那天儿子问我,银河系有9大行星吗?我愣了一下
昨天晚上吃饭的时候,儿子突然放下筷子,一脸认真地问我:“爸,银河系有9大行星吗?”我差点脱口而出“当然有”,但嘴巴张到一半又闭上了,因为我意识到,这孩子问的其实是两个问题混在一起了——太阳系有几颗行星,和银河系里有多少行星,压根就不是一回事。
我琢磨了一下该怎么讲,忽然想起物理学家费曼说过的那句话:“如果你不能简单地解释清楚,说明你还没真正理解它。”行吧,那就从头捋一捋,用最直白的方式把这事儿说透。
先把太阳系的事情掰扯清楚
很多人一听到“9大行星”这个说法,脑子里蹦出来的其实是太阳系,咱们小时候的课本上写的确实是“太阳系有九大行星”,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星,再加一个冥王星,那个年代的学生背这个名单就跟背乘法口诀一样熟练。
但是2006年发生了一件事,国际天文学联合会(IAU)干了一件让全世界小学生都很困惑的事情——他们把冥王星给“降级”了,这背后其实有一套挺有意思的逻辑。
天文学家们在柯伊伯带里发现了越来越多跟冥王星差不多大的天体,比如阋神星,个头比冥王星还大一点,这下就尴尬了,要是继续管冥王星叫行星,那往后排起来得奔着十几个去,IAU干脆就给“行星”下了个明确的定义,必须同时满足三个条件:
- 绕着太阳转——这点没毛病,冥王星确实绕太阳转。
- 质量足够大,靠自身引力把自己“捏”成球形——冥王星也做到了。
- 把自己轨道附近的区域“清理干净”——就栽在第三条上了。
第三条是啥意思呢?就是说一颗真正的行星,得是它所在轨道上的“地头蛇”,引力强大到能把周围的小天体要么吞掉要么甩出去,冥王星不行,它周围有一大堆柯伊伯带的天体跟它共享轨道,圈子里管这情况叫“没能清空自己的轨道”,所以冥王星被重新划了一个类别,叫“矮行星”。
所以现在太阳系官方认定的行星数量是8颗,这个答案很明确,但你要是跟一个在天文圈泡了几十年的老爱好者聊天,他可能还是会下意识说9颗,那是一种情感惯性,不是科学结论。
| 行星名称 | 类型 | 大致特点 |
| 水星 | 类地行星 | 离太阳最近,温差巨大 |
| 金星 | 类地行星 | 最亮的行星,逆向自转 |
| 地球 | 类地行星 | 目前已知唯一有生命的地方 |
| 火星 | 类地行星 | 红色星球,可能有地下水资源 |
| 木星 | 气态巨行星 | 太阳系最大,大红斑持续数百年 |
| 土星 | 气态巨行星 | 壮观的环系统,密度比水小 |
| 天王星 | 冰巨行星 | 侧躺着自转,颜色淡青 |
| 海王星 | 冰巨行星 | 太阳系风速最快的地方 |
| 冥王星(矮行星) | 柯伊伯带天体 | 2006年被重新分类 |
(配图建议:太阳系八大行星按真实比例排列的示意图,标出冥王星在旁边作为对比)
那银河系里到底有多少行星?
好了,刚才是太阳系的老黄历问题,但儿子的原话问的是“银河系有9大行星吗”,这里面藏着一个更大的坑——他把银河系和太阳系搞混了,这不能怪他,很多人小时候都有这个阶段,觉得太阳系就是银河系的全部,或者是银河系的“核心部分”,这个误会迟早得解开。
太阳系和银河系的关系,打个比方大概是这样:如果说银河系是一座超大型城市,有上千亿栋房子,那太阳系就是其中某一栋房子里某一个房间里的一个小角落。太阳系只是银河系里几千亿个恒星系统中的一个。咱们晚上看到的满天星星,绝大多数都是银河系里的其他恒星,其中很多恒星身边也带着自己的行星。
银河系有9大行星吗”这个问题本身就不成立,银河系里没有所谓的“大行星”之说,行星都是以各自绕转的恒星为中心来归类的,你要问银河系里一共有多少颗行星,那数字大到不像是真的。
根据开普勒太空望远镜和后来的苔丝任务积累的数据来看,天文学家现在比较认可的估算是:银河系里平均每个恒星至少有一颗行星,这个结论来自对大量恒星系统的统计,发现行星在宇宙里简直就是标配,不是什么稀罕物,银河系的恒星数量大概是1000亿到4000亿颗之间,取个中间值2000亿,那行星数量起步就是几千亿颗,而且这里面包含了各种你想象不到的奇葩类型——有两颗恒星共享的行星,有表面温度超过2000度的熔岩世界,有全境海洋的深水星球,有比地球大十几倍的超级地球,有绕着恒星几小时就转一圈的行星,也有被甩出恒星系统后孤零零飘在星际空间里的流浪行星。
9颗?这个数字放在银河系的尺度下,简直像是在开玩笑。
(配图建议:银河系结构示意,标注出太阳系大概在猎户座旋臂上的位置,显示银河系是一个包含千亿恒星的宏大结构)
9大行星”这个说法是怎么来的
这就得聊聊历史了,在古代,人们抬头看天,发现夜空中有几颗亮星跟其他星星不一样——它们在固定的星座背景下来回游荡,古希腊人管这些星星叫“行星”,意思是“漫游者”,当时肉眼能看到的就五颗:水星、金星、火星、木星、土星,加上地球(那时候还没意识到地球也是行星)和太阳、月亮,组成了古人认知体系里的天体阵容。
后来望远镜发明了,1781年发现了天王星,1846年发现了海王星,1930年发现了冥王星,每一次发现都在重新定义人类对太阳系边界的理解。“九大行星”这个说法,其实满打满算只持续了76年——从1930年冥王星被发现,到2006年它被重新分类,只不过这76年恰好覆盖了好几代人的中小学教育周期,九大行星”才在公众认知里扎下了那么深的根。
而银河系的概念完全是一个量级的跳跃,直到20世纪初,天文学家们都还在争论那些模糊的光斑到底是银河系里的气体云还是遥远的“宇宙岛”,哈勃在1923年用变星测量出仙女座星云的距离后,人类才第一次确认银河系之外还有别的星系。那一年距离今天,也就刚过一百年。也就是说,我们对银河系真正有概念的时间,在人类历史长河里短得可怜,普通人把太阳系和银河系搞混,从认知发展史的角度看,再正常不过了。
矮行星远不止冥王星一个
既然前面提到了冥王星降级的事儿,顺手多讲两句,它现在被归类为矮行星,而矮行星这个家族目前已经被确认的成员有五位:冥王星、阋神星、谷神星、妊神星、鸟神星,这还只是已经核实身份的,IAU列出的候选名单里还有几十个天体排队等着确认。
谷神星的经历特别有意思,它1801年就被发现了,起初被当成行星,后来发现它所在的小行星带里有一大堆类似的天体,又被改划为小行星,2006年IAU新规出来后,它因为个头够大、形状够圆,又被升格为矮行星,一颗天体在两百多年里身份来回变了好几次,也算是天文学史上最有故事的配角之一了。
阋神星的发现直接导致了冥王星的降级,它比冥王星质量还大,轨道更远更偏,当初一度被媒体叫做“第十大行星”,最后IAU的选择是给整个行星体系立规矩,而不是开后门加一个进来,从科学角度看,这确实比无限制扩容要靠谱得多。
顺便说一个经常被问到的误区
很多人觉得太阳系的行星应该都在一个平面上绕圈,整整齐齐的,实际情况是,水星的轨道倾角大概7度,比其他行星明显翘一点,如果放远看,八大行星大致在同一个平面附近运行,这个平面叫黄道面,但绝对不是激光校准那种平,这个现象跟太阳系形成初期的原行星盘有关,物质在旋转中自然趋向扁平化,但局部的引力扰动总会留下些不完美的痕迹。
还有一个常见的疑问是:太阳系里有没有第九颗真正的行星?目前有些天文学家根据柯伊伯带里一些天体轨道的异常排列,推测在非常遥远的地方可能存在一颗质量数倍于地球的行星,暂时被称为“第九行星”。但这还只是数学模型推出来的假设,没有直接观测证据,很多类似的理论最终都被更精确的数据推翻了,所以现在说“太阳系一共有8颗确认的行星”是最严谨的表述,未来会不会变成9颗?有可能,变成10颗?也不是没戏,科学的妙处就在于它永远对新的发现敞开大门,但绝不提前下结论。
儿子听我讲完这些,筷子已经戳在米饭里半天没动,他想了想,说:“所以银河系里有多少颗行星,你们其实也数不清楚对吧?”我说对,数不清楚,但能估算一个范围,大概是好几千亿颗,他又问:“那为什么书上总说9大行星?”我笑了,告诉他那个说法已经过期快二十年了,以后考试记得写8颗,写9颗要扣分的。
他“哦”了一声,然后就把注意力转向了盘子里的鸡腿,我倒是还在出神——有时候一个看似简单的问题,拆开来看,里面能掏出一整段天文学的发展史,从月亮到行星,从太阳系到银河系,再到现在数千颗系外行星的发现,也不过才几百年的时间,人类对宇宙的理解,其实才刚刚开了个头。