小行星统计与预防监测

小行星是太阳系里的小天体，它们大多分布在火星、木星轨道之间的小行星带中，从1801年意大利天文学家皮亚齐发现第一颗小行星起，小行星的发现至今只有200多年的历史。

按照提丢斯一波得定则，1781年3月，著名天文学家威廉·赫歇耳在英国意外地发现了天王星，它几乎就在定则给出的距离上，从而有力地支持了提丢斯一波得定则，更激发了人们寻找新行星的兴趣。

1801年元旦之夜，人们沉浸在辞旧迎新的欢乐中。意大利西西里岛巴勒莫天文台台长皮亚齐，为编制一本星表而做巡天观测时，发现了一个在火星和木星之间游动的陌生天体，后来计算它的轨道正好与要找的行星吻合，被命名为谷神星。因当时测得的半径只有400多公里（几经重新测定，现在的精确数值略大于1000公里），不能和大行星相比，所以叫做小行星。

翌年3月，德国天文爱好者奥伯斯发现了第二颗小行星——智神星，除了稍小一点儿，它在好些方面与谷神星伯仲难分。接着又连续发现了婚神星和灶神星。19世纪末开始用照相方法寻找小行星之前，已发现322颗小行星。此后小行星的发现逐年增多，特别是近年来由于探测技术及轨道计算方法都有了很大的改进，每年发现的小行星数竟达二三百颗。据统计，到1994年底被正式编号命名的小行星已达5300多颗。天文学家推测，太阳系内小行星大约有50万颗。

按照国际惯例，新发现的小行星先给予临时命名，在发现年代之后加两个拉丁字母，第一个表示发现的时间，以半个月为单位，按字母顺序排列，第二个则表示在这段时间内发现的次序，也按字母顺序排列。新发现的小行星算出轨道后，再经过两个以上不同冲日年代的观测，方能得到正式编号和永久命名。发现者享有对小行星的命名权。设在美国史密松天文台的国际小行星中心，负责收集所有的小行星的观测资料，并进行系统的轨道认证和编号。

最早发现的小行星大多以古希腊、罗马的神话人物命名，后来的许多小行星常常冠以天文学家或城市的名字。1928年，我国著名天文学家张钰哲在美国叶凯士天文台发现了1125号小行星，他将这颗小行星命名为中华，这是中国人发现的第一颗小行星，时至今日，紫金山天文台已累积发现了几百颗新小行星，到1994年底正式编号和命名的有120多颗。

历史上发现小行星最多的是莱因马齐，他共发现了246颗小行星，其次是首先把照相技术引进小行星观测的德国天文学家沃尔夫，他以发现231颗小行星的记录位居第二。

小行星的直径很小，在天文学家所获得的几百颗小行星半径值中，只有几颗较大、较近的小行星是直接测量的，其他都是用光度法、红外波和偏振法测定的。测量表明，直径在50公里以上的小行星大约有560颗，绝大多数小行星的直径都在1公里以下。

至于小行星的质量，除1号谷神星、2号智神星和4号灶神星外，所有的小行星质量都是由它们的直径和假定的密度推算出来的，仅有数量级的概念。一般认为小行星总质量值为1000亿吨，其中谷神星大约占总质量的一半。

小行星的反照率取决于它们的化学组成和表面状况。由于小行星表面各部分的反照率不同，再加上自转，使小行星的亮度产生周期性的变化。根据亮度变化曲线，可测出小行星的自转周期和自转轴的取向，并推测它们的形状。从目前已知自转状况的200多颗小行星看来，自转周期多数在4～16小时，平均为11．47小时。自转轴的取向是随机分布的。直径大于100公里的小行星的形状一般比较规则，接近球形，直径小于100公里的小行星形状则是各种各样的，有的呈长柱形，有的犹如哑铃，还有的甚至像是两块石块粘在一起的。

我国紫金山天文台从50年代末开始对小行星的光电观测，已发表了数十条小行星光度曲线，其中有些是在国际上首次发表的，由于观测质量高，被国外观测者广泛采用。

小行星的公转轨道都是椭圆的，大约有95%的小行星轨道半长径在2．17～3．64天文单位之间，这一空间区域称为小行星的主环带，位于主环带里的小行星称为“主带小行星”。(www.xing528.com)

一小部分小行星离群索居，形成几个特殊的群体。轨道半径大于3．3天文单位的称为远距小行星，其中最著名的是脱罗央群，它们的轨道半径和木星的一样大。从太阳望去，有一些位于木星之前60°，有一些位于木星之后60°，前者叫“希腊群”，后者叫“纯脱罗央群”。

另一个特殊群体是近距小行星，它们的轨道近日点深入到内太阳系，有的甚至跑进地球轨道以内，称为近地小行星。按照轨道近日点的距离和半长径的数值特征，近地小行星又被划分成阿莫尔型、阿波罗型和阿登型。阿莫尔型小行星的轨道特征是近日距都在火星轨道之内——1．02～1．3天文单位，半长径1．39～4．23天文单位，偏心率0．062～0．574，倾角2．2°～52．1°，小行星直径为0．3～38．5公里。现已发现这类小行星有70多颗。阿波罗小行星的轨道特征是近日距小于1．017天文单位，而半长径大于1天文单位，因有一段轨道与地球轨道非常靠近甚至相交，而引起天文学家的特别关注。这类小行星已发现了100多颗。阿登型小行星的轨道半长径都小于1天文单位，近日距也小于1天文单位，远日距略大于1天文单位。这种小行星为数不多，目前仅发现10颗左右。因它们的轨道与地球近似，周期也相差不多，所以比阿波罗型小行星更受到重视。

一些近地小行星在大行星的摄动下，轨道会和地球轨道相交，从而有可能与地球相撞。在过去的几十亿年中，这种事件可能确实发生过。通过空间遥感技术，在地球上已发现了100多个陨石坑，其中91处推测是小行星撞击造成的。据科学家考证，1976年吉林陨石雨的母体就是接近火星轨道的阿波罗型小行星的一个碎块。最近美国科学家提出，导致6500万年前恐龙灭绝的也是一颗陨落的阿波罗型小行星。

虽然小行星撞击地球造成的危害很大，但是这种机率是微乎其微的。研究表明，直径10公里大小的小行星平均1亿年左右才会与地球相撞一次，地球每百万年受到三次较小的小行星的撞击，但其中只有一次发生在陆地上。为了预防这种不测事件，一些国家正在考虑发射专门监测近地小行星的人造地球卫星，及早发现并排除它们。

1978年6月7日，美国天文学家麦克马洪在观测532号大力神小行星掩恒星时，发现它有一颗卫星，命名为1978（532）I，这是天文学家第一次发现小行星有卫星。532号小行星和其卫星的直径分别为243公里和45．6公里，彼此相距977公里。半年后，天文学家又从18号郁神星掩恒星的资料中发现它也有卫星。这对小天体的中心距为460公里，直径分别为135公里和37公里，倘若这是一颗同步卫星，那么在郁神星上看来，这个“月亮”的角直径可达5°24′，视面积几乎是我们月球的120倍。以后，又在重新处理过去的一些小行星掩星资料时发现若干小行星也有卫星，其中包括2号智神星、6号春神星、9号海神星、12号凯神星等，大概有三四十颗。

1980年，美国天文学家利用光斑干涉测量的新技术证明2号智神星确实存在一颗卫星，但是，对于小行星是否有卫星的问题一直悬而未决，一些持反对意见的天文学家认为，人类已经发射了那么多空间探测器，但迄今未发现一颗小行星的卫星，所以小行星有卫星的结论缺乏观测证据。另外，小行星卫星在天体系统中属于什么层次，能否与月球或木卫等相提并论现在也没有定论。

1989年发射的木星探测器“伽利略”在1991年10月飞过第951号小行星加斯帕，圆了天文学家近探小行星的梦想。1993年8月，“伽利略”掠过第243号小行星艾达，进行了多项观测记录。1994年2月，天文学家分析“伽利略”发回的资料，发现艾达附近有一颗比它小得多的卫星，并在英国学术周刊《自然》上发表了艾达与卫星的合影、卫星的放大图像。此后，“伽利略”又发回更新的成像和光谱资料。据此，天文学家估计艾达卫星的直径为1．5公里，发现时距小行星仅100公里，天文学家认为，这是确切发现小行星有卫星的第一例。

小行星虽然很小，但是它们在以往的天文学研究中却曾起过重要的作用。譬如，1873年，德国天文学家伽勒利用8号花神星冲日，1877年英国天文学家吉尔利用4号灶神星冲日测定日地距离，都得到了精确的结果。1930～1931年，433号爱神星大冲时，国际天文学联合会组织了空前规模的国际联测，得到了三角测量所能达到的最精确的日地距离数值—14958万公里。另外，利用小行星还可以测定行星的质量。当某颗小行星接近大行星时，大行星对它的摄动作用必然影响其轨道，从它轨道的微小变化中可以算出行星的实际质量。1870年，天文学家利用29号爱姆菲特列塔接近木星时所测得的木星质量为太阳质量的1／1047，今天天文学家仍在采用这个数值。水星、金星、土星、火星等行星的质量均是用小行星测定的，测出的值有相当高的准确度。

为了改进和提高星表的精度，国际天文学联合会组织十几个天文台对谷神星等10颗小行星进行长期的监测和归算，从实际的数据及已知的轨道根数求得黄道和天赤道的准确位置。

小行星还为研究太阳系起源和演化提供重要线索。按照现代太阳系形成理论，太阳系是在46亿年前由一团混沌星云凝聚而成的。而当初星云形成太阳系的具体过程已无法从地球和其他行星上找到痕迹了，只有小行星和彗星还保留着许多太阳系形成初期的状态，因此，它们被天文学家称为太阳系早期的“活化石”。

另外，小行星的研究对于发展人类航天事业，保护地球环境，开发宇宙都有重要的意义。特别是近地小行星，它们既是潜在的矿物资源，又是小行星中最容易实现航天近探的目标，“伽利略号”宇宙飞船已于1991年10月29日掠过951号小行星加斯帕，从距离1600公里处飞近的探测器，可以清楚地看到这颗小行星表面50米的细节特征。飞船上的近红外测绘分光仪所作的初步测量表明，加斯帕的形状很不规则，有可能是由一个大的母体中分裂出来的，是一颗金属型小行星。这是宇宙飞船探测的第一例小行星。目前，意大利已制定了一个以皮亚齐命名的近地小行星航天探测计划，准备近探433号爱神星。