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人物簡介

杰(jie)拉德·彼得(de)·柯伊伯（Gerard Kuiper，1905年(nian)12月7日(ri)—1973年(nian)12月23日(ri)），荷(he)裔(yi)美(mei)籍的天(tian)文(wen)學(xue)家，出(chu)生教(jiao)育(yu)都(dou)在荷(he)蘭，他在1933年(nian)來(lai)到美(mei)國(guo)，1937年(nian)成為美(mei)國(guo)公民，是現代行星天(tian)文(wen)學(xue)之父，他的同(tong)事和(he)學(xue)生都(dou)昵稱他為“GPK”。

主要作品

提出問題

天(tian)文(wen)學家(jia)杰拉(la)德－柯(ke)伊伯(bo)(bo)，他在(zai)1951年(nian)(nian)(nian)(nian)首先提出(chu)(chu)了(le)(le)(le)(le)在(zai)海(hai)王星(xing)(xing)軌道之(zhi)(zhi)外(wai)可能存在(zai)一(yi)個(ge)由冰物質運行其中(zhong)的(de)(de)(de)(de)帶狀區(qu)域。他認為只有(you)如此才能解釋(shi)關于(yu)短(duan)(duan)(duan)周期彗(hui)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)來源之(zhi)(zhi)謎：彗(hui)星(xing)(xing)每經過太(tai)(tai)陽(yang)(yang)一(yi)次，都(dou)必然(ran)揮發掉許(xu)(xu)多表面物質，短(duan)(duan)(duan)周期彗(hui)星(xing)(xing)僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)只有(you)幾(ji)(ji)年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)周期，它(ta)們頻(pin)繁地經過太(tai)(tai)陽(yang)(yang)附近(jin)，必然(ran)造成(cheng)它(ta)們的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命不(bu)(bu)會(hui)超過幾(ji)(ji)十(shi)萬年(nian)(nian)(nian)(nian)，相對(dui)于(yu)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)幾(ji)(ji)十(shi)億年(nian)(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命而言，這(zhe)只是(shi)短(duan)(duan)(duan)短(duan)(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)一(yi)瞬，因而如果過去有(you)過這(zhe)類彗(hui)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)話，它(ta)們應該早就揮發消亡了(le)(le)(le)(le)，卻仍在(zai)不(bu)(bu)斷地發現有(you)新的(de)(de)(de)(de)短(duan)(duan)(duan)周期彗(hui)星(xing)(xing)。這(zhe)構(gou)成(cheng)了(le)(le)(le)(le)一(yi)個(ge)難(nan)以(yi)解釋(shi)的(de)(de)(de)(de)短(duan)(duan)(duan)周期彗(hui)星(xing)(xing)之(zhi)(zhi)謎。柯(ke)伊伯(bo)(bo)提出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)解釋(shi)是(shi)：在(zai)冥王星(xing)(xing)運行的(de)(de)(de)(de)區(qu)域中(zhong)存在(zai)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)暗彗(hui)星(xing)(xing)物質圍繞太(tai)(tai)陽(yang)(yang)運動，他們在(zai)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)開(kai)始形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)時(shi)候就出(chu)(chu)現了(le)(le)(le)(le)，根據柯(ke)伊伯(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)計算，海(hai)王星(xing)(xing)軌道之(zhi)(zhi)外(wai)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)始微粒，難(nan)以(yi)黏結組成(cheng)一(yi)個(ge)足夠(gou)大(da)的(de)(de)(de)(de)大(da)行星(xing)(xing)，而是(shi)形(xing)成(cheng)了(le)(le)(le)(le)許(xu)(xu)多小天(tian)體。這(zhe)些小天(tian)體偶爾在(zai)外(wai)力作(zuo)用下脫(tuo)離了(le)(le)(le)(le)正常(chang)軌道而進入內太(tai)(tai)陽(yang)(yang)系(xi)，就形(xing)成(cheng)了(le)(le)(le)(le)短(duan)(duan)(duan)周期彗(hui)星(xing)(xing)。

驗證理論

“柯伊伯帶”（Kuiper Belt）冥王星

2001年9月(yue)13日:距離地(di)球數十(shi)億公(gong)里(li)，遠在海王星(xing)軌道之外(wai)，是(shi)一個寒冷漆黑的(de)(de)荒涼地(di)帶。地(di)球上如此(ci)明亮溫暖的(de)(de)太陽(yang)，在那里(li)卻僅(jin)僅(jin)只是(shi)天空(kong)中一顆最亮的(de)(de)星(xing)星(xing)而已。這一區域的(de)(de)溫度如此(ci)之低，以致(zhi)九(jiu)大行星(xing)中唯一位于這一區域的(de)(de)冥王星(xing)的(de)(de)大氣都(dou)經常處(chu)于凍結的(de)(de)狀態。

從地球上觀測這(zhe)些冥(ming)王星(xing)(xing)的(de)(de)伴(ban)侶們，看起來(lai)都象是(shi)(shi)黑暗的(de)(de)彗(hui)星(xing)(xing)。很難(nan)準確知(zhi)道(dao)它們究竟是(shi)(shi)由什(shen)么組成的(de)(de)，因為它們都為一(yi)(yi)層黏糊糊的(de)(de)東西所覆蓋，可(ke)能(neng)(neng)是(shi)(shi)冰塊、巖石和塵埃的(de)(de)混合(he)物。這(zhe)些天體大多數(shu)與(yu)木星(xing)(xing)和火星(xing)(xing)之(zhi)間的(de)(de)小(xiao)行(xing)星(xing)(xing)大小(xiao)相仿，直徑(jing)從幾公里到(dao)幾百公里，另有(you)少數(shu)一(yi)(yi)些的(de)(de)尺度達到(dao)了(le)冥(ming)王星(xing)(xing)（直徑(jing)2274公里）的(de)(de)30%－50%，可(ke)能(neng)(neng)遲早有(you)一(yi)(yi)天還(huan)會發現與(yu)冥(ming)王星(xing)(xing)一(yi)(yi)樣(yang)大的(de)(de)天體。

發現(xian)1992QB1天體

天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)(xue)家把(ba)這種(zhong)天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)稱為柯伊伯帶天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)（KBO天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)－－Kuiper Belt Objects），從(cong)(cong)20世(shi)紀(ji)30年代(dai)起，一些科學(xue)(xue)家就預言在(zai)(zai)海王星(xing)(xing)之外(wai)存在(zai)(zai)著一個區(qu)域(yu)，這個區(qu)域(yu)里含有大量的(de)小(xiao)天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。美國天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)(xue)家杰(jie)拉德·柯伊伯在(zai)(zai)20世(shi)紀(ji)50年代(dai)提出(chu)這個區(qu)域(yu)是(shi)(shi)短(duan)周(zhou)期彗(hui)星(xing)(xing)的(de)來源。1992年，兩個不相信外(wai)太陽系完全為空(kong)的(de)天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)(xue)家Dave Jewitt和Jane Luu發(fa)現了(le)第一個此類天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。從(cong)(cong)1987年開始，他(ta)們就在(zai)(zai)天(tian)(tian)(tian)空(kong)中(zhong)搜索海王星(xing)(xing)軌道外(wai)的(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，經過整(zheng)整(zheng)5年的(de)時間，使用夏威夷大學(xue)(xue)的(de)2.2米望(wang)遠(yuan)鏡，終于發(fa)現了(le)他(ta)們的(de)獵物一個距(ju)離太陽44天(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)單位的(de)紅色(se)天(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，這一距(ju)離甚至比冥王星(xing)(xing)更遠(yuan)。它在(zai)(zai)星(xing)(xing)表中(zhong)的(de)標準名稱是(shi)(shi)1992 QB1。

1992QB1。它直徑250km，距太(tai)陽41～48個(ge)天(tian)(tian)文單位(wei)，比(bi)冥王星(xing)還(huan)要(yao)遙遠(yuan)。這(zhe)個(ge)發(fa)(fa)現證實：在海王星(xing)的軌(gui)道(dao)外(wai)，冥王星(xing)并不是(shi)唯一(yi)(yi)較大個(ge)頭(tou)的天(tian)(tian)體(ti)(ti)。天(tian)(tian)文家們(men)意(yi)識到，柯(ke)伊伯(bo)(bo)(bo)帶(dai)也(ye)許(xu)不僅(jin)僅(jin)只是(shi)一(yi)(yi)個(ge)假(jia)設(she)，它也(ye)許(xu)真的存在著(zhu)。不久，人們(men)果(guo)然在海王星(xing)軌(gui)道(dao)和距太(tai)陽50個(ge)天(tian)(tian)文單位(wei)之間的地方發(fa)(fa)現了越來越多的這(zhe)類天(tian)(tian)體(ti)(ti)，到1999年(nian)7月份，這(zhe)些(xie)天(tian)(tian)體(ti)(ti)的數量已經超(chao)過(guo)了170，2001年(nian)達(da)到400多個(ge)，2005年(nian)突破800個(ge)。但這(zhe)些(xie)還(huan)只是(shi)冰(bing)山的一(yi)(yi)角，科學家在2001年(nian)前后的估計是(shi)，柯(ke)伊伯(bo)(bo)(bo)帶(dai)中直徑超(chao)過(guo)100km的天(tian)(tian)體(ti)(ti)可(ke)能會有70000個(ge)，如果(guo)把(ba)它們(men)的質(zhi)量加在一(yi)(yi)起，可(ke)以組成(cheng)一(yi)(yi)個(ge)地球質(zhi)量1/10的大行星(xing)。然而估計是(shi)，那里(li)的天(tian)(tian)體(ti)(ti)多達(da)數十億個(ge)，其(qi)中直徑超(chao)過(guo)100km的天(tian)(tian)體(ti)(ti)不少于35000個(ge)。這(zhe)些(xie)在柯(ke)伊伯(bo)(bo)(bo)帶(dai)中發(fa)(fa)現的天(tian)(tian)體(ti)(ti)通常被(bei)稱為柯(ke)伊伯(bo)(bo)(bo)帶(dai)天(tian)(tian)體(ti)(ti)，簡稱KBO。

從地(di)球上觀(guan)測，很難準確(que)地(di)知(zhi)道(dao)KBO究竟是由什么(me)組成的，它(ta)們都為(wei)一層黏糊(hu)糊(hu)的東(dong)西所覆蓋，很像(xiang)是冰塊、巖石和塵埃(ai)的混合物。有些(xie)KBO并不(bu)小，其(qi)個頭接(jie)近冥(ming)王(wang)星(xing)乃至超(chao)過了冥(ming)王(wang)星(xing)。

2000年11月，朱(zhu)伊特他們又發現(xian)(xian)了距離(li)太(tai)陽(yang)43個天(tian)(tian)文單(dan)位的(de)(de)(de)瓦(wa)魯(lu)(lu)那(nei)，它的(de)(de)(de)直(zhi)徑為900km，已接近于最大(da)的(de)(de)(de)小行(xing)(xing)星(xing)谷神星(xing)(直(zhi)徑933km)，只(zhi)比卡戎(直(zhi)徑1200km)略小一(yi)點(dian)。當(dang)時一(yi)些科(ke)學家便認為，瓦(wa)魯(lu)(lu)那(nei)的(de)(de)(de)發現(xian)(xian)從某種程度上印證了冥(ming)王星(xing)的(de)(de)(de)發現(xian)(xian)者克(ke)萊德·湯(tang)博的(de)(de)(de)觀點(dian)。克(ke)萊德發現(xian)(xian)了冥(ming)王星(xing)后，認為這一(yi)區域(yu)還有(you)其他X行(xing)(xing)星(xing)可供發現(xian)(xian)。北亞利桑那(nei)大(da)學的(de)(de)(de)史蒂芬·泰格(ge)勒說：“瓦(wa)魯(lu)(lu)那(nei)的(de)(de)(de)發現(xian)(xian)說明冥(ming)王星(xing)并(bing)不是唯(wei)一(yi)的(de)(de)(de)X行(xing)(xing)星(xing)，可能它只(zhi)是幾個X行(xing)(xing)星(xing)中的(de)(de)(de)一(yi)個。可以想(xiang)象(xiang)，比冥(ming)王星(xing)更遠、更大(da)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)迄今仍然未被發現(xian)(xian)，原因很有(you)可能是太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)照光太(tai)弱或(huo)者它們的(de)(de)(de)表面(mian)太(tai)暗。”

泰(tai)格勒(le)說(shuo)得(de)沒(mei)錯，2001年8月(yue)24日，人們又有了(le)新的重(zhong)大發現(xian)，它叫2001 KX76，是(shi)由美國航天局支持的“深度黃道搜索計劃”發現(xian)的，其大小約(yue)為1200km，很多報道稱(cheng)它取代谷神星(xing)成(cheng)為最大的小行(xing)星(xing)，但實際上2001 KX76距離太陽39個天文單(dan)位，不屬(shu)于小行(xing)星(xing)，而(er)是(shi)一顆(ke)KBO。

附錄：柯伊伯機(ji)載天文(wen)臺

柯(ke)伊伯(bo)(bo)機(ji)載(zai)(zai)天(tian)(tian)文臺是(shi)美國(guo)宇航局的(de)紅(hong)外(wai)觀(guan)測(ce)設備，基地設在位于加(jia)州Moffett Field的(de)Ames研究中心。它是(shi)一(yi)架搭(da)載(zai)(zai)在C-141A“運輸星(xing)”噴(pen)氣(qi)(qi)式運輸機(ji)上(shang)的(de)反射望遠鏡(jing)，與探測(ce)氣(qi)(qi)球的(de)大(da)面積(ji)快(kuai)速巡天(tian)(tian)互補，專用于對(dui)天(tian)(tian)體的(de)精密觀(guan)測(ce)。為了(le)(le)克服(fu)地球大(da)氣(qi)(qi)層中水(shui)蒸氣(qi)(qi)對(dui)紅(hong)外(wai)線的(de)吸收(shou)，柯(ke)伊伯(bo)(bo)機(ji)載(zai)(zai)天(tian)(tian)文臺要飛(fei)(fei)到(dao)同溫(wen)層以上(shang)才能(neng)進行(xing)觀(guan)測(ce)，這里空氣(qi)(qi)稀薄，水(shui)蒸氣(qi)(qi)對(dui)紅(hong)外(wai)線的(de)吸收(shou)幾(ji)乎為零。從1974年春服(fu)役到(dao)1995年秋退(tui)役，它工作(zuo)了(le)(le)21個年頭，總計飛(fei)(fei)行(xing)1400余次。

歷史背景

機載天文(wen)臺概(gai)念的(de)(de)提出要歸功于(yu)Frank Low等熱終于(yu)將科(ke)學儀器放到(dao)(dao)高空的(de)(de)科(ke)學家。由于(yu)地基紅(hong)外觀(guan)測的(de)(de)種(zhong)種(zhong)不(bu)便，再加上(shang)當(dang)時的(de)(de)條件限制，發射(she)探(tan)測衛星難度頗大(da)，人(ren)們找到(dao)(dao)了這樣一種(zhong)解決方法：如果能將儀器送上(shang)平(ping)流(liu)層，那么就可以(yi)大(da)大(da)減輕(qing)水蒸氣帶來的(de)(de)對紅(hong)外線的(de)(de)吸(xi)收，這是因為地球上(shang)98%的(de)(de)水蒸氣都分布在對流(liu)層。

柯(ke)伊(yi)(yi)(yi)伯機載(zai)(zai)(zai)天文(wen)臺(tai)(tai)的望(wang)遠(yuan)鏡系統(tong)由Owens-Illinois公司設計，運載(zai)(zai)(zai)機則選擇了洛克(ke)(ke)希(xi)德—馬丁公司的C-141A戰(zhan)略運輸機，其最(zui)大飛行高(gao)度約14000米，空載(zai)(zai)(zai)續(xu)航能力超過(guo)10000公里。這也是世界上唯一(yi)一(yi)架民用(yong)(yong)C-141A飛機。1973年(nian)，洛克(ke)(ke)希(xi)德公司安裝了機載(zai)(zai)(zai)天文(wen)臺(tai)(tai)的望(wang)遠(yuan)鏡艙(cang)。1974年(nian)，機載(zai)(zai)(zai)天文(wen)臺(tai)(tai)投入(ru)使用(yong)(yong)。1975年(nian)5月21日，杰(jie)拉德·柯(ke)伊(yi)(yi)(yi)伯機載(zai)(zai)(zai)天文(wen)臺(tai)(tai)被(bei)正式命名，此時柯(ke)伊(yi)(yi)(yi)伯已故去兩年(nian)。

飛(fei)行裝備---設(she)立(li)柯伊伯機(ji)載天文臺的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)為了克服地球(qiu)大(da)氣(qi)層中水蒸(zheng)氣(qi)對紅外(wai)線的(de)(de)吸收，更好(hao)地進行紅外(wai)天文觀(guan)(guan)測(ce)，其(qi)工作光(guang)譜范圍被安排在1至500微米(mi)。望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)(de)光(guang)學系統則采用了傳統的(de)(de)卡塞格林式設(she)計(ji)，口徑36英寸（91.5厘(li)米(mi)）。望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)安裝在機(ji)身的(de)(de)左上(shang)部，在飛(fei)行員座艙旁。與一般(ban)的(de)(de)紅外(wai)望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)一樣，它(ta)也設(she)有冷卻系統，用液(ye)氮或其(qi)他低溫(wen)液(ye)體來保證望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)本身的(de)(de)熱量不(bu)(bu)會影響觀(guan)(guan)測(ce)。探測(ce)器則是(shi)可以拆(chai)卸(xie)的(de)(de)，每(mei)次飛(fei)行前，天文學家(jia)依自(zi)己的(de)(de)需要(yao)安裝測(ce)試不(bu)(bu)同的(de)(de)探測(ce)器。望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)副鏡(jing)是(shi)振(zhen)蕩(dang)式的(de)(de)，可以前后運動(dong)以改變(bian)觀(guan)(guan)測(ce)視(shi)場。這是(shi)為方(fang)便消除圖象的(de)(de)躁點而設(she)計(ji)的(de)(de)。

貢獻影響

在上(shang)世紀40年(nian)代，杰(jie)拉德·柯(ke)伊(yi)(yi)伯（Gerard Kuiper）提(ti)出一個(ge)(ge)新的(de)(de)理論，認(ren)為冥王(wang)星(xing)并不是(shi)一個(ge)(ge)毫無脈絡可尋的(de)(de)世界，而(er)是(shi)在一個(ge)(ge)“區域”內運行的(de)(de)一大群物體(ti)之(zhi)中最亮(liang)的(de)(de)一個(ge)(ge)。此后，人們將(jiang)柯(ke)伊(yi)(yi)伯理論中提(ti)到的(de)(de)這個(ge)(ge)“區域”稱為“柯(ke)伊(yi)(yi)伯帶”（Kuiper Belt）。

1965年，他利(li)用NASA的(de)Convair 990飛(fei)機(ji)進(jin)行(xing)了(le)一次紅外觀測，探測了(le)金星(xing)大氣(qi)的(de)成(cheng)(cheng)分，顯示了(le)機(ji)載(zai)天(tian)文臺的(de)巨大潛力。1968年，Frank Low用NASA的(de)Ames中心屬下(xia)一架(jia)(jia)利(li)爾噴氣(qi)（LearJet）飛(fei)機(ji)運載(zai)了(le)一架(jia)(jia)口徑12英寸的(de)望(wang)遠鏡，成(cheng)(cheng)功測量(liang)了(le)木星(xing)和銀(yin)河星(xing)云的(de)紅外亮(liang)度(du)。這些試驗給NASA的(de)科學家留下(xia)了(le)很深的(de)印象，并最終促成(cheng)(cheng)了(le)柯伊伯機(ji)載(zai)天(tian)文臺的(de)誕生(sheng)。