行者 1 号发射的无线电信号在通往地球的途中掠过土卫六的大气，
一些信号能量被吸收了；根据吸收的具体成分来计算，结果发现土
卫六的大气意想不到的浓密。从地球上探测到的甲烷含量来估计，
土卫六的大气密度和火星大气差不多。事实上并非如此。土卫六的
大气密度是火星大气的150倍，大约是地球大气的1.5倍。
之所以会有这样令人惊讶的数字，是因为从地球上探测到的仅
是甲烷，如果土卫六的大气中只有这一种成分的话，土卫六的大气
会是稀薄的，但是，甲烷仅占土卫六大气全部含量的2%，其余的是
氮，而氮气很难利用其吸收特征探测出来。
土卫六大气云雾弥漫，根本看不见固体表面。然而这种云雾却
非常有趣。甲烷是一种容易聚合的分子，即能够自我结合成更大的
分子。于是，科学家们随意推测，土卫六可能具有由相当复杂的含
碳分子构成的海洋或泥沼。实际上，我们甚至可以自得其乐地想象，
上卫六的表面覆盖着沥青，固体石油露出地面，甲烷和乙烷湖冒着
气泡。
正如人们可以预想的那样，其余的土星卫星都有陨星碰撞的坑。
9 颗卫星中最内层的土卫一有一个坑非常大（相对于卫星的大小而
言）；可以想象，产生这个坑的撞击必定差一点儿把这整个星球粉
碎。
土卫二在 9 颗卫星中排行老二，但它的表面相当平滑，可能是
由于潮汐生热致使部分融化的结果。土卫七是一个最不圆的卫星，
直径变化从110公里到190公里（70～120英里），形状看起来很像
火星的卫星，但比它们大得多，正因为它足够大，所以人们认为，
在其自身的引力作用下，土卫七应该变得相当圆。它现在之所以不
圆，大概是新近分裂出来的缘故。
从1671年首次发现土卫八时起，土卫八就有自己的特色，在土
星西侧时比在东侧时要亮5倍。因为土卫八总是保持一面朝向土星，
所以它在上星的一侧时，我们看到的是它的半球，到了另一侧时，
看到的是它的另一半球，由此人们自然会猜想，一半球对阳光的反
照率是另一半球的5倍。旅行者1号传送回来的照片证实了这种猜想。
由照片上可以看出。土卫八有明有暗，好像一面是冰，另一面却覆
盖着暗色的尘土。这种差异的原因尚不清楚。
土星探测器也成功地发现了8颗小卫星， 它们都太小，从地球
上探测不到，这样就使土星的卫星总数增加到了17颗。最靠里的卫
星距离土星中心仅137,000公里（85,000英里），高出土星的云层77,
000公里（48,000英里），大约14.43小时绕土星公转一周。
在土卫一轨道的内侧，有两颗卫星异乎寻常地共轨，即两颗卫
星共用同一轨道，绕着土星不停地互相追逐，这是我们知道的这种
共轨卫星的第一个例子，它们距离土星中心150,000公里（94,000英
里），公转周期为16.68小时。1967年法国天文学家多尔夫报告说，
他在土卫一的轨道内侧发现了一颗新卫星，并命名为伊阿努斯（中
文名土卫十）。他看到的可能是这共轨卫星中的一颗。因为在不同
的时间会看到不同的卫星，致使他得出了错误的轨道资料。如今在
土星卫星的名单上已不再使用伊阿努斯这个名字了。
其余的3颗新发现的卫星也呈现了前所未有的奇特现象。 在很
久以前被J.D.卡西尼发现的土卫四，被探测到还有一颗微小的共轨
伴星，土卫四的直径是1120公里（700英里），而伴星土卫四-B的
直径仅有32公里（20英里），并且保持在超前土卫四60°的位置环
绕土星运行。结果，土星、土卫四和土卫四-B分别位于等边三角形
的三个顶点上。这就是特罗央情形，我将在下面的叙述中解释其中
的原因。
这种情形只有当第三个天体远远小于前两个天体时才可能发生。
发生这种情形时，小的天体必须超前或落后大的天体60°。超前要
在L-4位置，落后要在L-5位置。土卫四-B位于L-4位置。（英文字母
L是为了纪念意大利出生的法国天文学家拉格朗日，1772年，他计算
出这种位形在引力上是稳定的。）
接下来是土卫三，也是卡西尼卫星之一，它有两颗共轨伴星：
土卫三-B在L-4位置，土卫三-C位于L-5位置。
很明显，土星的卫星家族是我们迄今所知太阳系中数目最多而
且情况最复杂的一个。
扫校者注：此后又陆续发现了许多新卫星，到2001年年中，土星已经有30颗卫星，
仍在太阳系中居首。但估计很快会被木星超过。
土星环远比我们想象的复杂得多。从近距离的观察可以看出，
它是由上百个甚至上千个的细环组成的，就像唱片上的沟槽一样，
有些地方的暗纹像车轮的辐条一样垂直于环上。在更外层的地方
还有一个好像是由三个缠绕在一起的小环组成的微弱光环。以上
的这些现象迄今还无法解释。不过一般都认为，由于电效应，简
单的引力解释一定会变得复杂起来。
最外围的行星
在望远镜尚未诞生的年代里，土星是人类所知道的最远而且
移动最慢的一颗行星。它也是最暗的一颗行星，但它仍然是一星
等的星。在人们知道行星存在以后的几千年中，似乎从来没有人
想到，可能会有些行星离我们太远，因而太暗，我们无法看到。
天王星
虽然伽利略曾经指出，天上还有数以万计的星星亮度太小，
不使用望远镜就看不到、但是可能存在着暗行星这件事并未引起
人们的关注。
后来1781年3月13日，W.赫歇耳在测量恒星的位置时， 在双
子星座中看到了一个天体，不是一个光点，而是一个小光盘。起
初他以为那是一颗遥远的彗星，因为在用望远镜观察时，除了行
星之外只有彗星才会像圆盘。然而彗星是模糊的，而这颗星的轮
廓非常清晰，而且，它在天空中相对于恒星背景的移动速度比土
星还要慢，因此，这颗行星必定比土星更遥远更暗淡。这颗新的
行星最终被命名为乌剌诺斯（中文定名为天王星，乌剌诺斯是古
希腊神话中的天神，即萨图耳努斯之父）。
天王星与太阳的平均距离为2.9×109公里，差不多正好是土
星到太阳平均距离的2倍。天王星比土星小，直径为51,800公里，
是地球直径的4倍。天王星的质量是地球的14.5倍，但只是土星质
量的1/6.6，木星质量的1/22。
因为它距离遥远，体积也比较小，所以看上去比土星、木星
暗得多。但是肉眼也不是完全不能看到。只要我们在黑暗的夜晚
找一个适当的方位观察，即使不用望远镜也可以看到这颗微亮的
星。难道古代的天文学家们从来没发现过它吗？当然不是，只不
过当时大家都认为行星应该是很亮的，因而对这样一颗非常暗的
星没有在意罢了。即使人们连夜地观看它，也不会看到它的位置
变化，因为它的移动太小了。再者，早期的望远镜也不太好，即
使瞄准了正确的方向，也不会将天王星显现成一个清楚的小圆盘。
早在1690年时，英国的科学家弗拉姆斯蒂德在金牛座中列出
了一颗星，还命名为金牛座34。以后天文学家们却找不到这颗星。
天王星被发现后，它的轨道也被计算了出来、按今天已知的天王
星轨道逆推回去，在弗拉姆斯蒂德时代，天王星确实在他所报告
的金牛座34的位置上。半个世纪之后，法国的天文学家勒莫尼埃
也曾在13个不同的时刻观察到天王星，并把它记在了13个不同的
位置上，他误以为看到的是13颗不同的恒星！
对于天王星的自转周期，现在有两个相冲突的说法。通常都
认为是10.82小时；但是，1977年有人提出是25小时。我们大概要
等收到探测器的资料后才能确定（根据1986年旅行者 2 号发回的
资料，初步确定为16.8小时±18分 ——译注）关于天王星的自转
有一点是可以肯定的，就是它的自转轴倾斜。倾斜角为98°，略
大于直角。因此，在天王星每84年绕太阳公转一周的过程中，它
看上去好像是在沿着自己的一侧滚动一样：它的两极每个极都是
42年的连续光照，跟着是42年的连续黑夜。
天王星距离太阳遥远，这种情形对它并没有什么影响。如果
地球这样自转的话，四季将会发生剧烈的变化，地球上能否出现
生命就大可怀疑了。
W·赫歇耳在发现天王星之后，每隔一段时间都要观察它。
1787年，他又发现了两颗命名为蒂但尼亚（中文名天卫三）和奥
伯龙（中文名天卫四）的卫星。1851年，英国的拉塞尔又发现了
两颗更内层的卫星，分别起名为阿里尔（中文名天卫一）和昂布
里尔（中文名天卫二）。最后，柯伊伯于1948年发现了第五颗卫
星米兰达（中文名天卫五） （1986年旅行者2号飞临天王星，又
发现10颗天王星卫星——译注）。
这些卫星全都在天王星的赤道面上绕天王星公转，所以不仅
天王星，而且它的卫星系统，也像是在沿着自己的一侧滚动。它
们绕天王星南北运行，而不像通常那样东西运行。（因为天王星
的赤道面几乎和黄道面垂直，所以，这里的南北东西是对黄道面
而言的。如果像地球那样，站在天王星上，以天王星自转轴方向
为南北，顺天王星赤道方向为东西，则天王星卫星仍是绕天王星
东西运行，而非南北运行。——译注）
天王星的卫星离天王星都很近，至少，我们所能看到的卫星
中没有一个远的。５颗当中最远的是天卫四，它距离天王星中心
586,000公里（364,000英里），仅是地球到月球距离的一半，天卫
五距离天王星中心仅130,000公里（80,800英里）。
这些卫星的体积也都很小，没有一颗可以和伽利略卫星、土
卫六或月球相提并论。最大的天卫四直径也不过1600公里（1000
英里），而最小的天卫五直径只有240公里（150英里）。
在很长一段时间里，天王星的卫星系统似乎没有什么特别激
动人心的东西；但是后来1973年，英国的天文学家G.泰勒计算出，
天王星将通过一颗九等恒星SA0158687的前方。这一事件使得天
文学家们兴奋不已，因为在天王星从这颗恒星前面通过的过程中，
就在这颗恒星消失之前，恒星星光将会在一段时间里，穿过天王
星的高层大气。同样，当这颗恒星从天王星后面出现时，恒星星
光也将穿过天王星的高层大气。星光在穿透大气过程中的变化，
可以清楚地告诉天文学家关于天王星大气的温度、压力和成分。
这次掩星过程预计发生在1977年的3月10日。为了观察这次掩星，
那天晚上，美国的天文学家埃利奥特和他的几位同事，乘飞机升
上高空，以避开低空大气的畸变及遮掩效应。
在天王星到达这颗恒星之前，星光突然变暗大约 7 秒钟，随
后又变亮了。在天王星继续接近恒星的过程中，又有 4 次变暗，
每次都为1秒钟。 在恒星从天王星的另一侧出现时，也发生了同
样变暗的情况，只是顺序相反。解释这个现象的惟一方法，就是
假设天王星也是被一些稀薄的光环围绕着，这些光环太薄、太疏、
太暗，在地球上一般是看不到的。
在掩星期间对天王星的仔细观察， 如1978年4月10日的一次
观察，发现天王星共有9个光环，最里面的环和天王星中心相距
40,500公里（25,200英里），最外面的环距离天王星中心49,100公
里（30,500英里））整个环系都完全在洛希极限之内。
天王星的光环非常薄，非常疏，非常暗，我们可以计算出，
天王星光环的亮度仅为土星环的1/3,000,000。无怪乎除了这种间
接的方法外，用任何方法都看不到天王星的环。
后来，在木星的光环被发现以后，人们开始认为光环根本不
是一种特殊的现象，大概所有的气体巨行星除了有很多颗卫星外，
都有自己的环系。土星之所以特殊，并不是因为它具有环系，而
是因为它的环系分布广泛而又非常明亮。
海王星
发现天王星后不久，就计算出了它的轨道。但是，经过几年
的观察，发现它并没有完全按照算出的轨道运行。1821年，法国
天文学家布瓦尔考虑了弗拉姆斯蒂德等人的观察结果，重新计算
了天王星的轨道，但是天王星也不完全按照这条新的轨道运行。
其他行星对天王星的微小吸引（摄动）会轻微地影响天王星
的运行，使它稍微超前或落后于它理论上的位置。对于这些影响
都仔细地进行了重新计算，可是天王星的运行轨道仍然不准确。
因此，符合逻辑的结论是，在天王星以外，可能有一颗未知的行
星对天王星施加着他们没有考虑到的引力吸引。
18利年，英国剑桥大学一位22岁的数学系学生J.C.亚当斯开
始利用课余时间解决这个问题。1845年9月， 他终于计算出了那
颗未知行星应有的位置，如果那颗行星那样运行的话，就能说明
天王星轨道不准确的原因。可是，他的努力并未引起当时英国天
文学家们的兴趣。
在同一时期，另有一位法国的年轻天文学家勒威耶也在独立
地研究这个问题，他在亚当斯之后半年完成研究工作，得出了与
亚当斯相同的结果。勒威耶非常幸运，他找到德国天文学家伽勒
帮助检查他所指出的那片天区是否有一颗未知的行星，伽勒正好
有一张那片天区的新星象图。 伽勒于1846年9月23日夜晚开始搜
寻，他和他的助手迪阿雷斯特仅用了一个小时就找到了一颗星象
图上没有标示的八等星。
这正是那颗新行星！而且它的位置几乎就在计算出来的那个
点上。由于它发出略呈绿色的光，所以就以海洋之神命名为海王
星。亚当斯和勒威那共同分享了发现海王星的荣誉。
海王星运行的轨道和太阳相距4.5×109公里，比天王星和太
阳距离的一倍半还要多（相当于地球和太阳距离的30倍）。它绕
太阳公转一周需要164.8年。
如同金星和地球是孪生姊妹一样（至少在大小上），海王星
和天王星也可以说得上是孪生姊妹。海王星的直径是49,500公里，
只比天王星稍小一点，但是密度比天王星大，质量比天王星多18%。
海王星的质量为地球的17.2倍，是绕太阳运行的第四颗气体巨行
星。
海王星发现后不到3个星期， 即1846年的10月10日，就发现
了一颗海王星的卫星，并以希腊神话中海神的一个儿子的名字命
名为特里同（中文名海卫一）。后来发现海卫一是又一颗大卫星，
质量几乎与土卫六相等，是被发现的第七颗大卫星，也是从将近
两个世纪以前发现土卫六以来发现的第一颗这样的卫星。
海卫一的直径有3860公里（2400英里），略大于我们的月球；
与海王星中心相距355,600公里（221,000英里）， 和地球与月球
间的距离差不多。但是由于海王星的引力比较大，所以海卫一的
公转周期为5.88天，约是月球的1/5。
海卫一是以逆向绕海王星公转的。它不是惟一的逆行卫星。
可是其他的逆行卫星（如土星最外层的卫星以及木星外层的 4颗
卫星）不但体积小而且距离环绕的行星都很远。海卫一是一个大
而靠近它的行星的卫星。它为什么沿逆行轨道运行迄今仍是一个
谜。
100多年来，海卫一一直是海王星惟一已知的一颗卫星。1949
年，柯伊伯（即在头两年发现天卫五的那个人）观察到一个位于
海王星附近的又小又暗的天体。这是另一颗卫星，被命名为涅瑞
伊得（中文名海卫二）（涅瑞伊得是希腊神话中的海洋女神）。
海卫二的直径大约有240公里（150英里），由西向东绕海王
星公转：但它却是所有卫星中轨道偏心率最大的卫星。离海王星
最近时有139,000公里（864,000英里），最远时却可达9,734,000公
里（6,050,000英里），也就是说，它和海王星的远近距离相差7倍。
它的公转周期为365.21天，只比我们地球的一年少45分钟。
海王星至今尚未有探测器到访过，所以我们不知道海王星是
否拥有其他的卫星或光环，这也就没有什么奇怪的了。既然土卫
六有大气，海卫一也完全可能有大气，到底有没有大气，我们也
不知道。
（译注：1989年8月，旅行者2号从距离海王星云端4800公里
的地方飞越，拍摄到海王星的详细情况，发现了6颗新卫星和3个
光环，还发现海王星上有一巨大鹅卵形风暴，直径大约1.28万公
里。海卫一是其拍摄的主要目标之一，发回的照片表明，海卫一
是太阳系中惟一一颗真正的“蓝色卫星”，在其赤道附近有一由
冰冻的甲烷气体覆盖着的地带；海卫一的温度为－400°F，是现
在知道的太阳系中最冷的天体；海卫一有大气，很薄，是由氮和
甲烷气体构成的；海卫一上有活的冰火山，喷出液态氮。）
冥王星
海王星的质量和位置已经说明了天王星轨道的大部分误差。
但是，要说明剩余的误差，一些天文学家认为还应该搜寻一颗比
海王星更远的未知行星。最努力计算和搜寻这颗行星的就是洛威
尔（即以发现所谓的火星运河而闻名的那个人）。
这次的搜寻工作确实有许多的困难需要克服。首先，这颗行
星位于海王星之外，所以必定很暗，它会混同在同样暗的一般恒
星之中；其次，这样一颗行星，它会移动得非常慢，因此会很难
探测出它的位置变化。直到1916年洛威尔去世的时候，他也没有
找到这颗行星。
但是，美国亚利桑那州洛威尔天文台的天文学家们，在洛威
尔死后，继续了这项搜寻工作。1925年，年轻的天文学家汤博接
替了这项工作。他使用了一种新的望远镜，能够非常清晰地拍下
大片天空的照片。
他还使用了闪视比较镜，这种仪器能够将相隔数日拍摄的同
一星区的底片迅速地交替投影出来。调整底片，使每张照片上的
星星都对准在同一点上。在底片一张接一张地显现过程中，真正
的恒星位置会保持不变，但是，如果存在任何暗行星的话，它会
迅速交替地改变位置，一会儿这里，一会儿那里，不停地闪动。
即使这样也不容易发现，因为一张底片上就会有数万颗星星，
因此必须仔细地扫描每一部分，在数万颗星星中看有没有一颗在
闪动。
终于在1930年2月18日的下午4点钟，汤博在研究双子座的一
个区域时，发现了一颗闪动的星。在追踪了将近一个月之后，1930
年3月13日，终于宣布他发现了这颗新行星。由于这个行星远离太
阳的光辉，所以依照地狱之神，把它命名为普卢同（中文定名冥
王星）（即希腊神话的中冥王哈得斯，因为欧洲人忌讳说这个字，
因此改称他为普卢同（财神））。另外，这个名字的前两个英文
字母也是洛威尔英文名字的两个字首（冥王星的英文名为Pluto，
洛威尔的英文名是Percival Lowell——译注）。
冥王星的轨道计算出来以后，发现有许多地方出人意料。它
与太阳的距离并不像洛威尔和其他天文学家所预测的那么远。它
与太阳的平均距离只有5.9×l09公里，仅比海王星远30%。
还有，它的轨道偏心率是所有行星中最大的。冥王星离太阳
最远时为74亿公里（46亿英里），最近时仅有43．44亿公里（27
亿英里）。
冥王星的近日点比海王星实际上近了1600万公里（1000万英
里）。冥王星的公转周期是247．7年，但是其中约有20年的时间
比海王星更靠近太阳，而不是太阳系中最远的行星。碰巧，这个
现象在20世纪的最后20年中会出现一次，也就是说，现在冥王星
要比海王星更靠近太阳。
冥王星的轨道实际上并不与海王星的轨道交叉，但与其他行
星相比要倾斜得多。冥王星的轨道对地球轨道的倾斜角约是17.2°，
海王星仅稍有倾斜。所以，冥王星和海王星的轨道相交时，两者
与太阳的距离相等，但一个远在另一个的下方。两个行星间的距
离永远也不会少于24亿公里（15亿英里）。
最令人困惑的是冥王星出人意外的暗，这马上表明它不是一
个气体巨行星。如果它的体积近于天王星和海王星的话，它应该
比现在亮得多，初步推测它只有地球般大小。
即使这样似乎还是高估它了。1950年，柯伊伯设法使冥王星
呈现为一个小光盘；他测量了小光盘的直径以后，认为它的直径
只有5800公里（3600英里），比火星的直径小得多。一些天文学
家不大相信这个估计，但是1965年4月28日， 冥王星非常靠近一
颗微弱的恒星，但并不掩它。如果冥王星的体积比柯伊伯所预计
的大，那么它会使这颗恒星变得模糊。
于是，问题清楚了：冥王星非常小，它对天王星轨道的影响
用任何方式也察觉不到。如果有一个遥远的行星可以说明天王星
轨道的最后一点儿误差的话，那么这颗行星一定不是冥王星。
1955年，人们注意到，冥王星的亮度变化很有规律，每6.4天
反复一次。人们推测它每6.4天自转一周——自转周期特别长。水
星和金星的自转周期比冥王星更长一些，但它们靠近太阳，受到
太阳的潮汐作用的强烈影响。冥王星自转周期长究竟有什么理由
呢？
1978年6月22日的一项发现似乎提供了答案。 这一天，美国
天文学家克里斯蒂在仔细检查冥王星的照片时，发现其侧面有一
个明显的肿块。最后他断定冥王星有一颗卫星。它和冥王星非常
靠近，两者中心相距20,000公里（12,500英里）。在我们这么遥远
的距离观察，间隔小得看不出来，因此迟延了这么长的时间才发
现它。克里斯蒂将它命名为卡戎（中文名冥卫一），在希腊神话
中他是冥河上引渡亡魂通往冥府的船夫。
冥卫一每6.4天绕冥王星公转一周， 刚好是冥王星的自转周
期。这并不是巧合。这必定是冥王星和冥卫一之间的潮汐作用使
它们自转的速度互相减慢，直至始终保持同一面朝向对方。它们
现在绕着共同的重心旋转，就好像用万有引力吸引在一起的两半
哑铃一样。
这是惟一的哑铃式旋转的行星－卫星的组合体。就拿地球和
月球来说，虽然月球永远以同一面对着地球，但是地球至今尚未
慢到永远以同一面对着月球的程度，因为地球比月球大得多，所
以自转的速度减缓得很慢。如果地球和月球的大小差不多的话，
同样也会形成哑铃式的公转。
从冥王星和冥卫一彼此间的距离和公转的时间，可以推算出
这两颗星的总质量：原来仅有月球质量的1/8，比我们最少的估计
还要小得多。
从两者的亮度比较来推断，冥王星的直径大概只有2940公里
（1850英里）， 和7颗大卫星中最小的木卫二差不多；冥卫一的
直径有1200公里（750英里），和土星的土卫四差不多；
这两颗星的大小相差并不太大，冥王星的质量大约只有冥卫
一的10倍，而地球的质量是月球的81倍。这一大小的差别说明为
什么冥主星和冥卫一哑铃式地互相公转，而地球和月球却不那样。
冥王星和冥卫一是太阳系中最靠近的一颗“双行星”。直到1978
年人们才认为地球和月球也是一颗“双行星”。
火星轨道外的小行星群
在太阳系中，每一颗行星和太阳的距离都大约是前一颗的1．3
～2．0倍，惟一的例外就是第五颗木星和太阳的距离为第四颗火星
的3．4倍。
在天王星发现之后（此时新行星的可能性令人兴奋），天文学
家们对木星和火星之间的特大间隔感到迷惑不解。在这个间隔里会
不会有一颗行星，比方说，一颗第41/2行星，一颗一直未被发现的行
星呢？德国天文学家奥伯斯领导一个小组计划系统地搜寻这样一颗
行星。
当他们正在准备时，意大利天文学家皮亚齐在完全没有考虑新
行星的情况下观看天空，无意中看到了一个每天都在改变位置的天
体。从它移动的速度来估计，好像位于土星和火星之间；从它黯淡
的程度来看，它的体积必定非常小。发现的那一天是1801年的1月1
日，正好是一个新世纪的第一天。
德国数学家高斯根据皮亚齐的观察结果，成功地推算出了这个
天体的轨道：它确实是颗新行星，轨道在火星和木星的轨道之间，
恰好是使各个行星均匀分布所应该处的位置。因为皮亚齐的研究工
作是在意大利的西西里岛上进行的，所以他特别将这颗新行星命名
为刻瑞斯（中文名谷神星），罗马神话中古代意大利专司粮食的女
神刻瑞斯与西西里岛有特别密切的联系。
从它的亮度和距离来推算，谷神星的确非常小，比其他任何一
颗行星都小得多。最新的数字表明，它的直径大约是1000公里（620
英里），质量大概是月球的1/50，比起较大的卫星就小得更多了。
在火星和木星的间隔中似乎不可能只有谷神星一颗行星，因此
虽然皮亚齐发现了谷神星，奥伯斯仍继续搜寻。到了1807年，果不
其然，他在这一间隔里又发现了三颗行星。它们分别被命名为智神
星、婚神星和灶神星。其中最小的是婚神星，直径仅有97公里（60
英里）。
这些新行星非常小，即使用当时最好的望远镜观察，它们也显
现不出小光盘。它们一直是一些光点，就像恒星那样。所以W·赫
歇耳建议把它们叫做小行星，这个建议被采用了。
后来直到1845年，德国天文学家亨克才又发现了第五颗小行星，
命名为阿斯特赖亚（中文名义神星，即小行星5号）。此后，新的发
现接连不断。至今已经发现了1600多颗，每一颗都比第一个被发现
的谷神星小得多。它们几乎全都位于火星和木星的间隔之中，所以
这个区域现在被称为小行星带。
为什么会有这些小行星存在呢？早期， 当奥伯斯发现前4颗小
行星时，他主张，这些小行星是一颗爆炸了的行星所留下的残余碎
片。可是，其他的天文学家对这种可能性半信半疑。他们认为，这
些小行星很可能是一颗未形成的行星的前身。在其他的区域里，一
般的情形是，原始的星云物质逐渐聚合成星子（相当于小行星），
然后再慢慢聚合成单独的行星（最后聚合的那些星子会在行星表面
上留下环形山标志），但是在小行星带内，聚合永远不会超过星子
阶段。人们认为，这是附近巨大木星的摄动效应造成的。
到了1866年，己发现的众多小行星足以表明，它们在这个间隔
里的分布并不均匀。有些区域没有小行星的轨道。在平均距离太阳
37,000万公里（23,000万英里）、44,000万公里（27,500万英里）、
49,000万公里（30,500万英里）、54,700万公里（34,000万英里）的
地方没有小行星。美国天文学家柯克伍德1866年指出，在这些轨道
上，这些小行星绕太阳的公转周期是木星的公转周期的一个简单分
数。在这种情况下，木星对小行星所产生的摄动效应会非常大，迫
使在那里运行的小行星不是更靠近就是更远离太阳。这些柯克伍德
空隙更清楚他说明，木星影响广泛，而且能够阻止聚合。
1906年，德国天文学家M.沃尔夫发现588号小行星后， 进一步
弄清了木星和小行星之间更为密切的关系。 588号小行星之所以不
寻常，是因为它运行的速度出人意料的慢，因此，它距离太阳也必
定出人意料的远。实际上，它是目前我们所知道的最远的一颗小行
星。它以特洛伊战争中的希腊英雄阿基里斯的名字命名。（一般为
小行星取名时都是以女性的名字为主，只对那些具有特殊轨道的小
行星才赋予男性的名字）。
仔细的观察证明，阿基里斯是在木星的轨道上运行，而且还超
前木星60°。同一年的年底，又发现617号小行星， 也是在木星轨
道上，比木星落后60°。 617号小行星被命名为帕特罗克卢斯，在
荷马的史诗《伊利亚特》中，他是阿基里斯的朋友。后来发现这两
颗星附近又分别群集了许多小行星，所有这些小行星都以特洛伊战
争中的英雄人物来命名。木星、阿基里斯和帕特罗克卢斯是我们首
次发现的3个天体分别位于等边三角形的3个顶点上稳定运行的实际
例子。所以特别把这种状况称为特罗央位置，而这些小行星则称为
特罗央群小行星。阿基里斯及其星群在L-4位置、 而帕特罗克卢斯
及其星群则占L-5位置。
看上去像是被木星俘获的那些木星外层卫星，可能曾经一度是
特罗央群小行星。
而土星最外层的土卫十和海王星外层的海卫二想来也可能是被
俘获的卫星，这表明在木星以外的区域至少也存在着零零星星的小
行星。或许它们原来都在小行星带中，由于某种摄动，被迫外移，
终于被某个行星俘获。
例如，1920年，巴德发现了944号小行星，他称之为希达尔戈。
当计算出它的轨道以后，发现它远在木星以外运行， 公转周期为
13.7年，是小行星平均周期的3倍，甚至比木星的公转周期还长。
944号小行星的轨道偏心率高达0.66。在近日点时，它和太阳
仅相距30,600万公里（19,000万英里），所以它正好在小行星带内；
而在远日点时；和土星到太阳的距离差不多，高达144,000万公里
（89,500万英里）。但是，由于它的轨道倾斜很厉害，以至当它在
远日点时，它远在土星之下，因此没有被俘获的危险：然而在这
种抛得很远的轨道上运行的其他小行星，可能会更靠近土星；而
最终被土星或其他更外围的行星俘获。
难道没有一颗小行星因受引力摄动的影响永远在小行星带以
