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人物簡介

杰拉德·彼得·柯伊伯(bo)（Gerard Kuiper，1905年12月7日—1973年12月23日），荷裔美籍的天文(wen)學家，出生教育(yu)都在荷蘭，他(ta)在1933年來到(dao)美國，1937年成(cheng)為(wei)美國公(gong)民，是現代行星(xing)天文(wen)學之父，他(ta)的同事和學生都昵(ni)稱(cheng)他(ta)為(wei)“GPK”。

主要作品

提出問題

天(tian)文學(xue)家杰拉德－柯(ke)伊伯，他(ta)在(zai)(zai)(zai)1951年(nian)首先提出(chu)了(le)在(zai)(zai)(zai)海(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)軌道(dao)之外可能存在(zai)(zai)(zai)一個(ge)由冰(bing)物質運行(xing)其中的(de)(de)(de)(de)帶狀區域(yu)。他(ta)認(ren)為(wei)只有如此才能解(jie)釋關于短周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)來(lai)源之謎(mi)：彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)每(mei)經(jing)過太(tai)陽一次(ci)，都必(bi)然揮發(fa)掉許多表面物質，短周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)僅(jin)僅(jin)只有幾(ji)年(nian)的(de)(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)，它們(men)頻(pin)繁(fan)地經(jing)過太(tai)陽附近，必(bi)然造成(cheng)(cheng)它們(men)的(de)(de)(de)(de)壽命不(bu)會超(chao)過幾(ji)十萬年(nian)，相對于太(tai)陽系(xi)幾(ji)十億年(nian)的(de)(de)(de)(de)壽命而言，這只是(shi)短短的(de)(de)(de)(de)一瞬，因而如果過去有過這類彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)話(hua)，它們(men)應該早就(jiu)揮發(fa)消亡了(le)，卻仍在(zai)(zai)(zai)不(bu)斷(duan)地發(fa)現(xian)有新的(de)(de)(de)(de)短周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)。這構成(cheng)(cheng)了(le)一個(ge)難(nan)以解(jie)釋的(de)(de)(de)(de)短周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)之謎(mi)。柯(ke)伊伯提出(chu)的(de)(de)(de)(de)解(jie)釋是(shi)：在(zai)(zai)(zai)冥(ming)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)區域(yu)中存在(zai)(zai)(zai)大量的(de)(de)(de)(de)暗(an)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)物質圍繞太(tai)陽運動(dong)，他(ta)們(men)在(zai)(zai)(zai)太(tai)陽系(xi)開始形成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)時候就(jiu)出(chu)現(xian)了(le)，根據柯(ke)伊伯的(de)(de)(de)(de)計算(suan)，海(hai)(hai)王(wang)(wang)星(xing)(xing)(xing)軌道(dao)之外的(de)(de)(de)(de)原始微粒，難(nan)以黏結組成(cheng)(cheng)一個(ge)足夠大的(de)(de)(de)(de)大行(xing)星(xing)(xing)(xing)，而是(shi)形成(cheng)(cheng)了(le)許多小(xiao)天(tian)體。這些小(xiao)天(tian)體偶爾在(zai)(zai)(zai)外力作用下(xia)脫離了(le)正常軌道(dao)而進入(ru)內太(tai)陽系(xi)，就(jiu)形成(cheng)(cheng)了(le)短周(zhou)(zhou)期(qi)(qi)彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)。

驗證理論

“柯(ke)伊伯帶”（Kuiper Belt）冥王星

2001年9月13日:距離地(di)球數十億公(gong)里，遠在海王(wang)(wang)星(xing)軌道之外，是一個(ge)寒冷漆黑的(de)荒涼地(di)帶。地(di)球上如此明亮(liang)溫暖的(de)太陽，在那里卻僅僅只(zhi)是天空中(zhong)一顆最亮(liang)的(de)星(xing)星(xing)而(er)已。這(zhe)一區域的(de)溫度如此之低，以致九大行星(xing)中(zhong)唯一位于(yu)這(zhe)一區域的(de)冥(ming)王(wang)(wang)星(xing)的(de)大氣都經常處于(yu)凍結的(de)狀態(tai)。

從地(di)球上(shang)觀測這(zhe)些(xie)冥(ming)(ming)王星的(de)伴侶(lv)們，看(kan)起來都象(xiang)是黑暗(an)的(de)彗星。很難準(zhun)確知道它們究竟(jing)是由什(shen)么組(zu)成的(de)，因為(wei)它們都為(wei)一(yi)(yi)(yi)層黏糊糊的(de)東西(xi)所覆蓋，可能(neng)是冰(bing)塊、巖石和(he)塵埃的(de)混(hun)合物。這(zhe)些(xie)天(tian)體(ti)大(da)多(duo)數(shu)與木星和(he)火(huo)星之(zhi)間的(de)小(xiao)行星大(da)小(xiao)相(xiang)仿，直(zhi)徑(jing)從幾公(gong)(gong)里(li)到(dao)幾百公(gong)(gong)里(li)，另有少數(shu)一(yi)(yi)(yi)些(xie)的(de)尺度達到(dao)了(le)冥(ming)(ming)王星（直(zhi)徑(jing)2274公(gong)(gong)里(li)）的(de)30%－50%，可能(neng)遲早有一(yi)(yi)(yi)天(tian)還會發現與冥(ming)(ming)王星一(yi)(yi)(yi)樣(yang)大(da)的(de)天(tian)體(ti)。

發現1992QB1天體

天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)(jia)把這種(zhong)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)稱為柯(ke)伊伯帶天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)（KBO天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)－－Kuiper Belt Objects），從20世紀(ji)30年(nian)(nian)代(dai)(dai)起，一(yi)些科(ke)學(xue)(xue)家(jia)(jia)就預(yu)言在(zai)海王(wang)星(xing)(xing)之外存在(zai)著一(yi)個區(qu)域，這個區(qu)域里含有大(da)量(liang)的(de)(de)小天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)。美國天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)(jia)杰拉德·柯(ke)伊伯在(zai)20世紀(ji)50年(nian)(nian)代(dai)(dai)提出這個區(qu)域是(shi)短(duan)周期(qi)彗星(xing)(xing)的(de)(de)來源。1992年(nian)(nian)，兩個不相信外太陽系完全為空的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)(jia)Dave Jewitt和Jane Luu發(fa)(fa)現(xian)了第(di)一(yi)個此類天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)。從1987年(nian)(nian)開始，他(ta)(ta)們就在(zai)天(tian)(tian)(tian)(tian)空中搜索海王(wang)星(xing)(xing)軌道外的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)，經過(guo)整(zheng)整(zheng)5年(nian)(nian)的(de)(de)時間，使用夏威夷(yi)大(da)學(xue)(xue)的(de)(de)2.2米望(wang)遠(yuan)鏡，終于發(fa)(fa)現(xian)了他(ta)(ta)們的(de)(de)獵物(wu)一(yi)個距(ju)離太陽44天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)單位的(de)(de)紅色天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)，這一(yi)距(ju)離甚至比冥王(wang)星(xing)(xing)更遠(yuan)。它在(zai)星(xing)(xing)表(biao)中的(de)(de)標準名稱是(shi)1992 QB1。

1992QB1。它(ta)直(zhi)徑250km，距太陽41～48個天(tian)文(wen)(wen)單(dan)位，比(bi)冥王(wang)星還(huan)要遙遠(yuan)。這(zhe)個發現證實(shi)：在(zai)(zai)(zai)海王(wang)星的(de)(de)(de)軌(gui)道外，冥王(wang)星并不(bu)是(shi)(shi)唯一(yi)較(jiao)大(da)個頭的(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)(ti)。天(tian)文(wen)(wen)家們(men)意識到，柯伊(yi)伯帶也許不(bu)僅(jin)僅(jin)只是(shi)(shi)一(yi)個假設，它(ta)也許真(zhen)的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)著。不(bu)久，人們(men)果然(ran)在(zai)(zai)(zai)海王(wang)星軌(gui)道和距太陽50個天(tian)文(wen)(wen)單(dan)位之(zhi)間的(de)(de)(de)地方發現了(le)(le)越(yue)來越(yue)多的(de)(de)(de)這(zhe)類(lei)天(tian)體(ti)(ti)(ti)，到1999年7月份，這(zhe)些天(tian)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量已經超過(guo)了(le)(le)170，2001年達到400多個，2005年突(tu)破800個。但(dan)這(zhe)些還(huan)只是(shi)(shi)冰山(shan)的(de)(de)(de)一(yi)角(jiao)，科(ke)學家在(zai)(zai)(zai)2001年前后的(de)(de)(de)估(gu)(gu)計是(shi)(shi)，柯伊(yi)伯帶中(zhong)直(zhi)徑超過(guo)100km的(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)(ti)可能會有70000個，如(ru)果把它(ta)們(men)的(de)(de)(de)質量加在(zai)(zai)(zai)一(yi)起(qi)，可以組成(cheng)一(yi)個地球(qiu)質量1/10的(de)(de)(de)大(da)行星。然(ran)而估(gu)(gu)計是(shi)(shi)，那里的(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)(ti)多達數(shu)(shu)十億個，其中(zhong)直(zhi)徑超過(guo)100km的(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)(ti)不(bu)少(shao)于35000個。這(zhe)些在(zai)(zai)(zai)柯伊(yi)伯帶中(zhong)發現的(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)(ti)通常被稱(cheng)為(wei)柯伊(yi)伯帶天(tian)體(ti)(ti)(ti)，簡稱(cheng)KBO。

從地球上觀測，很難準(zhun)確地知(zhi)道KBO究(jiu)竟是(shi)由什么組成的(de)，它們(men)都為一層黏糊糊的(de)東西所覆蓋，很像是(shi)冰(bing)塊、巖石和塵埃的(de)混合物。有些KBO并不小(xiao)，其(qi)個頭接近冥王星(xing)乃至超過了冥王星(xing)。

2000年(nian)11月，朱(zhu)伊特他們(men)又發(fa)(fa)現(xian)了距離太(tai)陽(yang)43個(ge)天文單位的(de)(de)(de)(de)(de)瓦魯那(nei)，它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)徑(jing)為900km，已接(jie)近于最大的(de)(de)(de)(de)(de)小行(xing)(xing)星(xing)谷神(shen)星(xing)(直(zhi)徑(jing)933km)，只(zhi)比(bi)卡戎(直(zhi)徑(jing)1200km)略小一點。當時一些科學(xue)家(jia)便(bian)認為，瓦魯那(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)從某(mou)種程度上(shang)印證了冥(ming)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)者(zhe)克萊(lai)德(de)(de)·湯(tang)博的(de)(de)(de)(de)(de)觀點。克萊(lai)德(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)了冥(ming)王(wang)星(xing)后，認為這一區域還(huan)有(you)其他X行(xing)(xing)星(xing)可(ke)供發(fa)(fa)現(xian)。北(bei)亞(ya)利桑那(nei)大學(xue)的(de)(de)(de)(de)(de)史蒂芬(fen)·泰格勒說(shuo)：“瓦魯那(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)說(shuo)明(ming)冥(ming)王(wang)星(xing)并不(bu)是唯一的(de)(de)(de)(de)(de)X行(xing)(xing)星(xing)，可(ke)能它(ta)只(zhi)是幾個(ge)X行(xing)(xing)星(xing)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)。可(ke)以想(xiang)象，比(bi)冥(ming)王(wang)星(xing)更遠(yuan)、更大的(de)(de)(de)(de)(de)天體迄今(jin)仍然未(wei)被發(fa)(fa)現(xian)，原因很有(you)可(ke)能是太(tai)陽(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)照光太(tai)弱或者(zhe)它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)表面太(tai)暗(an)。”

泰格(ge)勒說得沒錯，2001年8月24日，人們又有(you)了新的重大(da)發(fa)現，它叫(jiao)2001 KX76，是(shi)由(you)美國航天(tian)局支持的“深度黃道搜索計劃”發(fa)現的，其(qi)大(da)小(xiao)(xiao)約(yue)為(wei)1200km，很多報道稱它取代(dai)谷神(shen)星(xing)成為(wei)最大(da)的小(xiao)(xiao)行(xing)星(xing)，但實際(ji)上2001 KX76距(ju)離太陽39個天(tian)文單位，不(bu)屬于小(xiao)(xiao)行(xing)星(xing)，而是(shi)一顆KBO。

附錄(lu)：柯伊伯(bo)機載(zai)天文(wen)臺

柯(ke)伊伯機(ji)載(zai)天文臺(tai)是(shi)美國宇航局的(de)紅(hong)外觀測設備，基地設在(zai)位于加州Moffett Field的(de)Ames研究中心。它是(shi)一(yi)架搭載(zai)在(zai)C-141A“運輸(shu)星”噴氣(qi)式運輸(shu)機(ji)上的(de)反射(she)望遠鏡，與探測氣(qi)球的(de)大(da)面積快速巡天互補，專用于對(dui)天體的(de)精密觀測。為了克服(fu)地球大(da)氣(qi)層中水蒸氣(qi)對(dui)紅(hong)外線(xian)的(de)吸(xi)收，柯(ke)伊伯機(ji)載(zai)天文臺(tai)要(yao)飛(fei)到同溫層以上才能進(jin)行(xing)(xing)觀測，這里(li)空氣(qi)稀薄(bo)，水蒸氣(qi)對(dui)紅(hong)外線(xian)的(de)吸(xi)收幾乎為零。從1974年(nian)春服(fu)役到1995年(nian)秋退役，它工(gong)作了21個年(nian)頭(tou)，總計(ji)飛(fei)行(xing)(xing)1400余次。

歷史背景

機載天文臺概念的提出要(yao)歸功于Frank Low等熱終(zhong)于將(jiang)科(ke)學(xue)儀器(qi)放到(dao)高空的科(ke)學(xue)家(jia)。由(you)于地(di)基(ji)紅外(wai)觀(guan)測的種(zhong)種(zhong)不便，再加上當時的條(tiao)件(jian)限(xian)制(zhi)，發(fa)射探測衛(wei)星難度頗大，人們找到(dao)了(le)這(zhe)樣(yang)一(yi)種(zhong)解決方法(fa)：如(ru)果(guo)能將(jiang)儀器(qi)送(song)上平流(liu)層，那(nei)么就可(ke)以大大減輕水(shui)蒸(zheng)氣帶(dai)來的對紅外(wai)線(xian)的吸收，這(zhe)是因(yin)為地(di)球上98%的水(shui)蒸(zheng)氣都(dou)分布(bu)在對流(liu)層。

柯伊伯(bo)機載(zai)(zai)天(tian)文臺(tai)的(de)望遠鏡系統(tong)由(you)Owens-Illinois公司設計，運載(zai)(zai)機則選擇了(le)洛克(ke)希(xi)德(de)(de)—馬丁公司的(de)C-141A戰略運輸機，其最大飛行高度約14000米，空(kong)載(zai)(zai)續航(hang)能力(li)超過(guo)10000公里(li)。這也是(shi)世(shi)界上唯(wei)一一架民用C-141A飛機。1973年(nian)，洛克(ke)希(xi)德(de)(de)公司安(an)裝了(le)機載(zai)(zai)天(tian)文臺(tai)的(de)望遠鏡艙。1974年(nian)，機載(zai)(zai)天(tian)文臺(tai)投入使用。1975年(nian)5月21日，杰(jie)拉德(de)(de)·柯伊伯(bo)機載(zai)(zai)天(tian)文臺(tai)被正(zheng)式命名，此時(shi)柯伊伯(bo)已故(gu)去兩年(nian)。

飛(fei)行(xing)裝備---設立(li)柯伊伯機載(zai)天文(wen)臺(tai)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是為了克(ke)服(fu)地球大氣層中水蒸氣對紅(hong)外線(xian)的(de)(de)(de)吸收，更(geng)好地進行(xing)紅(hong)外天文(wen)觀測(ce)，其(qi)工(gong)作光(guang)譜(pu)范圍被安排在(zai)1至500微米(mi)。望(wang)(wang)遠鏡的(de)(de)(de)光(guang)學(xue)系(xi)統(tong)(tong)則采用了傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)卡(ka)塞格(ge)林(lin)式設計，口徑36英寸（91.5厘(li)米(mi)）。望(wang)(wang)遠鏡安裝在(zai)機身的(de)(de)(de)左上(shang)部，在(zai)飛(fei)行(xing)員座艙旁。與一般的(de)(de)(de)紅(hong)外望(wang)(wang)遠鏡一樣，它也設有冷卻系(xi)統(tong)(tong)，用液氮或其(qi)他低溫液體來(lai)保證(zheng)望(wang)(wang)遠鏡本身的(de)(de)(de)熱量不(bu)會(hui)影響觀測(ce)。探測(ce)器則是可以拆(chai)卸的(de)(de)(de)，每(mei)次飛(fei)行(xing)前，天文(wen)學(xue)家依自(zi)己的(de)(de)(de)需要安裝測(ce)試不(bu)同的(de)(de)(de)探測(ce)器。望(wang)(wang)遠鏡副鏡是振(zhen)蕩式的(de)(de)(de)，可以前后運動(dong)以改變(bian)觀測(ce)視場。這(zhe)是為方便消除圖象的(de)(de)(de)躁點而設計的(de)(de)(de)。

貢獻影響

在(zai)上(shang)世(shi)(shi)紀40年代，杰拉德·柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)（Gerard Kuiper）提(ti)出(chu)一(yi)個新的理(li)論(lun)，認為(wei)冥王星(xing)并不是(shi)一(yi)個毫無脈絡可(ke)尋的世(shi)(shi)界，而是(shi)在(zai)一(yi)個“區域”內運行的一(yi)大群物體之中最亮的一(yi)個。此后，人們將柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)理(li)論(lun)中提(ti)到的這(zhe)個“區域”稱(cheng)為(wei)“柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)帶”（Kuiper Belt）。

1965年(nian)，他利(li)用NASA的(de)(de)(de)Convair 990飛機進行(xing)了(le)(le)一(yi)次紅(hong)外觀測(ce)，探(tan)測(ce)了(le)(le)金星(xing)大氣(qi)的(de)(de)(de)成分，顯(xian)示了(le)(le)機載(zai)天文臺的(de)(de)(de)巨大潛力。1968年(nian)，Frank Low用NASA的(de)(de)(de)Ames中心(xin)屬下一(yi)架利(li)爾噴(pen)氣(qi)（LearJet）飛機運載(zai)了(le)(le)一(yi)架口徑(jing)12英寸的(de)(de)(de)望遠鏡，成功測(ce)量了(le)(le)木星(xing)和(he)銀河星(xing)云的(de)(de)(de)紅(hong)外亮度。這些試驗給NASA的(de)(de)(de)科學家留(liu)下了(le)(le)很深的(de)(de)(de)印象，并最終促成了(le)(le)柯(ke)伊(yi)伯機載(zai)天文臺的(de)(de)(de)誕(dan)生。