小行星带

我们先将头4颗小行星的轨道根数列于表中，并将它们连同木星、火星的轨道一起画出。

所谓轨道，是小行星在空间运动所描绘出的轨迹，并非宇宙空间有像地上的铁轨那样的东西。就像炮道射人空中有它自己的运动轨迹一样，小行星在空间运动也有自己的轨迹，我们常称为轨道。

这4颗小行星的轨道平面与黄道面都有一定和倾斜。最大的2号智神星差不多有35°，介于大行星和彗星之间，4颗星轨道的半长径都差不多，尤其是前3颗。从轨道半长径来看，95％的小行星都在217与364天文单位之间。如果我们将所有小行星在某一时刻的位置一一找出，就可以得到一个模模糊糊的圆环，圆环的两个边界差不多就是半径为上述两个数值的圆周。这个圆环被称为小行星主环带。

有趣的是，主环带里的小行星也不是均匀分布的。如果我们按每个小行星的a值用圆画出它们的轨道，就会发现主环带里面会出现几条“狭缝”。这是主环带内的“禁区”，很少有小行星能在那儿驻留，这个现象是柯克伍德（Kificwood，已按此名命名了1578号小行星）首先发现的所以这些缝就称为柯克伍德空隙。它们对应的a值主要是250，282，296，328。假如我们用T2=a3这个公式初出T，就会发现这些a值对应的T值，恰好和木星的公转周期1186年成简单的整数比。这种现象叫做“通约”或者“共振”。显然这种“禁区”并不是神仙的规定，看来一定是木星的引力使得小行星不能在那儿“安家落户”。这个看法是容易理解的，也为多数人所接受了。然而，为什么会发生共振？共振的规律怎么样？一系列的具体问题目前还无法解释清楚。特别令人不解的是，也有一些小行星聚集在某些值a上，例如周期比为1／1，4／3，3／2的通约所对应的a值，它们不仅没有给“共振”掉，反而密密地组成了一些小行星“群”。

小行星的冲日与会合周期

若把行星或小行星的轨道投影到黄道面上。地球的公转周期为p1（一年），小行星的周期计为p1，在位置1时（E1，A1），小行星正值冲日，到位置2的下次冲日时，地球绕过了一圈到E2，而小行星则从凡走到A2，这二次冲日之间的时间之隔，天文上称为“会合周期”，常以S表示。

假定把两个轨道都看作是圆轨道，那么可以这样来算会合周期：

1S-1P1-1P2

但若行星不循圆轨道而是沿着椭圆轨道运行时，情况就复杂了，因为这时小行星运动的速度时刻在变化着：它在近日点附近走得最快，而在远日点附近却要慢得多。

我们看小行星阿摩尔在近日点附近时冲日的情况。我们从阿摩尔在近日点上冲日看起，这时地球在0这一点上，而阿摩尔走得比地球快，因此反而赶过了地球，逐日走在前面。但越远离近日点，阿摩尔的速度越小，因而地球又慢慢赶了上来，到在0点的冲过了447天后，地球终于追上了阿摩尔，于是便又发生了一次冲日。同样分析，可知在这近日点冲之前447日肯定也已经发生过一次冲了。所以阿摩尔在这一个周期中短短的3个月内竟连续3次访问了我们地球，这真是一件极其罕见的事情，唯有阿摩尔型小行星（并不是每一个这类小行星），在极特殊情况下才会出现这种奇迹。对于这种情况，将为我们观测这类小行星提供非常有利的条件。

小行星按平运动的分布

开普勒行星第三定律说：行星半长轴的立方与行星在轨道上运行周期的平方成正比。用公式来表示，可以写成：

a31/P21=a32/P22=……=常数

由此不难看出，当轨道增大即半长轴增大时，周期p（以日为单位）也跟着加长。行星绕太阳一周走过360°，每天走的平均角度等于360°p=n这称为平运动。显然，轨道越大，周期P越长，平运动n就越小。

大部分行星奔驰于火星和木星轨道之间。以角秒为单位，火星的平运动，n=1886角秒，木星的平运动n=299角秒。所以小行星的平运动之值一般大约是300″＜n＜2000′

这些小行星可以区分为两个系。轨道倾角i小于8°的，差不多始终靠近黄道面运行，属扁平子系；倾角大于8°乃至达到三四十度的小行星，它们的行动能远离黄道面，这些都可归到球状子系里。

一般规律不免会有例外的。小行星平运动之值大于火星者有5颗。它们的倾角比较小，近于扁平子系。平运动小于木星者，突出的有一颗，倾角和偏心率都很大。它的远日点远达土星轨道。至于其他一些平运动与木星相似的小行星，它们的偏心率都比较小，具有类似圆形的轨道。

从大到山岳小到微小如碎屑的小行星，总数到底有多少呢71934年，有人用口径25米的反射望远镜拍摄星空，在17张底片上拍摄到37颗亮于19等的小行星。按照这个结果来统计，全天高于19等的小行星应有44000颗。每颗小行星的亮度与它们的体积有直接关系。从已编号的两千多颗的小行星，计算出小行星的总体积大约等于42颗灶神星（第四号小行星）大小，相当于一个半径为673千米的星球体积。如果假设它的密度等于地球的平均密度55，那么，所有的小行星质量的总和等于千分之一地球质量。未编号和新发现的小行星当然还没有统计在内。

近地小行星

在众多的小行星中，只有阿摩尔型和阿波罗型这两种小行星才有可能靠近地球。天文学家们把这两类天体统称为“近地小行星”，虽然严格讲来，它们并不总在地球附近。

不过，即使是这两类轨道半长径与地球相仿的小行星，也并不一定能与地球靠得很近，原因是它们的轨道与地球轨道多半不在一个平面上。这样，当阿波罗型小行星穿过地球轨道时，往往是在地球的“头顶上”或“脚底下”，说不定相距几百个“十万八千里”呢！

首先引起人们注意的近地小行星是433号爱神星。它是1898年被发现的。算出轨道后，天文学家无不感到遗憾，因为1894年是它的大冲（它在近日点附近发生冲日，这时离地球最近）——天文学家晚了4年。由于爱神星的大冲约每37年发生一次，科学家们只好等到1930年。在这一年1月30～31日，爱神星从离地球017天文单位（2500万千米）的地方飞过。

当然还有更近的。1932年3月22日，即阿摩尔被发现后的第11天，它走到了离地球015天文单位（2200万千米）的地方。据一些人推算，将来它最近时还可创出离我们1650万千米的记录。

1个月后，4月24日，德国人莱因姆斯发现了1862号阿波罗，它在当年5月15日和地球相距仅0076天文单位（1140万千米）。

30年代是近地小行星频繁来访的时期。计算表明，前已提及的阿多尼斯在发现前的5天，即1936年2月7日离地球伽0149天文单位（220万千米）。

好消息接踵而来，近地小行星的发现者也在比赛。1937年1明28日，阿波罗的发现者莱因姆斯又发现1颗近地小行星。这颗小行星由于离地球太近，一夜之间就飞过了半个天空，10月30日时它离地球仅70万千米（00047天文单位），不过是月亮距离的两倍。可惜，由于这颗星太小（直径约06千米）又太“低”（“仅”70万千米），天文学家用望远镜对付它就像用高射炮对付低空侦察机一样困难。它一转眼就“飞”远了，只留下短短5天的观测资料。因而它的轨道定得不太准确，使它至今还杳无音讯。

这颗小行星离地球实在是太近了（在天文学家的眼中），所以他们称它为赫耳墨斯（Hermes），即众神的使者（水星Mereury是它的罗马名）。它常被宙斯等神派到地上来“出差”，用这个名字给离地球最近的小行星命名，是再恰当不过了。

阿波罗与阿多尼斯的轨道当初也定得不准确，但总算比赫米斯好一些。经过有计划的周密搜索，都一一找了回来。这就是发现它们较早而它们的编号却明显地较后的原因。

还要提一下，1566号伊卡鲁斯，1968年6月15日离地球伽0425天文单位（636万千米），也算是一个较近的记录。其他如1620号地理星，1685号托洛（Toro），1580号贝图利亚（Betulia），都有与地球比较接近的机会。

被误认为第十大行星的小行星

1977年10月18日夜，美国天文学家科瓦尔，在帕洛玛天文台的大望远镜中拍得了一张白羊座天区的照片，11月1日，他用仪器在底片上搜索，终于发现了一个很暗的陌生天体。它在天空中移动得慢极了，仅及一般小行星的1／10，其亮度只相当于星等18等。而算出的轨道更叫人大吃一惊：半长径是1362天文单位，介于土星（96）与天王星（196）之间。近日距是842，远日距是1883天文单位。它的远日点差不多达到了天王星的轨道。当时给了它一个临时编号：——“1977UB”有人称它为“科瓦尔天体”。

显然，科瓦尔天体决不会是彗星，因为它丝毫没有彗星的特征，而且从轨道特征看来，它更像是1颗行星，于是一些人不免喜气洋洋，眉开眼笑地争着说，我在多少年以前就预言过第10颗行星的存在，并且为它起了名字。只是（由于疏忽）没来得及指出它的位置，现在这不是证实了吗？倘若果真如此，无疑又是天文学上的一段佳话。不少人为此费尽了心机，又是计算，又是推测，大谈特谈什么冥外行星、水内行星，却不料现在“半路上杀出个程咬金”，在这中间地带冒出了这样一个天体来。但如果科瓦尔天体真是一颗大行星，那么提丢斯定则不就“泡汤”了吗？这不光使提丢斯在九泉之下卧不成寐，更会令许多天文学家大伤脑筋——他们的太阳系起源演化学说需要重新写了。

还好，后来细细一算，才发现大可不必为此烦恼，那些“预言家”也未免高兴得太早了，所有这些，都只是空欢喜一场而已。因为科瓦尔天体毕竟太小了，估计直径只有200千米，如果算作第10颗大行星，那末夹在几颗庞大身躯的巨行星中间，倘若有些自知之明，它就将无地自容了。

现在事情明朗了，1977UB只能是一个不平凡的小行星，而且人们经过翻箱倒柜查找已往的资料，又发现了它过去已有记录在档。早在1895、1941、1943及1952年就留下过它的足迹。因此它又获得了2060号的正式编号。科瓦尔也为它正式命名为“喀戎”（Chiron），在希腊神话中，这是一个绝顶聪明的半人半马的肯陶斯人，他的上半身是人形，下半截是马体，以智慧、善良、公正著称于世，又有各种本领，神话中许多著名希腊英雄都曾在他门下习艺。

后来又有人对喀戎的轨道作了进一步的计算，证明它的轨道至少在上下几千年内都是稳定的。不过由于它在近日点和远日点附近分别受到土星和天王星的摄动（由于轨道的倾斜，它总在土星的“上面”或“下面”通过），轨道倾角变化较大，倾角的最大值约为7°。

据已故的我国天文学家、南京大学天文系戴文赛教授推测，喀戎应该是太阳系形成晚期1颗没有来得及并人行星的“大星子”。也有人认为，它可能原来是土星的1颗卫星，由于某种原因逃逸了出来，因而它的轨道会与土星的轨道交叉。

有卫星的小行星

行星遮掩恒星，是一种不常见的天象，但它会给我们带来许多意外的信息。最好的例子是1977年3月天王星掩恒星SA0158687。当时，中、美、澳、印等国的天文学家通过这次观测，意外地发现了天王星的光环。有人认为，这是自1930年发现冥王星以来，太阳系内最重大的发现。尝到了这个大“甜头”后，天文学家们对于掩星资料更是刮目相待了。

1978年6月7日，532号小行星赫克列娜（Hercalina）遮掩恒星SA0120774。美国的洛威尔天文台正好处在遮掩路线，因此他们很早就做了周密的观测准备。

言归正传。6月7日这一天，洛威尔天文台的一架望远镜对准了恒星SA0120774，望远镜的末端接上了光电装置，指针在记录纸上画出一条微微波动的水平线，等待着532号小行星的来临。

然而，奇怪的事情发生了。在预计的掩星时间之前一分多钟，指针就蓦地降落下来（这说明星光被什么东西遮断了），5秒钟之后，指针又恢复了原来位置，又过了1分半钟，才开始真正的532号小行星本体的掩星。

无独有偶，据说在离开洛威尔500千米的一位业余天文学家也发现了这一现象。

这当然不表示532号也有光环，产生这种现象的一个合理解释是小行星532号有1颗卫星。按当时532号与地球的相对速度计算，这颗卫星的直径为46千米左右，是532号直径（约243千米）的1／5。它们之间至少相距977千米，区区小行星居然也会有“自己的”卫星，实在也是件大新闻。事隔半年，12月11日，忽然又有报告送来，说18号梅菠蔓的直径虽只135千米左右，但在离它650千米以外的地方，也发现了1颗直径大于37千米的小卫星，也就是说，卫星超过了小行星本体的1／41。

两个小行星卫星的问世好像是一帖刺激剂，不少天文学家竟也回去翻箱倒柜起来，他们把搁置多年的掩星资料找出，重新测量处理。于是“捷报”一时满天飞舞，一下子有卫星的小行星据说达32个之多，而且似乎还有不少跃跃欲试的“候选人”等在后面。

从天体力学上“引力范围”和“摄动”等等计算表明，小行星完全有能力拥有自己的卫星并维系住它。但是九大行星中，尚且有两个行星（水星和金星）没有天然卫星，有卫星的小行星比例似乎不应当太高。何况，在掩星观测中正好碰上卫星的概率不会太大，因此这么多的“喜讯”反而叫人弄得真假难辨了。再说532号及18号小行星的卫星毕竟还只是间接的证据，世界上还没有人亲眼目睹这些“舞伴”；所以也有一些天文学家对此还持慎重的态度。究竟如何，还要等待今后实践的检验。

为天球定位的小行星

只要抬头望天，人们总会觉得天穹就像一个无比庞大的球壳，罩在大地的四周，太阳、月亮、繁星都是嵌在上面的点缀。在很古的古代，我国盛传着“天圆如张盖，地方如棋局”的理论，而在古希腊、古印度也高明不了多少，也满以为头顶上面是一个硕大无比，每天自东向西旋转一圈的“水晶球”。

当然，这些都是错误的，直观产生不了科学。“天”并不是一个固定的实体，而是无法触摸的，一切“空空如也”。水晶球只是一种肉眼造成的错觉，即天体间的遥远距离，使人眼无法识别它们远近的差别，1亿千米和10亿千米、100亿千米，在人的眼睛中都和“无穷远”没什么差别。

然而这反过来又是一件好事，这样假定了一个众星依附于上的“天球”后，使我们获得了意料不到的方便。因为这样一来，便很容易用天上的经度、纬度来给任何天体定位，就像画地图那样，可以绘画各种星图。

地面上各处都有经纬度，以确定该处的位置。经度以格林威治天文台所在地点为起点，向东西两方计算，各有180度；纬度从赤道向南、北两方计算，各有90度。地球表面并没有画出一条线标以赤道的所在，赤道就是球两极相距90度的大圆。由于地球两极在地面上的位置随时间漂移，这样确定的赤道在地面上的位置将是不固定的。严格地说，天球赤道才是确定地球赤道的标准。

在地面观察者看来，天上日月星辰对我们好似都有相同的距离，随着一个巨大半球的内表面上，并由于地球自转而东升西落。这样，观测者就觉得自己位于一个巨大球体的中心，这个球体每34小时转动一周。这个假想的球体就是天球，在天体力学中，为了计算方便，规定天球的中心就在地球中心那一点上。由于天体一般都非常摇远，地面观测者的观测结果同假定他位于天球中心的观测结果差异甚微。地球自转轴延伸出去穿过天球的两点叫作天极，天球上离天极90度的大圆便是天球赤道。天球赤道平面与地球表面相交之线，才是地球赤道。所以，天球赤道在各星点间的位置便成为基本的标准。天球上的黄道则是太阳一年中在各星点间经行的路线。要把黄道、赤道在星点间的位置测定得十分精确，必须借助于对太阳、月亮和行星视运动的观测。可是，太阳、月亮和大行星在望远镜里都呈现为圆面，观测不够精密，如果改为观测类似恒星那种点状的小行星，便可以得到更加精确的结果。世界10几个天文台对选定的10颗小行星（编号为1，2，3，4，6，7，11，18，39，40）进行长期观测。在缩小实测与理论位置差异的计算中，曾不断改变了小行星运动轨道的6个要素，同时也就改变了春分点和天球赤道的位置。这一工作直接地可以使恒星表中恒星的经纬度更加正确，间接地有助于通过观测恒星来确定时刻以及测量地面上经纬度的工作，这是小行星在天体测量方面的一个应用。