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人物簡介

杰(jie)拉(la)德(de)·彼得·柯伊伯（Gerard Kuiper，1905年(nian)12月(yue)7日—1973年(nian)12月(yue)23日），荷裔美籍的天文學家，出生教(jiao)育都在荷蘭，他(ta)在1933年(nian)來到美國，1937年(nian)成為(wei)美國公民，是現代行(xing)星天文學之父，他(ta)的同事和學生都昵稱他(ta)為(wei)“GPK”。

主要作品

提出問題

天文學家杰拉德－柯伊(yi)伯(bo)，他在1951年首先(xian)提出(chu)了(le)在海王(wang)星(xing)軌道(dao)(dao)之(zhi)外可能(neng)存在一(yi)個由冰物(wu)(wu)質(zhi)運行(xing)其中的(de)(de)(de)(de)(de)帶狀區域(yu)。他認為只(zhi)有(you)如此才能(neng)解釋關于短周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(qi)彗(hui)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)來源之(zhi)謎：彗(hui)星(xing)每(mei)經(jing)過(guo)太陽(yang)(yang)(yang)一(yi)次(ci)，都必(bi)然揮發(fa)掉許(xu)多(duo)表面物(wu)(wu)質(zhi)，短周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(qi)彗(hui)星(xing)僅僅只(zhi)有(you)幾年的(de)(de)(de)(de)(de)周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(qi)，它(ta)們頻(pin)繁地經(jing)過(guo)太陽(yang)(yang)(yang)附近，必(bi)然造成(cheng)(cheng)(cheng)它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)壽命不會超過(guo)幾十萬年，相對(dui)于太陽(yang)(yang)(yang)系幾十億(yi)年的(de)(de)(de)(de)(de)壽命而(er)言，這(zhe)只(zhi)是(shi)短短的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)瞬，因而(er)如果過(guo)去有(you)過(guo)這(zhe)類彗(hui)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)話，它(ta)們應該早就揮發(fa)消(xiao)亡了(le)，卻仍在不斷地發(fa)現(xian)有(you)新的(de)(de)(de)(de)(de)短周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(qi)彗(hui)星(xing)。這(zhe)構成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)一(yi)個難以(yi)解釋的(de)(de)(de)(de)(de)短周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(qi)彗(hui)星(xing)之(zhi)謎。柯伊(yi)伯(bo)提出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)解釋是(shi)：在冥王(wang)星(xing)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)區域(yu)中存在大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)暗彗(hui)星(xing)物(wu)(wu)質(zhi)圍繞太陽(yang)(yang)(yang)運動，他們在太陽(yang)(yang)(yang)系開始形成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)時候就出(chu)現(xian)了(le)，根據柯伊(yi)伯(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)算，海王(wang)星(xing)軌道(dao)(dao)之(zhi)外的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)始微粒，難以(yi)黏結組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)一(yi)個足夠大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)行(xing)星(xing)，而(er)是(shi)形成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)許(xu)多(duo)小天體。這(zhe)些小天體偶爾在外力作(zuo)用下脫(tuo)離了(le)正常軌道(dao)(dao)而(er)進入(ru)內太陽(yang)(yang)(yang)系，就形成(cheng)(cheng)(cheng)了(le)短周(zhou)(zhou)(zhou)期(qi)(qi)(qi)彗(hui)星(xing)。

驗證理論

“柯伊(yi)伯(bo)帶”（Kuiper Belt）冥王星(xing)

2001年9月13日:距離(li)地球(qiu)數十億公里(li)，遠(yuan)在海(hai)王星軌道之外，是(shi)一個(ge)寒冷漆黑(hei)的(de)(de)荒涼地帶。地球(qiu)上(shang)如此明亮溫暖的(de)(de)太陽(yang)，在那里(li)卻僅僅只(zhi)是(shi)天空中一顆最亮的(de)(de)星星而已。這一區域的(de)(de)溫度如此之低，以致九大(da)行(xing)星中唯一位于(yu)這一區域的(de)(de)冥王星的(de)(de)大(da)氣都經常處于(yu)凍結的(de)(de)狀態。

從(cong)地球上觀測這些(xie)(xie)冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)的(de)(de)伴(ban)侶們，看起來都象是黑暗(an)的(de)(de)彗星(xing)(xing)。很難準(zhun)確(que)知道它們究竟是由什么組(zu)成的(de)(de)，因為(wei)它們都為(wei)一(yi)層黏糊糊的(de)(de)東西所覆蓋，可能(neng)是冰塊(kuai)、巖石和(he)塵埃(ai)的(de)(de)混合物。這些(xie)(xie)天體大多(duo)數與(yu)木(mu)星(xing)(xing)和(he)火(huo)星(xing)(xing)之間的(de)(de)小行星(xing)(xing)大小相仿，直徑從(cong)幾(ji)公里到(dao)幾(ji)百(bai)公里，另(ling)有少數一(yi)些(xie)(xie)的(de)(de)尺(chi)度達(da)到(dao)了冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)（直徑2274公里）的(de)(de)30%－50%，可能(neng)遲早(zao)有一(yi)天還(huan)會(hui)發(fa)現與(yu)冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)一(yi)樣大的(de)(de)天體。

發現(xian)1992QB1天(tian)體

天(tian)(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)把這種天(tian)(tian)(tian)體稱為柯(ke)伊伯帶天(tian)(tian)(tian)體（KBO天(tian)(tian)(tian)體－－Kuiper Belt Objects），從20世紀30年代起，一些(xie)科學(xue)(xue)家(jia)就(jiu)預言在(zai)海(hai)王(wang)星之外(wai)存在(zai)著一個(ge)區域，這個(ge)區域里(li)含有大量的(de)(de)小天(tian)(tian)(tian)體。美國天(tian)(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)杰拉(la)德(de)·柯(ke)伊伯在(zai)20世紀50年代提出(chu)這個(ge)區域是(shi)短周期彗星的(de)(de)來源(yuan)。1992年，兩個(ge)不相信外(wai)太陽(yang)系完全(quan)為空的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)家(jia)Dave Jewitt和Jane Luu發現了(le)第(di)一個(ge)此類(lei)天(tian)(tian)(tian)體。從1987年開始，他們就(jiu)在(zai)天(tian)(tian)(tian)空中(zhong)搜索海(hai)王(wang)星軌道(dao)外(wai)的(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體，經過整整5年的(de)(de)時間，使(shi)用夏威夷大學(xue)(xue)的(de)(de)2.2米望遠(yuan)鏡(jing)，終于發現了(le)他們的(de)(de)獵物一個(ge)距(ju)(ju)離太陽(yang)44天(tian)(tian)(tian)文(wen)單位的(de)(de)紅色天(tian)(tian)(tian)體，這一距(ju)(ju)離甚至(zhi)比冥王(wang)星更(geng)遠(yuan)。它(ta)在(zai)星表中(zhong)的(de)(de)標準(zhun)名稱是(shi)1992 QB1。

1992QB1。它(ta)直(zhi)徑(jing)250km，距太陽(yang)41～48個(ge)(ge)(ge)(ge)天(tian)(tian)(tian)文(wen)單(dan)位，比冥王星(xing)(xing)還(huan)要遙遠。這個(ge)(ge)(ge)(ge)發(fa)現(xian)(xian)(xian)證實(shi)：在海王星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道外(wai)，冥王星(xing)(xing)并不(bu)是唯一(yi)較大個(ge)(ge)(ge)(ge)頭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)。天(tian)(tian)(tian)文(wen)家們意識(shi)到，柯伊(yi)伯(bo)帶(dai)也許不(bu)僅(jin)僅(jin)只是一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)假設(she)，它(ta)也許真的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在著(zhu)。不(bu)久，人們果然在海王星(xing)(xing)軌道和距太陽(yang)50個(ge)(ge)(ge)(ge)天(tian)(tian)(tian)文(wen)單(dan)位之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地方發(fa)現(xian)(xian)(xian)了(le)越來越多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這類天(tian)(tian)(tian)體(ti)，到1999年(nian)(nian)7月份，這些(xie)天(tian)(tian)(tian)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量(liang)已經超過了(le)170，2001年(nian)(nian)達(da)到400多個(ge)(ge)(ge)(ge)，2005年(nian)(nian)突(tu)破800個(ge)(ge)(ge)(ge)。但這些(xie)還(huan)只是冰山的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)角，科學家在2001年(nian)(nian)前(qian)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)估(gu)計是，柯伊(yi)伯(bo)帶(dai)中直(zhi)徑(jing)超過100km的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)可(ke)能會有70000個(ge)(ge)(ge)(ge)，如果把它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)加在一(yi)起，可(ke)以組成一(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)地球質量(liang)1/10的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大行星(xing)(xing)。然而估(gu)計是，那里的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)多達(da)數十億(yi)個(ge)(ge)(ge)(ge)，其中直(zhi)徑(jing)超過100km的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)不(bu)少于35000個(ge)(ge)(ge)(ge)。這些(xie)在柯伊(yi)伯(bo)帶(dai)中發(fa)現(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)體(ti)通常被稱為柯伊(yi)伯(bo)帶(dai)天(tian)(tian)(tian)體(ti)，簡稱KBO。

從地(di)球上(shang)觀測(ce)，很難準確地(di)知道KBO究竟是(shi)(shi)由(you)什么組(zu)成(cheng)的，它們都為一層黏(nian)糊糊的東西所覆(fu)蓋，很像(xiang)是(shi)(shi)冰塊、巖石(shi)和塵埃的混合物。有些KBO并不小，其個頭接近冥王星乃(nai)至超過了冥王星。

2000年11月，朱(zhu)伊(yi)特他們(men)又發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)了(le)距(ju)離太(tai)(tai)陽43個天文單位的(de)(de)瓦(wa)魯(lu)那，它(ta)的(de)(de)直(zhi)徑為900km，已接近于最大(da)(da)的(de)(de)小行星(xing)(xing)(xing)(xing)谷神星(xing)(xing)(xing)(xing)(直(zhi)徑933km)，只比卡戎(直(zhi)徑1200km)略小一(yi)(yi)點。當時一(yi)(yi)些科學家便(bian)認為，瓦(wa)魯(lu)那的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)從某種程度上(shang)印證了(le)冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)者克萊(lai)德·湯(tang)博的(de)(de)觀點。克萊(lai)德發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)了(le)冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)后，認為這一(yi)(yi)區(qu)域還(huan)有其他X行星(xing)(xing)(xing)(xing)可供發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)。北亞利(li)桑(sang)那大(da)(da)學的(de)(de)史蒂(di)芬·泰格勒說：“瓦(wa)魯(lu)那的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)說明冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)并(bing)不(bu)是唯一(yi)(yi)的(de)(de)X行星(xing)(xing)(xing)(xing)，可能它(ta)只是幾個X行星(xing)(xing)(xing)(xing)中(zhong)的(de)(de)一(yi)(yi)個。可以想(xiang)象，比冥(ming)王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)更遠、更大(da)(da)的(de)(de)天體迄今仍(reng)然未被發(fa)(fa)現(xian)(xian)(xian)，原(yuan)因很(hen)有可能是太(tai)(tai)陽的(de)(de)照光太(tai)(tai)弱(ruo)或(huo)者它(ta)們(men)的(de)(de)表(biao)面太(tai)(tai)暗。”

泰格(ge)勒說得沒錯，2001年8月(yue)24日(ri)，人(ren)們(men)又有了新的重大(da)發(fa)現(xian)，它(ta)叫(jiao)2001 KX76，是(shi)由美國航(hang)天局支持的“深度黃道(dao)搜索(suo)計(ji)劃(hua)”發(fa)現(xian)的，其大(da)小約為1200km，很多報道(dao)稱它(ta)取代谷神(shen)星成為最大(da)的小行(xing)(xing)星，但實際(ji)上2001 KX76距離太陽39個天文單位，不屬于小行(xing)(xing)星，而是(shi)一(yi)顆KBO。

附錄：柯伊(yi)伯機載天(tian)文臺(tai)

柯(ke)(ke)伊(yi)伯(bo)機載(zai)天(tian)(tian)文臺(tai)是美國(guo)宇航局的(de)(de)紅外觀測(ce)(ce)設(she)備，基(ji)地設(she)在位于加州Moffett Field的(de)(de)Ames研究中心。它(ta)是一架搭載(zai)在C-141A“運輸星”噴氣式運輸機上(shang)的(de)(de)反射望遠(yuan)鏡，與(yu)探(tan)測(ce)(ce)氣球(qiu)的(de)(de)大(da)面積快(kuai)速巡天(tian)(tian)互(hu)補，專用于對天(tian)(tian)體的(de)(de)精密觀測(ce)(ce)。為(wei)了克服(fu)地球(qiu)大(da)氣層中水蒸(zheng)氣對紅外線的(de)(de)吸收，柯(ke)(ke)伊(yi)伯(bo)機載(zai)天(tian)(tian)文臺(tai)要飛(fei)到同溫層以上(shang)才能進行觀測(ce)(ce)，這里空氣稀(xi)薄，水蒸(zheng)氣對紅外線的(de)(de)吸收幾乎為(wei)零(ling)。從(cong)1974年(nian)春服(fu)役到1995年(nian)秋退役，它(ta)工作了21個年(nian)頭，總計飛(fei)行1400余次。

歷史背景

機載(zai)天(tian)文臺概念的(de)提(ti)出要歸功于Frank Low等熱(re)終于將(jiang)科學儀器放到高空的(de)科學家。由于地基紅(hong)外觀測的(de)種種不(bu)便，再加(jia)上(shang)當時(shi)的(de)條件(jian)限制，發(fa)射探測衛星難度頗大(da)，人(ren)們找到了這(zhe)樣一種解(jie)決(jue)方法：如(ru)果能將(jiang)儀器送上(shang)平(ping)流層，那么(me)就可(ke)以大(da)大(da)減(jian)輕水蒸氣帶(dai)來的(de)對紅(hong)外線的(de)吸收，這(zhe)是因(yin)為地球上(shang)98%的(de)水蒸氣都分(fen)布在對流層。

柯(ke)(ke)伊(yi)伯(bo)機(ji)(ji)載天(tian)文(wen)(wen)(wen)臺(tai)(tai)(tai)的(de)望遠鏡(jing)系統(tong)由Owens-Illinois公司(si)設計(ji)，運載機(ji)(ji)則(ze)選擇了(le)洛(luo)克希德—馬丁公司(si)的(de)C-141A戰略運輸機(ji)(ji)，其(qi)最大(da)飛(fei)行高度約14000米，空載續航能力(li)超過10000公里。這也是世界上唯(wei)一一架民用C-141A飛(fei)機(ji)(ji)。1973年(nian)(nian)，洛(luo)克希德公司(si)安裝了(le)機(ji)(ji)載天(tian)文(wen)(wen)(wen)臺(tai)(tai)(tai)的(de)望遠鏡(jing)艙。1974年(nian)(nian)，機(ji)(ji)載天(tian)文(wen)(wen)(wen)臺(tai)(tai)(tai)投入(ru)使用。1975年(nian)(nian)5月21日，杰拉(la)德·柯(ke)(ke)伊(yi)伯(bo)機(ji)(ji)載天(tian)文(wen)(wen)(wen)臺(tai)(tai)(tai)被正式命名，此時柯(ke)(ke)伊(yi)伯(bo)已故去兩年(nian)(nian)。

飛(fei)行(xing)裝備---設立柯伊伯(bo)機(ji)載天(tian)文(wen)臺的(de)(de)目的(de)(de)是為了克服地(di)(di)球(qiu)大氣(qi)層中水蒸氣(qi)對紅外線的(de)(de)吸(xi)收，更(geng)好地(di)(di)進行(xing)紅外天(tian)文(wen)觀(guan)測，其(qi)工作光(guang)譜范圍被安排在1至500微米。望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)光(guang)學(xue)系統則(ze)采用了傳(chuan)統的(de)(de)卡塞格林式設計，口(kou)徑36英寸（91.5厘米）。望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)安裝在機(ji)身的(de)(de)左上部，在飛(fei)行(xing)員座艙旁。與一般的(de)(de)紅外望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)一樣，它(ta)也設有冷(leng)卻(que)系統，用液氮或其(qi)他低溫液體來保證(zheng)望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)本身的(de)(de)熱量不(bu)會影響觀(guan)測。探(tan)測器則(ze)是可以(yi)拆(chai)卸(xie)的(de)(de)，每次(ci)飛(fei)行(xing)前(qian)，天(tian)文(wen)學(xue)家(jia)依自(zi)己的(de)(de)需要安裝測試不(bu)同的(de)(de)探(tan)測器。望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)副鏡(jing)(jing)是振蕩式的(de)(de)，可以(yi)前(qian)后運動以(yi)改變(bian)觀(guan)測視場。這是為方(fang)便消除圖象的(de)(de)躁點而設計的(de)(de)。

貢獻影響

在(zai)上世紀40年代，杰拉德·柯(ke)(ke)伊(yi)(yi)伯（Gerard Kuiper）提出一(yi)個(ge)新的(de)理論，認為冥王星(xing)并不是(shi)一(yi)個(ge)毫(hao)無(wu)脈絡可(ke)尋的(de)世界(jie)，而是(shi)在(zai)一(yi)個(ge)“區域”內運(yun)行(xing)的(de)一(yi)大群物體之中最亮的(de)一(yi)個(ge)。此后，人們(men)將柯(ke)(ke)伊(yi)(yi)伯理論中提到的(de)這個(ge)“區域”稱為“柯(ke)(ke)伊(yi)(yi)伯帶”（Kuiper Belt）。

1965年(nian)(nian)，他(ta)利用NASA的Convair 990飛機進行了(le)(le)一次紅(hong)外(wai)觀測(ce)，探(tan)測(ce)了(le)(le)金(jin)星(xing)大(da)氣的成(cheng)(cheng)分，顯(xian)示了(le)(le)機載(zai)天(tian)文臺(tai)的巨(ju)大(da)潛力。1968年(nian)(nian)，Frank Low用NASA的Ames中心屬下一架利爾噴氣（LearJet）飛機運載(zai)了(le)(le)一架口徑12英(ying)寸的望遠鏡，成(cheng)(cheng)功(gong)測(ce)量了(le)(le)木星(xing)和銀河星(xing)云的紅(hong)外(wai)亮度。這些試驗給NASA的科學家留(liu)下了(le)(le)很深的印象，并最終(zhong)促(cu)成(cheng)(cheng)了(le)(le)柯伊伯機載(zai)天(tian)文臺(tai)的誕生(sheng)。