Kuiper带天体的动力学研究

发布时间：2020-03-22 14:12

【摘要】：Kuiper带天体(KBOs)的动力学研究是当前太阳系动力学研究的前沿领域之一。由于Kuiper带含有许多太阳系最原始的信息,通过对它的研究可以使我们更加深入了解太阳系的早期历史。而KBOs的轨道观测特性和理论研究的比较会为外层太阳系的形成和演化提供丰富的第一手线索。对处于海王星平运动共振带中的KBOs的动力学结构的研究将会有助于揭示Kuiper带共振天体异常丰富的机理,理解共振的形成和演化机制以及这种机制和外层大行星的形成和演化的内在联系。本文在对当前已观测到的KBOs的轨道分布特性进行分析研究的基础上,采用天体力学的限制性三体问题的动力学模型,用数值模拟方法研究了Kuiper带天体的起源和动力学演化。论文共分四章: 第一章为综述,阐明了Kuiper带天体的动力学研究背景和意义,并介绍了当前这一重要课题的研究现状和发展趋势。第二章在对当前已观测到的KBOs的轨道根数进行数据处理的基础上,分析了 Kuiper带的轨道半长径、轨道偏心率和倾角的分布特性。结果发现KBOs在共振区中出现聚集;共振区KBOs的偏心率明显比经典KBOs的大;有些经典KBOs具有比共振 KBOs还大的轨道倾角等现象。第三章在只考虑太阳、海王星和一个Kuiper带天体组成的限制性三体问题,忽略其它大行星和KBOs的摄动作用的物理模型的基础上,从用轨道根数为变量的天体的摄动运动方程出发,采用具有高精度的、可以自动选择步长的8阶 RKF(Runge—Kutta—Fehlberg)单步法数值积分器,模拟了Kuiper带天体的动力学演化过程。首先,通过对分布在35-50AU区域的四组具有不同初始轨道根数的751颗试验粒子在10~7yr和10~8yr的时间尺度上的数值积分,讨论了初始轨道半长径、轨道偏心率、轨道倾角以及海王星的平运动共振对Kuiper带天体演化的影响。其次,我们对当前已观测到的处于海王星平运动共振中的KBOs和39AU以内的经典KBOs的未
【图文】：

海王星,天体,近交,动力学

图I一130一50AU区域的天体在与海王星第一次密近交会前的动力学寿命。天体样本的偏心率在。一0.3之间，初始轨道倾角均为l”。(选自Dunenaetal1995‘，’l)1)Kuiper带的内边缘大约在33一34Au处。由于海王星的强摄动作用，，在33一34Au以内的天体轨道极不稳定，在很短的时间尺度〔<1o7yr)上就会与海王星相遇。2)在36AU到40AU区域的Kuiper带结构较为复杂。这个区域中近圆形(。‘.005)、低倾角仓、巧。)天体的轨道在超过太阳系年龄的时间尺度上是稳定的。天体的轨道偏心率和其近日点距离成反比。一般说来，近日点距离小于35UA的天体是不稳定的，这主要是因为天体在其近日点会受到来自海王星的强摄动。但海王星平运动共振带中的天体即使具有较高偏心率(。>0.1)，大多数的轨道仍然是稳定的，这主要是由于平运动共振提供了在近日点使其远离海王星的保护机制。同时也发现共振带中i之25“的天体不是很稳定。。

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轨道倾角只有1.8。，因此KB0s的轨道倾角越大，说明其与海王星轨道面的偏离程度越大。图2一4显示出Kuiper主带天体的轨道倾角对轨道半长径的分布。圆点代表RKB0s，圆圈代表CKB0s，虚线表示共振的中心位置。通过a)和b)两图的比较和数值统计可以发现:具有可靠轨道根数KBOs的轨道倾角都小于350，而有少数从单一方向测定的KBOs的轨道倾角大于35“;两者的平均轨道倾角分别为7.200和8.3已。这可能有两方面的原因:(1)测量误差，从单一方向的测量会高估其值;(2)由于观测手段
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：P13

【共引文献】