布局宇宙景觀的魔力組合——引力與軌道

2 0 0 3年1月8日， 直徑約6 0米的小行星2 0 0 2 AA 2 9以一種不尋常的馬蹄形軌跡追蹤地球，它是第一顆以和地球幾乎相同的軌道圍繞太陽運轉的行星。當天，它離地球的最近距離為5 9 0萬千米，是它近百年來離地球最近的一次。

2 0 1 1年1 1月8日1 9時2 5分，一顆直徑約4 0 0米、如航空母艦大小的小行星從地球和月亮的縫隙中穿過。假設這顆名為2 0 0 5 YU5 5的小行星撞向地球，會在地面上砸出一個直徑約6 0 0 0米、深5 0 0米的坑，還會導致7級地震，甚至可能引發海嘯，掀起高達2 0米的海浪。

直徑達3 0 0 0米至5 0 0 0米的「葉列寧」彗星，2 0 1 1年1 0月1 6日與地球擦肩而過，距離大約在0. 2 3個天文單位（1個天文單位等於地球到太陽的距離，即1.5億千米）。天文學家不僅早就知道「葉列寧」彗星距地球的最近點，並且計算出它對地球產生的潮汐力只有月球的十億分之一，以及一個幾乎可以忽略不計的磁場。

圖中黃點代表太陽，白線是地球軌道，藍線是2 0 0 2 A A 2 9 的軌道

2 0 0 5 Y U 5 5 於2 0 1 1 年1 1 月8 日1 9 時2 5 分從地球和月亮的縫隙中穿過

「葉列寧」彗星與地球擦肩而過時的運行軌跡

未來可能對地球構成最大威脅的是小行星「阿波菲斯」。這顆直徑4 0 0米左右的小行星將於2 0 2 9年4月1 4凌晨4時靠近地球北半球，近地點位於5.7萬千米處，位置大概在靠近日本上空……

科學家對上述這些看似失控的天外來客，為何了如指掌、應對自如？他們的自信來自哪裡？

用美國航空航天局近地天體計劃主管唐·約斯曼的話說：「我們對小行星的軌道非常了解，是軌道和引力等科學工具鑄就了我們自信的基礎。」

是的，毫不誇張地說，軌道和引力不僅是支撐宇宙大廈的棟樑，還是我們探索無盡星空的必經之路。

如影隨形

小時候，天津還有有軌電車，雖然慢，但開起來叮叮噹噹的，挺好玩。在聽大人們議論地球、月球軌道時我就想，人真了不起，竟然能夠給那麼大的傢伙修軌道。後來才曉得此軌道非彼軌道，太空星際軌道是由引力、質量等因素形成的特殊運行軌跡。

軌道與引力看似相伴相生，如影隨形，但起主宰作用的還是引力，或者說是先有引力後有軌道。如果非要形容的話，引力是構成宇宙大廈的棟樑支柱，軌道則是將天體磚石連綴起來的鋼筋水泥。

以太陽係為例。假如太陽失去引力，所有高速運行的行星都會被拋入太空；行星假如停止轉動，太陽的巨大引力就會把它們吸入自己上千萬攝氏度高溫的熔爐，將地球和人類轉眼化為灰燼。

引力是太空中普遍存在的吸引力，是恆星系統形成的基礎，是星系運行的原動力。當然，對不同天體而言，只有引力、質量等因素達到平衡時方可確定關係，正常運行。要達成這種平衡是非常不容易的。太陽的引力將所有行星向內拉扯，但行星運動產生的離心力又會阻止它們撞過來；而行星總是以驚人的速度在自轉和公轉，它們自身首先要保持穩定，引力和離心力一致，自身的物質才不會被拋射出去。此外，太陽引力與行星因運動而受到的離心力之間，必須形成一種微妙的平衡。行星周而復始地圍繞恆星運行，軌道由此產生了。

軌道其實就是星體運行的軌跡，是太空中隱形的高速公路，長短形狀各不相同。

值得慶幸

與太陽系其他行星相比，地球之所以成為生命的樂園，仰賴於它擁有的圓形軌道，使其與太陽的距離基本保持一致，溫差變化不是很大，並在4 0多億年內相對穩定，為生命孕育進化創造了條件。這在躁動無常的宇宙中，即便不是絕無僅有，也是比較罕見的。

看看地球的近鄰水星，你就知道我們生活在地球上有多幸運了。

水星的軌道極不穩定，它的公轉軌道是橢圓形，近日點距太陽只有4 5 0 0萬千米。如此靠近太陽，導致水星上的大氣很稀薄，陽光的熱力長驅直入，使得其向陽面的溫度高達4 5 0℃， 而背陽面的溫度卻低到-1 7 0℃ 。任何生命都不可能在這樣的環境下存活。地球的極端溫度出現在利比亞沙漠和南極腹地，前者是6 8℃，後者超過-7 0℃。

水星的軌道

不僅如此，水星繞太陽旋轉的軌道還極不穩定，每繞一周它的軌道就會發生偏移，數億年來，水星的軌道呈現出菊花狀，使其自然條件越發惡劣。

再看距離太陽6 4億千米的冥王星，它繞太陽一周是2 4 8年，根據角動量守恆定律，距離太陽越遠轉速越慢。冥王星是個非常怪異的天體，它的延展軌道與太陽系其他行星完全不在一個平面上，不知道這是否是它被踢出行星行列的原因之一。冥王星是一個由冰晶和岩石構成的冰凍星球，最低溫度只有-2 4 0℃，天空中會落下由甲烷和氮形成的雪花。

上帝之手把地球放在了與太陽恰到好處的位置。它如果再稍微靠近太陽，後果就不堪設想，金星就是最好的例子。地球若在天文單位上再接近一點太陽，地球上的海洋將很快蒸發殆盡，地球將很快變成一片荒漠，生命不復存在。

相反，地球如果遠離太陽一點也不行，那樣它就會被兩極蔓延的堅冰所包裹，永久冰期也隨之而來。是不偏不倚的地球軌道確保我們既不被燒死，也不會被凍死。

如今科學家探尋外星生命時，恪守的一個重要條件就是，其圍繞恆星運動的軌道應該是圓形。

毀滅與創造

最大的能量碰撞是什麼？不是核反應堆，也不是大型強子對撞機，而是星系雲的大碰撞，它們較量的結果能催生出無數恆星，而操縱這種超級對決的幕後推手也是引力。無形的引力不僅可以將星系凝聚在一起，還可以把行星拋出星系。最近天文學家發現一些不繞恆星運行的流浪行星，它們被引力甩出原有星系，相互拉扯，行動詭異，製造出一系列奇形怪狀的軌道。再進一步觀察，才發現流浪行星在宇宙中的數目龐大。由此可知引力與軌道的正反兩面性：它們既是宇宙的定海神針，也是製造動亂的禍首。

天文學家藉助高倍數天文望遠鏡觀察發現，一對距地球1. 2萬光年的雙子白矮星正在高速運轉。它們體積雖小，但密度極高，一茶匙物質可達5噸重。兩星相距只有8萬千米，相當於地月距離的1/5，它們的運行時速超過1 6 0萬千米，彼此繞對方運行一周只需5分鐘，僅此兩項就已經刷新天文紀錄了。

在引力作用下，兩顆白矮星越發靠近，引力較大的一顆從另一顆上不斷撕下物質貼到自己身上……最後距離越來越近，兩顆星體都逐漸失控，直至相撞融合，形成一顆超新星。這是宇宙中最劇烈的爆炸事件，其亮度不亞於整個銀河系。

在茫茫宇宙中，極端的引力是一種破壞力，行星與恆星的繞行軌道會因此變得雜亂無章，造成一系列連鎖反應。但是，神奇的引力除了破壞，還可以創造，甚至為生命的誕生創造大環境。地球上的所有生命都可以為此作證。

3 9億年前，奇怪的引力波導致太陽系天體發生軌道共振，從而使得太陽系內外顛倒，今天的太陽系版圖就是在那次軌道共振後逐漸形成的。在軌道秩序大亂的1億年內， 整個太陽系變成了一個射擊場，數十億顆彗星從不同方向飛來撞擊行星，太陽系中的行星和衛星至今仍有當時撞擊留下的傷疤。這就是所謂的後期重轟炸期。後期重轟炸期之前的地球，熾熱而荒涼，像一座超級火爐，死寂沉沉。

是冰彗星為地球帶來了寶貴的水源，不僅很快降低了地球的溫度，還造就了孕育生命的搖籃——海洋。海洋經過漫長的1 0億年才孕育出生命的DNA。

這樣說來，遙遠的話題一下子就被拉近了。不是么，你我，還有樹木和小草，不都是奇異引力和錯亂軌道的受益者嗎？

抬起手來，讓我們一起向目力所及的宇宙太空，真誠地敬禮吧！

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