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人物簡介

杰(jie)拉德(de)·彼得·柯伊(yi)伯（Gerard Kuiper，1905年12月7日(ri)—1973年12月23日(ri)），荷(he)裔美(mei)籍的天文學(xue)家，出生教育都(dou)在荷(he)蘭，他(ta)在1933年來(lai)到美(mei)國，1937年成為(wei)美(mei)國公(gong)民，是現代行星天文學(xue)之父，他(ta)的同事和學(xue)生都(dou)昵稱(cheng)他(ta)為(wei)“GPK”。

主要作品

提出問題

天(tian)文學(xue)家(jia)杰拉德－柯(ke)伊伯，他在(zai)1951年首先(xian)提(ti)出了(le)(le)在(zai)海(hai)王星(xing)(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)道之外(wai)可能(neng)存(cun)在(zai)一(yi)個由(you)冰物質運行(xing)其(qi)中的(de)(de)(de)(de)帶(dai)狀(zhuang)區域。他認為只(zhi)有(you)如此才(cai)能(neng)解釋(shi)關于(yu)短(duan)周期(qi)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)來源之謎：彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)每經過(guo)(guo)(guo)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)一(yi)次(ci)，都必然揮發(fa)(fa)掉許(xu)多表面物質，短(duan)周期(qi)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)僅(jin)僅(jin)只(zhi)有(you)幾年的(de)(de)(de)(de)周期(qi)，它們(men)頻繁地(di)經過(guo)(guo)(guo)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)附(fu)近(jin)，必然造成(cheng)(cheng)它們(men)的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命不(bu)會超過(guo)(guo)(guo)幾十萬(wan)年，相對于(yu)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)系(xi)幾十億年的(de)(de)(de)(de)壽(shou)命而(er)言，這(zhe)只(zhi)是(shi)(shi)(shi)短(duan)短(duan)的(de)(de)(de)(de)一(yi)瞬，因而(er)如果過(guo)(guo)(guo)去有(you)過(guo)(guo)(guo)這(zhe)類彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)話(hua)，它們(men)應該早就揮發(fa)(fa)消(xiao)亡(wang)了(le)(le)，卻仍在(zai)不(bu)斷地(di)發(fa)(fa)現有(you)新的(de)(de)(de)(de)短(duan)周期(qi)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。這(zhe)構成(cheng)(cheng)了(le)(le)一(yi)個難以(yi)解釋(shi)的(de)(de)(de)(de)短(duan)周期(qi)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)之謎。柯(ke)伊伯提(ti)出的(de)(de)(de)(de)解釋(shi)是(shi)(shi)(shi)：在(zai)冥王星(xing)(xing)(xing)(xing)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)區域中存(cun)在(zai)大量的(de)(de)(de)(de)暗彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)物質圍繞(rao)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)運動，他們(men)在(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)系(xi)開始(shi)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)時候就出現了(le)(le)，根據柯(ke)伊伯的(de)(de)(de)(de)計(ji)算，海(hai)王星(xing)(xing)(xing)(xing)軌(gui)(gui)道之外(wai)的(de)(de)(de)(de)原始(shi)微粒(li)，難以(yi)黏結(jie)組成(cheng)(cheng)一(yi)個足(zu)夠大的(de)(de)(de)(de)大行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，而(er)是(shi)(shi)(shi)形成(cheng)(cheng)了(le)(le)許(xu)多小(xiao)天(tian)體。這(zhe)些小(xiao)天(tian)體偶(ou)爾在(zai)外(wai)力(li)作用(yong)下脫(tuo)離了(le)(le)正常軌(gui)(gui)道而(er)進入內太(tai)(tai)(tai)陽(yang)系(xi)，就形成(cheng)(cheng)了(le)(le)短(duan)周期(qi)彗(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。

驗證理論

“柯(ke)伊伯帶”（Kuiper Belt）冥(ming)王星

2001年9月13日:距離地(di)球數十億(yi)公里(li)，遠在(zai)海(hai)王星(xing)軌(gui)道之(zhi)外，是(shi)一個寒冷(leng)漆(qi)黑的(de)(de)荒涼地(di)帶。地(di)球上如此明亮溫暖的(de)(de)太(tai)陽，在(zai)那里(li)卻僅僅只是(shi)天空中一顆最亮的(de)(de)星(xing)星(xing)而已。這一區域的(de)(de)溫度如此之(zhi)低(di)，以致九大行星(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(jing)常(chang)處于凍(dong)結的(de)(de)狀態。

從地球上觀測這(zhe)些冥王星(xing)(xing)的伴侶們，看(kan)起(qi)來都象是(shi)黑暗(an)的彗(hui)星(xing)(xing)。很難準確知道它(ta)們究竟是(shi)由什么(me)組成(cheng)的，因為它(ta)們都為一層黏糊糊的東西(xi)所覆(fu)蓋，可能是(shi)冰塊、巖(yan)石(shi)和塵埃的混合物。這(zhe)些天體(ti)大(da)多數與(yu)木星(xing)(xing)和火星(xing)(xing)之間的小行星(xing)(xing)大(da)小相仿，直(zhi)徑(jing)從幾公(gong)(gong)里(li)到幾百公(gong)(gong)里(li)，另有(you)少數一些的尺度達到了冥王星(xing)(xing)（直(zhi)徑(jing)2274公(gong)(gong)里(li)）的30%－50%，可能遲早有(you)一天還會發現與(yu)冥王星(xing)(xing)一樣大(da)的天體(ti)。

發現1992QB1天體(ti)

天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)把這(zhe)(zhe)(zhe)種天(tian)(tian)(tian)(tian)體稱為柯(ke)伊伯帶天(tian)(tian)(tian)(tian)體（KBO天(tian)(tian)(tian)(tian)體－－Kuiper Belt Objects），從(cong)20世紀30年(nian)代起，一(yi)(yi)(yi)些科學(xue)家(jia)就預言(yan)在海王星(xing)(xing)(xing)之外存在著(zhu)一(yi)(yi)(yi)個區域(yu)，這(zhe)(zhe)(zhe)個區域(yu)里(li)含有大量的(de)(de)小天(tian)(tian)(tian)(tian)體。美國天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)杰拉(la)德·柯(ke)伊伯在20世紀50年(nian)代提出這(zhe)(zhe)(zhe)個區域(yu)是(shi)短(duan)周期彗星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)來源。1992年(nian)，兩(liang)個不(bu)相信外太(tai)(tai)陽系(xi)完全為空(kong)的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)學(xue)家(jia)Dave Jewitt和(he)Jane Luu發現(xian)了第一(yi)(yi)(yi)個此類天(tian)(tian)(tian)(tian)體。從(cong)1987年(nian)開始，他們就在天(tian)(tian)(tian)(tian)空(kong)中(zhong)搜索海王星(xing)(xing)(xing)軌道(dao)外的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體，經過整整5年(nian)的(de)(de)時(shi)間(jian)，使用夏威夷(yi)大學(xue)的(de)(de)2.2米望遠(yuan)鏡，終于發現(xian)了他們的(de)(de)獵物一(yi)(yi)(yi)個距離太(tai)(tai)陽44天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)(wen)單位的(de)(de)紅色天(tian)(tian)(tian)(tian)體，這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)(yi)(yi)距離甚至比冥(ming)王星(xing)(xing)(xing)更遠(yuan)。它在星(xing)(xing)(xing)表中(zhong)的(de)(de)標(biao)準名(ming)稱是(shi)1992 QB1。

1992QB1。它直徑250km，距太陽41～48個(ge)(ge)天(tian)(tian)文單位，比(bi)冥王星(xing)還要遙遠。這個(ge)(ge)發現證實：在(zai)海王星(xing)的(de)(de)軌(gui)道外，冥王星(xing)并不是唯一(yi)(yi)(yi)較大(da)個(ge)(ge)頭的(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)。天(tian)(tian)文家們意識到，柯(ke)(ke)伊伯帶也(ye)許(xu)不僅僅只(zhi)是一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)假設，它也(ye)許(xu)真的(de)(de)存在(zai)著(zhu)。不久(jiu)，人們果然在(zai)海王星(xing)軌(gui)道和距太陽50個(ge)(ge)天(tian)(tian)文單位之間的(de)(de)地方發現了(le)越來越多(duo)的(de)(de)這類天(tian)(tian)體(ti)(ti)，到1999年(nian)(nian)7月份，這些(xie)天(tian)(tian)體(ti)(ti)的(de)(de)數量(liang)已經(jing)超(chao)過(guo)了(le)170，2001年(nian)(nian)達到400多(duo)個(ge)(ge)，2005年(nian)(nian)突破800個(ge)(ge)。但這些(xie)還只(zhi)是冰山(shan)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)角，科學家在(zai)2001年(nian)(nian)前(qian)后(hou)的(de)(de)估(gu)計是，柯(ke)(ke)伊伯帶中(zhong)直徑超(chao)過(guo)100km的(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)可(ke)能會有70000個(ge)(ge)，如果把(ba)它們的(de)(de)質量(liang)加在(zai)一(yi)(yi)(yi)起，可(ke)以組成一(yi)(yi)(yi)個(ge)(ge)地球質量(liang)1/10的(de)(de)大(da)行星(xing)。然而(er)估(gu)計是，那里的(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)多(duo)達數十億個(ge)(ge)，其(qi)中(zhong)直徑超(chao)過(guo)100km的(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)不少于(yu)35000個(ge)(ge)。這些(xie)在(zai)柯(ke)(ke)伊伯帶中(zhong)發現的(de)(de)天(tian)(tian)體(ti)(ti)通常被稱為柯(ke)(ke)伊伯帶天(tian)(tian)體(ti)(ti)，簡稱KBO。

從地球上觀測(ce)，很難準確地知道KBO究竟是由(you)什么組(zu)成的(de)，它們都為(wei)一層黏糊(hu)糊(hu)的(de)東西(xi)所覆(fu)蓋，很像(xiang)是冰塊、巖(yan)石和塵埃(ai)的(de)混合物。有些KBO并(bing)不小，其(qi)個頭(tou)接近冥(ming)(ming)王星乃至(zhi)超過了冥(ming)(ming)王星。

2000年(nian)11月，朱伊特他們又發(fa)現(xian)(xian)了(le)(le)距離太(tai)陽43個天(tian)文單(dan)位的(de)瓦魯(lu)(lu)那(nei)(nei)，它(ta)的(de)直徑(jing)為900km，已接近(jin)于(yu)最大的(de)小行(xing)星(xing)(xing)谷神星(xing)(xing)(直徑(jing)933km)，只(zhi)(zhi)比(bi)卡戎(rong)(直徑(jing)1200km)略(lve)小一(yi)(yi)點(dian)。當時一(yi)(yi)些科學(xue)(xue)家便認(ren)為，瓦魯(lu)(lu)那(nei)(nei)的(de)發(fa)現(xian)(xian)從某種程度上(shang)印(yin)證(zheng)了(le)(le)冥王(wang)星(xing)(xing)的(de)發(fa)現(xian)(xian)者克(ke)萊德·湯博的(de)觀點(dian)。克(ke)萊德發(fa)現(xian)(xian)了(le)(le)冥王(wang)星(xing)(xing)后，認(ren)為這一(yi)(yi)區域還有其他X行(xing)星(xing)(xing)可(ke)(ke)供發(fa)現(xian)(xian)。北亞利桑(sang)那(nei)(nei)大學(xue)(xue)的(de)史蒂芬(fen)·泰格勒說：“瓦魯(lu)(lu)那(nei)(nei)的(de)發(fa)現(xian)(xian)說明冥王(wang)星(xing)(xing)并不是唯一(yi)(yi)的(de)X行(xing)星(xing)(xing)，可(ke)(ke)能它(ta)只(zhi)(zhi)是幾個X行(xing)星(xing)(xing)中(zhong)的(de)一(yi)(yi)個。可(ke)(ke)以想象，比(bi)冥王(wang)星(xing)(xing)更(geng)遠、更(geng)大的(de)天(tian)體(ti)迄今(jin)仍然未(wei)被(bei)發(fa)現(xian)(xian)，原因很有可(ke)(ke)能是太(tai)陽的(de)照(zhao)光太(tai)弱或者它(ta)們的(de)表(biao)面太(tai)暗。”

泰格勒說(shuo)得沒錯，2001年8月24日，人們又有了新的(de)重大(da)發(fa)現，它叫2001 KX76，是由美(mei)國航天(tian)局支持(chi)的(de)“深度黃道搜索計劃”發(fa)現的(de)，其大(da)小約為1200km，很多報道稱它取(qu)代(dai)谷(gu)神星(xing)成為最大(da)的(de)小行(xing)星(xing)，但實(shi)際上2001 KX76距離太陽39個(ge)天(tian)文單位(wei)，不屬于小行(xing)星(xing)，而(er)是一顆KBO。

附錄：柯伊伯(bo)機(ji)載天文臺(tai)

柯(ke)伊伯(bo)機載(zai)天(tian)文臺是美國宇航局的(de)紅外(wai)觀(guan)測(ce)設備，基地(di)設在(zai)(zai)位于加州Moffett Field的(de)Ames研究中(zhong)(zhong)心。它(ta)是一架搭載(zai)在(zai)(zai)C-141A“運(yun)輸星”噴氣(qi)式運(yun)輸機上的(de)反射望(wang)遠(yuan)鏡，與探測(ce)氣(qi)球的(de)大(da)面積(ji)快速巡(xun)天(tian)互補，專(zhuan)用于對天(tian)體的(de)精(jing)密觀(guan)測(ce)。為了克服地(di)球大(da)氣(qi)層中(zhong)(zhong)水蒸(zheng)氣(qi)對紅外(wai)線(xian)的(de)吸收，柯(ke)伊伯(bo)機載(zai)天(tian)文臺要飛到同溫層以上才能進(jin)行觀(guan)測(ce)，這里空氣(qi)稀薄(bo)，水蒸(zheng)氣(qi)對紅外(wai)線(xian)的(de)吸收幾乎(hu)為零。從1974年春服役到1995年秋退役，它(ta)工作了21個年頭，總(zong)計飛行1400余次。

歷史背景

機(ji)載天(tian)文(wen)臺(tai)概(gai)念(nian)的提出要歸功于Frank Low等熱終于將科(ke)學儀器放到高空的科(ke)學家(jia)。由于地基紅(hong)外觀測的種種不便，再加上(shang)(shang)當(dang)時的條件限制(zhi)，發射(she)探測衛星難度頗大(da)，人們找到了這樣(yang)一(yi)種解(jie)決(jue)方法：如果(guo)能將儀器送上(shang)(shang)平(ping)流(liu)層，那么就可(ke)以大(da)大(da)減輕(qing)水(shui)蒸氣(qi)(qi)帶來的對紅(hong)外線的吸收，這是因為地球上(shang)(shang)98%的水(shui)蒸氣(qi)(qi)都分(fen)布在對流(liu)層。

柯伊伯(bo)機載(zai)(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)的望(wang)遠鏡系統由Owens-Illinois公司(si)設計，運載(zai)(zai)機則選擇了(le)洛克希(xi)德—馬丁(ding)公司(si)的C-141A戰略(lve)運輸機，其最大飛行高度(du)約14000米，空載(zai)(zai)續航能力超過10000公里。這也是世界上唯一一架民(min)用(yong)C-141A飛機。1973年，洛克希(xi)德公司(si)安裝(zhuang)了(le)機載(zai)(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)的望(wang)遠鏡艙。1974年，機載(zai)(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)投入(ru)使用(yong)。1975年5月21日，杰拉德·柯伊伯(bo)機載(zai)(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)被正式命名(ming)，此時柯伊伯(bo)已(yi)故去兩年。

飛行(xing)裝備---設(she)(she)立(li)柯伊伯(bo)機(ji)載天文臺(tai)的(de)目的(de)是(shi)(shi)為了(le)克服地(di)球(qiu)大氣層中水(shui)蒸氣對紅(hong)(hong)外線的(de)吸收，更好地(di)進行(xing)紅(hong)(hong)外天文觀測，其(qi)工作光(guang)譜范(fan)圍被安排在(zai)1至500微米(mi)。望(wang)遠鏡(jing)的(de)光(guang)學(xue)系統則(ze)采(cai)用了(le)傳統的(de)卡塞格林式(shi)設(she)(she)計，口徑36英寸（91.5厘米(mi)）。望(wang)遠鏡(jing)安裝在(zai)機(ji)身的(de)左上部，在(zai)飛行(xing)員座艙旁。與一般(ban)的(de)紅(hong)(hong)外望(wang)遠鏡(jing)一樣，它(ta)也(ye)設(she)(she)有冷卻系統，用液氮或其(qi)他低溫液體(ti)來(lai)保證(zheng)望(wang)遠鏡(jing)本身的(de)熱量(liang)不會影響觀測。探測器則(ze)是(shi)(shi)可以(yi)拆(chai)卸的(de)，每次飛行(xing)前，天文學(xue)家依自己的(de)需要安裝測試不同的(de)探測器。望(wang)遠鏡(jing)副鏡(jing)是(shi)(shi)振蕩式(shi)的(de)，可以(yi)前后運(yun)動以(yi)改變觀測視場。這(zhe)是(shi)(shi)為方便消(xiao)除圖象的(de)躁點而設(she)(she)計的(de)。

貢獻影響

在(zai)上世(shi)紀40年代(dai)，杰拉德·柯伊(yi)伯（Gerard Kuiper）提(ti)出一(yi)個(ge)新的(de)(de)理論，認為冥王星并不是(shi)一(yi)個(ge)毫(hao)無脈絡可尋的(de)(de)世(shi)界，而(er)是(shi)在(zai)一(yi)個(ge)“區(qu)域”內運行的(de)(de)一(yi)大群物體之中最亮的(de)(de)一(yi)個(ge)。此(ci)后，人們將柯伊(yi)伯理論中提(ti)到(dao)的(de)(de)這個(ge)“區(qu)域”稱為“柯伊(yi)伯帶”（Kuiper Belt）。

1965年，他利(li)用NASA的(de)(de)(de)Convair 990飛機(ji)進行了一(yi)次紅(hong)外觀測(ce)，探測(ce)了金星(xing)大(da)氣的(de)(de)(de)成(cheng)分，顯示了機(ji)載(zai)天文臺的(de)(de)(de)巨大(da)潛力。1968年，Frank Low用NASA的(de)(de)(de)Ames中心屬下(xia)一(yi)架利(li)爾噴(pen)氣（LearJet）飛機(ji)運(yun)載(zai)了一(yi)架口徑12英(ying)寸(cun)的(de)(de)(de)望遠鏡，成(cheng)功測(ce)量了木星(xing)和銀河星(xing)云的(de)(de)(de)紅(hong)外亮度。這些試驗(yan)給(gei)NASA的(de)(de)(de)科學家留下(xia)了很(hen)深的(de)(de)(de)印象，并最終促成(cheng)了柯伊伯機(ji)載(zai)天文臺的(de)(de)(de)誕生。