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人物簡介

杰拉德·彼得·柯伊伯(bo)（Gerard Kuiper，1905年(nian)12月7日—1973年(nian)12月23日），荷裔美(mei)籍的天(tian)文學家，出生教育都(dou)在(zai)荷蘭，他在(zai)1933年(nian)來到美(mei)國，1937年(nian)成為(wei)美(mei)國公民，是現代行星(xing)天(tian)文學之父(fu)，他的同事和學生都(dou)昵(ni)稱(cheng)他為(wei)“GPK”。

主要作品

提出問題

天文學家杰拉德－柯(ke)伊伯，他在(zai)1951年首(shou)先提出了(le)在(zai)海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)軌道(dao)(dao)之外可能(neng)存在(zai)一(yi)個由冰物(wu)(wu)質(zhi)運(yun)行(xing)其中(zhong)的(de)(de)帶狀區域。他認為只(zhi)有(you)(you)如(ru)此才能(neng)解(jie)釋關于短(duan)(duan)周期彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)來源(yuan)之謎：彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)每經(jing)過(guo)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)一(yi)次，都(dou)必然(ran)揮發(fa)掉許(xu)多(duo)表(biao)面物(wu)(wu)質(zhi)，短(duan)(duan)周期彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)僅僅只(zhi)有(you)(you)幾(ji)年的(de)(de)周期，它(ta)(ta)們頻繁地經(jing)過(guo)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)附近，必然(ran)造成(cheng)它(ta)(ta)們的(de)(de)壽(shou)命不會超過(guo)幾(ji)十(shi)萬(wan)年，相對于太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)系幾(ji)十(shi)億年的(de)(de)壽(shou)命而(er)言，這只(zhi)是(shi)短(duan)(duan)短(duan)(duan)的(de)(de)一(yi)瞬，因而(er)如(ru)果過(guo)去有(you)(you)過(guo)這類彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)話，它(ta)(ta)們應該早就(jiu)(jiu)(jiu)揮發(fa)消亡了(le)，卻仍在(zai)不斷地發(fa)現有(you)(you)新(xin)的(de)(de)短(duan)(duan)周期彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。這構成(cheng)了(le)一(yi)個難以(yi)解(jie)釋的(de)(de)短(duan)(duan)周期彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)之謎。柯(ke)伊伯提出的(de)(de)解(jie)釋是(shi)：在(zai)冥王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)運(yun)行(xing)的(de)(de)區域中(zhong)存在(zai)大(da)量的(de)(de)暗彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)物(wu)(wu)質(zhi)圍繞太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)運(yun)動，他們在(zai)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)系開始形成(cheng)的(de)(de)時候(hou)就(jiu)(jiu)(jiu)出現了(le)，根據柯(ke)伊伯的(de)(de)計算，海王(wang)星(xing)(xing)(xing)(xing)軌道(dao)(dao)之外的(de)(de)原始微粒，難以(yi)黏結(jie)組成(cheng)一(yi)個足夠大(da)的(de)(de)大(da)行(xing)星(xing)(xing)(xing)(xing)，而(er)是(shi)形成(cheng)了(le)許(xu)多(duo)小(xiao)天體(ti)。這些小(xiao)天體(ti)偶爾在(zai)外力作用下脫(tuo)離了(le)正(zheng)常軌道(dao)(dao)而(er)進(jin)入內太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)系，就(jiu)(jiu)(jiu)形成(cheng)了(le)短(duan)(duan)周期彗(hui)(hui)星(xing)(xing)(xing)(xing)。

驗證理論

“柯伊伯(bo)帶”（Kuiper Belt）冥王星

2001年9月13日(ri):距離地球數十億公里，遠在海王星(xing)軌道之外，是一個寒冷漆黑的荒涼地帶。地球上如此(ci)明(ming)亮溫(wen)暖的太陽，在那里卻僅僅只是天空中一顆最亮的星(xing)星(xing)而已(yi)。這一區域的溫(wen)度(du)如此(ci)之低，以(yi)致(zhi)九(jiu)大(da)行星(xing)中唯一位于這一區域的冥王星(xing)的大(da)氣都經常處(chu)于凍結的狀(zhuang)態。

從(cong)地球上觀測(ce)這些(xie)冥(ming)王(wang)星(xing)的(de)(de)(de)伴侶們(men)，看起來都(dou)象是黑暗的(de)(de)(de)彗星(xing)。很(hen)難準確知(zhi)道它(ta)們(men)究竟(jing)是由(you)什么組成的(de)(de)(de)，因為它(ta)們(men)都(dou)為一(yi)層黏糊糊的(de)(de)(de)東西所(suo)覆蓋，可能是冰(bing)塊、巖石和塵埃的(de)(de)(de)混合物(wu)。這些(xie)天體大(da)多數(shu)與(yu)木星(xing)和火星(xing)之間的(de)(de)(de)小行(xing)星(xing)大(da)小相仿，直徑從(cong)幾公(gong)里(li)到(dao)幾百(bai)公(gong)里(li)，另有(you)少數(shu)一(yi)些(xie)的(de)(de)(de)尺度達(da)到(dao)了冥(ming)王(wang)星(xing)（直徑2274公(gong)里(li)）的(de)(de)(de)30%－50%，可能遲早有(you)一(yi)天還會發現與(yu)冥(ming)王(wang)星(xing)一(yi)樣大(da)的(de)(de)(de)天體。

發現(xian)1992QB1天體(ti)

天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家(jia)把這種天(tian)(tian)體稱為柯伊伯(bo)帶天(tian)(tian)體（KBO天(tian)(tian)體－－Kuiper Belt Objects），從(cong)20世紀30年代起，一些科(ke)學(xue)家(jia)就(jiu)預言在(zai)海王(wang)星(xing)之外存在(zai)著一個區(qu)域(yu)，這個區(qu)域(yu)里含有(you)大(da)量的(de)(de)(de)小天(tian)(tian)體。美(mei)國天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家(jia)杰拉德·柯伊伯(bo)在(zai)20世紀50年代提出(chu)這個區(qu)域(yu)是短周期彗星(xing)的(de)(de)(de)來源。1992年，兩(liang)個不相信外太(tai)陽系完全為空(kong)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)文(wen)學(xue)家(jia)Dave Jewitt和Jane Luu發現了第一個此類天(tian)(tian)體。從(cong)1987年開(kai)始，他們就(jiu)在(zai)天(tian)(tian)空(kong)中搜(sou)索海王(wang)星(xing)軌道外的(de)(de)(de)天(tian)(tian)體，經過整(zheng)整(zheng)5年的(de)(de)(de)時間(jian)，使用夏威夷大(da)學(xue)的(de)(de)(de)2.2米望遠(yuan)鏡，終于(yu)發現了他們的(de)(de)(de)獵物(wu)一個距離太(tai)陽44天(tian)(tian)文(wen)單位的(de)(de)(de)紅色天(tian)(tian)體，這一距離甚至比冥王(wang)星(xing)更遠(yuan)。它在(zai)星(xing)表中的(de)(de)(de)標準名稱是1992 QB1。

1992QB1。它(ta)(ta)直徑(jing)250km，距太陽(yang)41～48個(ge)(ge)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)單位，比冥王(wang)(wang)星(xing)還要遙遠。這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)發(fa)現(xian)證(zheng)實：在(zai)海(hai)王(wang)(wang)星(xing)的(de)(de)(de)軌道外，冥王(wang)(wang)星(xing)并不(bu)是唯一較大個(ge)(ge)頭的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)家(jia)們(men)(men)意識到，柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)帶(dai)(dai)(dai)也(ye)許不(bu)僅(jin)僅(jin)只是一個(ge)(ge)假設，它(ta)(ta)也(ye)許真的(de)(de)(de)存在(zai)著。不(bu)久，人們(men)(men)果(guo)然在(zai)海(hai)王(wang)(wang)星(xing)軌道和距太陽(yang)50個(ge)(ge)天(tian)(tian)(tian)(tian)文(wen)單位之間(jian)的(de)(de)(de)地(di)方發(fa)現(xian)了(le)越來(lai)越多(duo)的(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)類天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，到1999年7月份，這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)數量已經超過(guo)了(le)170，2001年達到400多(duo)個(ge)(ge)，2005年突破800個(ge)(ge)。但這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)還只是冰山的(de)(de)(de)一角，科(ke)學家(jia)在(zai)2001年前(qian)后的(de)(de)(de)估(gu)計是，柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)帶(dai)(dai)(dai)中直徑(jing)超過(guo)100km的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)可能會有(you)70000個(ge)(ge)，如果(guo)把它(ta)(ta)們(men)(men)的(de)(de)(de)質量加在(zai)一起，可以組成一個(ge)(ge)地(di)球質量1/10的(de)(de)(de)大行星(xing)。然而估(gu)計是，那(nei)里的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)多(duo)達數十(shi)億個(ge)(ge)，其中直徑(jing)超過(guo)100km的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)少于35000個(ge)(ge)。這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)在(zai)柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)帶(dai)(dai)(dai)中發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)通(tong)常被稱為柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)帶(dai)(dai)(dai)天(tian)(tian)(tian)(tian)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，簡(jian)稱KBO。

從地球上(shang)觀測，很難準確地知(zhi)道KBO究竟是(shi)由什么組成的，它們(men)都為一層黏糊糊的東西所(suo)覆蓋(gai)，很像是(shi)冰塊、巖石和(he)塵埃的混合物。有些KBO并不小，其個頭接(jie)近冥(ming)王(wang)星乃至超過了冥(ming)王(wang)星。

2000年11月，朱伊特他們(men)又發(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)距離(li)太(tai)陽(yang)43個(ge)天文單位的(de)(de)瓦(wa)魯(lu)那，它的(de)(de)直徑(jing)(jing)為900km，已接近(jin)于最大的(de)(de)小(xiao)行(xing)星谷(gu)神星(直徑(jing)(jing)933km)，只比卡戎(直徑(jing)(jing)1200km)略小(xiao)一(yi)點(dian)。當時一(yi)些科學家便認為，瓦(wa)魯(lu)那的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)從某種(zhong)程度上印(yin)證了(le)冥(ming)(ming)王(wang)(wang)(wang)星的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)者克(ke)萊德·湯博(bo)的(de)(de)觀點(dian)。克(ke)萊德發(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)冥(ming)(ming)王(wang)(wang)(wang)星后，認為這一(yi)區域還有其他X行(xing)星可(ke)供發(fa)(fa)現(xian)(xian)。北(bei)亞利桑那大學的(de)(de)史蒂(di)芬·泰(tai)格(ge)勒說(shuo)：“瓦(wa)魯(lu)那的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)(xian)說(shuo)明冥(ming)(ming)王(wang)(wang)(wang)星并(bing)不是(shi)唯(wei)一(yi)的(de)(de)X行(xing)星，可(ke)能(neng)(neng)它只是(shi)幾個(ge)X行(xing)星中的(de)(de)一(yi)個(ge)。可(ke)以想(xiang)象，比冥(ming)(ming)王(wang)(wang)(wang)星更遠、更大的(de)(de)天體迄今仍(reng)然(ran)未被發(fa)(fa)現(xian)(xian)，原因很有可(ke)能(neng)(neng)是(shi)太(tai)陽(yang)的(de)(de)照光太(tai)弱或者它們(men)的(de)(de)表面太(tai)暗。”

泰格勒說得沒錯，2001年8月(yue)24日(ri)，人們又有了新的(de)重大發(fa)現，它(ta)叫(jiao)2001 KX76，是由美(mei)國航天局(ju)支持的(de)“深度黃道搜索計劃”發(fa)現的(de)，其大小(xiao)約為1200km，很多報道稱它(ta)取代谷(gu)神星成為最大的(de)小(xiao)行(xing)星，但實際上2001 KX76距離太陽39個天文單位(wei)，不屬于小(xiao)行(xing)星，而是一(yi)顆KBO。

附錄：柯(ke)伊伯機(ji)載天文臺(tai)

柯(ke)伊(yi)伯(bo)機(ji)(ji)載天文(wen)臺是(shi)美國宇(yu)航局(ju)的紅外觀測設備，基地設在位于加州Moffett Field的Ames研究中心。它是(shi)一架(jia)搭載在C-141A“運(yun)輸星”噴氣(qi)式(shi)運(yun)輸機(ji)(ji)上的反射望遠鏡，與(yu)探測氣(qi)球(qiu)的大面(mian)積快速巡天互(hu)補，專用于對(dui)(dui)天體的精密觀測。為了(le)(le)克服地球(qiu)大氣(qi)層中水蒸(zheng)氣(qi)對(dui)(dui)紅外線(xian)的吸(xi)收，柯(ke)伊(yi)伯(bo)機(ji)(ji)載天文(wen)臺要(yao)飛(fei)到同(tong)溫層以上才能進(jin)行觀測，這里空氣(qi)稀薄，水蒸(zheng)氣(qi)對(dui)(dui)紅外線(xian)的吸(xi)收幾乎為零。從1974年(nian)春服役(yi)到1995年(nian)秋退役(yi)，它工作了(le)(le)21個(ge)年(nian)頭，總計飛(fei)行1400余次。

歷史背景

機載天文臺概念的(de)(de)提(ti)出(chu)要歸功(gong)于Frank Low等熱終于將(jiang)科學(xue)儀器(qi)放到高(gao)空的(de)(de)科學(xue)家。由于地基(ji)紅外(wai)觀測(ce)的(de)(de)種種不便，再(zai)加上(shang)當(dang)時的(de)(de)條件限制，發射(she)探(tan)測(ce)衛星(xing)難度頗大，人們找(zhao)到了這樣一種解決方法：如果能將(jiang)儀器(qi)送上(shang)平流層，那么(me)就可(ke)以(yi)大大減(jian)輕水蒸氣(qi)帶來的(de)(de)對(dui)紅外(wai)線的(de)(de)吸收(shou)，這是因為地球上(shang)98%的(de)(de)水蒸氣(qi)都分(fen)布在對(dui)流層。

柯伊(yi)伯(bo)機(ji)載(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)的望遠鏡系(xi)統由Owens-Illinois公司(si)設計，運(yun)載(zai)機(ji)則選擇(ze)了(le)洛克希(xi)德(de)—馬丁公司(si)的C-141A戰略運(yun)輸機(ji)，其最(zui)大飛(fei)行高度約14000米，空載(zai)續航能(neng)力(li)超過10000公里。這也是世界上唯一一架(jia)民用(yong)C-141A飛(fei)機(ji)。1973年，洛克希(xi)德(de)公司(si)安(an)裝了(le)機(ji)載(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)的望遠鏡艙。1974年，機(ji)載(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)投(tou)入使用(yong)。1975年5月21日，杰(jie)拉德(de)·柯伊(yi)伯(bo)機(ji)載(zai)天(tian)文(wen)臺(tai)被正式(shi)命名，此時柯伊(yi)伯(bo)已故去兩年。

飛行裝(zhuang)備---設立柯(ke)伊伯機載天文臺的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)為了(le)克(ke)服地(di)球大氣層中(zhong)水蒸氣對紅(hong)外線的(de)(de)(de)(de)吸收，更好地(di)進行紅(hong)外天文觀(guan)測，其(qi)(qi)工作光(guang)譜范圍被安排在(zai)(zai)1至500微米。望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)的(de)(de)(de)(de)光(guang)學(xue)系統則采(cai)用了(le)傳統的(de)(de)(de)(de)卡塞格林式設計，口徑(jing)36英寸(cun)（91.5厘米）。望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)安裝(zhuang)在(zai)(zai)機身(shen)的(de)(de)(de)(de)左上部，在(zai)(zai)飛行員座(zuo)艙旁。與一般(ban)的(de)(de)(de)(de)紅(hong)外望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)一樣，它也設有(you)冷卻系統，用液氮或(huo)其(qi)(qi)他(ta)低溫(wen)液體來保證(zheng)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)本身(shen)的(de)(de)(de)(de)熱量不會(hui)影響(xiang)觀(guan)測。探測器則是(shi)可(ke)以(yi)拆卸的(de)(de)(de)(de)，每次飛行前(qian)，天文學(xue)家依自己(ji)的(de)(de)(de)(de)需要安裝(zhuang)測試不同的(de)(de)(de)(de)探測器。望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)副鏡(jing)是(shi)振蕩(dang)式的(de)(de)(de)(de)，可(ke)以(yi)前(qian)后運動以(yi)改(gai)變觀(guan)測視場。這(zhe)是(shi)為方便消除圖(tu)象的(de)(de)(de)(de)躁點(dian)而設計的(de)(de)(de)(de)。

貢獻影響

在上(shang)世(shi)紀(ji)40年代(dai)，杰拉(la)德·柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)（Gerard Kuiper）提(ti)出一(yi)個(ge)(ge)新(xin)的(de)(de)理(li)論，認(ren)為(wei)冥(ming)王星(xing)并(bing)不是(shi)一(yi)個(ge)(ge)毫(hao)無脈絡可尋(xun)的(de)(de)世(shi)界，而(er)是(shi)在一(yi)個(ge)(ge)“區域(yu)”內運行(xing)的(de)(de)一(yi)大群物體之中最亮(liang)的(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)。此后，人們將柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)理(li)論中提(ti)到的(de)(de)這個(ge)(ge)“區域(yu)”稱為(wei)“柯(ke)伊(yi)(yi)伯(bo)帶”（Kuiper Belt）。

1965年(nian)(nian)，他利(li)用NASA的(de)(de)Convair 990飛機(ji)進行了(le)(le)(le)一次紅外觀測，探測了(le)(le)(le)金(jin)星(xing)大氣(qi)的(de)(de)成(cheng)分，顯示了(le)(le)(le)機(ji)載天文臺的(de)(de)巨(ju)大潛力。1968年(nian)(nian)，Frank Low用NASA的(de)(de)Ames中心(xin)屬(shu)下一架(jia)利(li)爾噴(pen)氣(qi)（LearJet）飛機(ji)運載了(le)(le)(le)一架(jia)口徑12英寸的(de)(de)望遠鏡，成(cheng)功測量了(le)(le)(le)木星(xing)和銀河星(xing)云的(de)(de)紅外亮(liang)度(du)。這些試(shi)驗給NASA的(de)(de)科學家留下了(le)(le)(le)很深的(de)(de)印象，并(bing)最終促成(cheng)了(le)(le)(le)柯伊伯機(ji)載天文臺的(de)(de)誕生(sheng)。