Kuiper带天体的动力学研究

论文摘要

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107yr和108yr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

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• §1.1 Kuiper带动力学研究的背景和意义
• §1.2 Kuiper带动力学的研究现状
• 1.2.1 Kuiper带的动力学结构
• 1.2.2 短周期彗星的起源
• 1.2.3 对Kuiper带共振区的研究
• 1.2.4 Kuiper带的动力学演化机制
• 第二章 Kuiper带天体轨道特性的分析研究
• §2.1 Kuiper主带天体轨道特性的分析研究
• 2.1.1 天体的数量对轨道半长径的分布关系
• 2.1.2 天体轨道偏心率分布对轨道半长径的依赖关系
• 2.1.3 天体轨道倾角分布对轨道半长径的依赖关系
• §2.2 散射Kuiper带天体轨道特性的分析研究
• §2.3 三种KBOs的轨道特性比较
• 第三章 Kuiper带天体的动力学数值模拟研究
• §3.1 基本方程和数值方法
• §3.2 35～50AU区域KBOs演化的数值模拟
• 3.2.1 轨道偏心率分布的数值模拟
• 3.2.2 轨道倾角分布的数值模拟
• §3.3 共振区天体未来演化的数值模拟
• §3.4 39AU以内经典天体稳定性的数值模拟
• 第四章 结论和讨论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的文章
• 致谢