小行星帶（asteroidbelt）是太陽(yáng)系內介于火星和木星軌道之間的小行星密集區域，由已經(jīng)被編號的120,437顆小行星統計得到，98.5%的小行星都在此處被發(fā)現。由于這是小行星最密集的區域，估計為數多達50萬(wàn)顆，這個(gè)區域因此被稱(chēng)為主帶，通常稱(chēng)為小行星帶。距離太陽(yáng)約2.17－3.*天文單位的空間區域內，聚集了大約50萬(wàn)顆以上的小行星，形成了小行星帶。這么多小行星能夠被凝聚在小行星帶中，除了太陽(yáng)的萬(wàn)有引力以外，木星的萬(wàn)有引力起著(zhù)更大的作用。

小行星帶由原始太陽(yáng)星云中的一群星子（比行星微小的行星前身）形成。但是，因為木星的重力影響，阻礙了這些星子形成行星，造成許多星子相互碰撞，并形成許多殘骸和碎片。小行星帶內最大的三顆小行星分別是智神星、婚神星和灶神星，平均直徑都超過(guò)400公里；在主帶中僅有一顆矮行星—谷神星，直徑約為950公里；其余的小行星都較小，有些甚至只有塵埃大小。小行星帶的物質(zhì)非常稀薄，目前已經(jīng)有好幾艘太空船安全通過(guò)而未曾發(fā)生意外。在主帶內的小行星依照它們的光譜和主要形式分成三類(lèi)：碳質(zhì)、硅酸鹽和金屬。另外，小行星之間的碰撞可能形成擁有相似軌道特征和成色的小行星族，這些碰撞也是產(chǎn)生黃道光的塵土的主要來(lái)源。

發(fā)現歷史

發(fā)現第一顆小行星谷神星的皮亞齊。1766年德國天文學(xué)家提丟斯（j.titius）偶然發(fā)現一個(gè)數列：(n4)/10，將n=0,3,6,12,……代入，可相當準確地給出當時(shí)已知行星的軌道半徑。這件事起初未引起人們的注意，后來(lái)柏林天文臺的臺長(cháng)波德（j.bode）得知后將它發(fā)表，乃為天文界所知。在1781年發(fā)現天王星之后，進(jìn)一步證實(shí)公式有效，波德于是倡議在火星和木星軌道之間也許還有一顆行星。1801年，西西里和皮亞齊（g.pzzi）在例行的天文觀(guān)測中偶然發(fā)現在2.77au處有個(gè)小天體，即把它命名為谷神星（ceres）。

1802年，天文學(xué)家?jiàn)W伯斯（h.olbere）在同一區域內又發(fā)現另一小行星，隨后命名為智神星（pals）。威廉·赫歇爾就建議這些天體是一顆行星被毀壞后的殘余物。到了1807年，在相同的區域內又增加了第三顆婚神星和第四顆灶神星。由于這些天體的外觀(guān)類(lèi)似恒星，威廉·赫歇爾就采用希臘文中的語(yǔ)根aster－（似星的）命名為asteroid，中文則譯為小行星。

拿破侖戰爭結束了小行星帶發(fā)現的第一個(gè)階段，一直到1845年才發(fā)現第五顆小行星義神星。緊接著(zhù)，新小行星發(fā)現的速度極速增加，到了1868年中發(fā)現的小行星已經(jīng)有100顆，而在1891年馬克斯·沃夫引進(jìn)了天文攝影，更加速了小行星的發(fā)現。1923年，小行星的數量是1,000顆，1951年到達10,000顆，1982年更高達100,000顆?，F代的小行星巡天系統使用自動(dòng)化設備使小行星的數量持續增加。

在小行星帶發(fā)現后，必須要計算它們的軌道元素。1866年，丹尼爾·柯克伍德宣布由太陽(yáng)算起，在某些距離上是沒(méi)有小行星存在的空白區域，而在這些區域上繞太陽(yáng)公轉的軌道周期與木星的公轉周期有簡(jiǎn)單的整數比?？驴宋榈抡J為是木星的攝動(dòng)導致小行星從這些軌道上被移除。

在1918年，日本天文學(xué)家平山清次注意到小行星帶上一些小行星的軌道有相似的參數，并由此形成了小行星族。到了1970年代，觀(guān)察小行星的顏色發(fā)展出了分類(lèi)的系統，三種最常見(jiàn)的類(lèi)型是c－型（碳質(zhì)）、s－型（硅酸鹽）和m－型（金屬）。2006年，天文學(xué)家宣布在小行星帶內發(fā)現了彗星的族群，而且推測這些彗星可能是地球上海洋中水的來(lái)源。

起源演化

在太陽(yáng)系形成初期，因吸積過(guò)程的碰撞普遍，造成小顆粒逐漸聚集形成更大的叢集，一旦聚集到足夠的質(zhì)量（即所謂的微星），便能用重力吸引周?chē)奈镔|(zhì)。這些星子就能穩定地累積質(zhì)量成為巖石行星或巨大的小行星ida和它的衛星，伽利略號探測器拍攝氣體行星。小行星帶的形成之謎不知道何時(shí)才能破解。不過(guò)，越來(lái)越多的天文學(xué)家認為，小行星記載著(zhù)太陽(yáng)系行星形成初期的信息。因此，小行星的起源是研究太陽(yáng)系起源問(wèn)題中重要的和不可分割的一環(huán)。

主流觀(guān)點(diǎn)

關(guān)于形成的原因，比較普遍的觀(guān)點(diǎn)是在太陽(yáng)系形成初期，由于某種原因，在火星與木星之間的這個(gè)空擋地帶未能積聚形成一顆大行星，結果留下了大批的小行星。

目前被認同的行星形成理論是太陽(yáng)星云假說(shuō)，認為星云中構成太陽(yáng)和行星的材料，塵埃和氣體，因為重力陷縮而生成旋轉的盤(pán)狀。在太陽(yáng)系最初幾百萬(wàn)年的歷史中，因吸積過(guò)程的碰撞變得黏稠，造成小顆粒逐漸聚集形成更大的叢集，并且使顆粒的大小穩定的持續增加。一旦聚集到足夠的質(zhì)量—所謂的微星—便能經(jīng)由重力吸引鄰近的物質(zhì)。這些星子就能穩定的累積質(zhì)量成為巖石的行星或巨大的氣體行星。

在平均速度太高的區域，碰撞會(huì )使星子碎裂而抑制質(zhì)量的累積，阻止了行星大小的天體生成。在星子的軌道周期與木星的周期成簡(jiǎn)單整數比的地區，會(huì )發(fā)生軌道共振，會(huì )因擾動(dòng)使這些星子的軌道改變。在火星與木星之間的空間，有許多地方與木星有強烈的軌道共振。當木星在形成的過(guò)程中向內移動(dòng)時(shí)，這些共振軌道也會(huì )掃掠過(guò)小行星帶，對散布的星子進(jìn)行動(dòng)態(tài)的激發(fā)，增加彼此的相對速度。星子在這個(gè)區域（持續到現在）受到太強烈的攝動(dòng)因而不能成為行星，只能一如往昔的繼續繞著(zhù)太陽(yáng)公轉，而且小行星帶可以視為原始太陽(yáng)系的殘留物。

小行星gaspra，伽利略號探測器拍攝目前小行帶所擁有的質(zhì)量應該僅是原始小行星帶的一小部分，以電腦模擬的結果，小行星帶原來(lái)的質(zhì)量應該與地球相當。主要是由于重力的擾動(dòng)，在百萬(wàn)年的形成周期過(guò)程中，大部份的物質(zhì)都被拋出去，殘留下來(lái)的質(zhì)量大概只有原來(lái)的千分之一。

當主帶開(kāi)始形成時(shí)，在距離太陽(yáng)2.7au之處形成了一條溫度低于水的凝結點(diǎn)線(xiàn)—"雪線(xiàn)"，在這條線(xiàn)之外形成的星子就能夠累積冰。在小行星帶生成的主帶彗星都在這條線(xiàn)之外，并且是造成地球海洋的主要供應者。

因為大約在40億年前，小行星帶的大小和分布就已經(jīng)穩定下來(lái)（相對于整個(gè)太陽(yáng)系），也就是說(shuō)小行星帶的主帶在大小上已經(jīng)沒(méi)有顯著(zhù)的增減變化。但是，小行星依然會(huì )受到許多隨后過(guò)程的影響，像是：內部的熱化、撞擊造成的熔化、來(lái)自宇宙線(xiàn)和微流星體轟擊的太空風(fēng)化。因此，小行星不是原始的，反而是在外面古柏帶的小行星，在太陽(yáng)系形成時(shí)經(jīng)歷的變動(dòng)比較少。

主帶的內側界線(xiàn)在與木星的軌道周期有4:1軌道共振的2.06au之處，，在此處的任何天體都會(huì )因為軌道不穩定而被移除。在這個(gè)空隙之內的天體，在太陽(yáng)系的早期歷史中，就會(huì )因為火星（遠日點(diǎn)在1.67au）重力的擾動(dòng)被清掃或拋射出去。

其他解釋

最早提出的成因解釋是爆炸說(shuō)，是太陽(yáng)系第十大行星億萬(wàn)年前的大爆炸分解成了千萬(wàn)顆小行星。這種小行星mathilde，近地小行星探測器拍攝理論一下子就解決了兩個(gè)難題：小行星帶的產(chǎn)生和為什么沒(méi)有第十行星。但這種設想最大的缺陷是行星爆炸的原因說(shuō)不清楚。也有人認為，木星與火星之間的軌道上本來(lái)就存在著(zhù)5－10顆同谷神星大小相似的體積相對較大的小行星。這些行星通過(guò)長(cháng)時(shí)間的相互碰撞逐漸解體，越來(lái)越小，越分越多，形成了大量的碎片，也就是我們目前觀(guān)測到的小行星帶。這些解釋各有道理，但都不能自圓其說(shuō)，因而都未形成定論。

家族和群組

參看詞條小行星族。

在主帶的小行星大約有三分之一屬于不同家族的成員。同一家族的小行星來(lái)自同一個(gè)母體的碎片，共享著(zhù)相似的軌道元素，像是半長(cháng)軸、離心率、軌道傾角，還有相似的光譜。由這些軌道元素的圖型顯示，在主帶中的小行星集中成幾個(gè)家族，大約有20–30個(gè)集團可以確定是小行星族，并且可能有共同的起源。還有一些可能是，但還不是很確定的。小行星族可以借由光譜的特征來(lái)進(jìn)行辨認。較小的小行星集團稱(chēng)為組或群。

在主帶內著(zhù)名的小行星族（依半長(cháng)軸排序）有花神星族、司法星族、鴉女星族,曙神星族、和司理星族。最大的小行星族是以灶神星為主的灶神星族（谷神星是屬于gefion族的闖入者），相信是由形成灶神星上隕石坑的撞擊造成的，而且hed隕石可能也是起源自這一次的撞擊。

在主帶內也被找到三條明顯的塵埃帶，他們與曙神星、鴉女星、司理星有相似的軌道傾角，所以可能也屬于這些家族。

邊緣

在小行星帶的內緣（距離在1.78和2.0天文單位之間，平均概念圖，曙光號和小行星帶半長(cháng)軸1.9天文單位）有匈牙利族的小行星。們以匈牙利為主，至少包含52顆知名的小行星。匈牙利族的軌道都有高傾角，并被4：1的柯克伍德空隙與主帶分隔開(kāi)來(lái)。有些成員屬于穿越火星軌道的小行星，并且可能是因為火星的擾動(dòng)才使這個(gè)家族的成員減少。

另一個(gè)在小行星主帶外緣的高傾角家族是福后星族，軌道在距離太陽(yáng)2.25到2.5天文單位之間。主要由s－型的小行星組成，在靠近匈牙利族的附近有一些e－型的小行星。

最大家族之一的花神星族已知的成員超過(guò)800顆，可能是在十億年前的撞擊后形成的，主要分布在主帶的內側邊緣。

在主帶的外緣有原神星族的小行星，軌道介于3.3至3.5天文單位之間，與木星有7：4的軌道共振。希爾達族的軌道介于3.5和4.2天文單位之間，與木星有3：2的軌道共振。相對來(lái)說(shuō)，在4.2天文單位之外，直到與木星共軌的特洛伊小行星之間仍有少量的小行星。

新家族

證據顯示新的小行星族仍在形成中（以天文學(xué)的時(shí)間尺度），karincluster顯然是在570萬(wàn)年前在一顆直徑約16公里的母體小行星碰撞后產(chǎn)生的。veritas族是在830萬(wàn)年前形成的，證據則來(lái)自沉積在海洋被復原的行星際塵埃。

在更久遠的過(guò)去，曼陀羅族誕生在4億5千萬(wàn)年前主帶中的碰撞，但年齡的估計只是根據可能成員現在的軌道元素，而不是所有的物理特征。不過(guò)，這一群可以做為黃道帶塵埃的一個(gè)材料來(lái)源。其他最近形成的群還有伊安尼尼群（大約在150萬(wàn)年前后），可以提供小行星帶內塵埃的另一個(gè)來(lái)源。

物理特征

概念圖，曙光號和灶神星與谷神星構造

目前的小行星帶包含兩種主要類(lèi)型的小行星。在小行星帶的外緣，靠近木星軌道的，以富含碳值的c－型小行星為主，此類(lèi)小行星占總數的75%以上。與其它的小行星相比，顏色偏紅而且反照率非常低。它們表面的組成與碳粒隕石相似，化學(xué)成分、光譜特征都是太陽(yáng)系早期的狀態(tài)，但缺少一些較輕與易揮發(fā)的物質(zhì)（如冰）。

靠近內側的部分，距離太陽(yáng)2.5天文單位，以含硅的s－型小行星較為常見(jiàn)，光譜顯示其表面含有硅酸鹽與一些金屬，但碳質(zhì)化合物的成分不明顯。這表明它們與原始太陽(yáng)系的成分有顯著(zhù)區別，可能由于太陽(yáng)系早期的熔解機制，導致分化的結果。相對c－型小行星來(lái)說(shuō)，此類(lèi)小行星有著(zhù)高反射率。在小行星帶的整個(gè)族群中約占17%。

還有第三類(lèi)的小行星，總數約占10%的m－型小行星。它們的光譜中含有類(lèi)似鐵－鎳的譜線(xiàn)，顯白色或輕微的紅色，而沒(méi)有吸收線(xiàn)的特征。m－型小行星推測是由核心以鐵－鎳為主母體經(jīng)過(guò)毀滅性撞擊形成。在主帶內，m－型小行星主要分布在半長(cháng)徑2.7天文單位的軌道上。

注：20世紀70年代，通過(guò)觀(guān)察小行星的光譜發(fā)展出了分類(lèi)系統，三種最常見(jiàn)的類(lèi)型是c－型（碳質(zhì)）、s－型（硅酸鹽）和m－型（金屬）

碰撞

測量小行星帶中巨大小行星的自轉周期顯示有一個(gè)下限存在，直徑大于100米的小行星，自轉周期都超過(guò)2.2小時(shí)。雖然一個(gè)結實(shí)的物體可以用更高的速率自轉，但當小行星的自轉周期快過(guò)這個(gè)數值時(shí)，表面的離心力便會(huì )大于重力，因此表面所有的松散物質(zhì)都會(huì )被拋離。這也說(shuō)明直徑超過(guò)100米的小行星實(shí)際上是在碰撞后的瓦礫堆中形成的。

小行星帶高密度的天體分布使得彼此間的碰撞頻繁（天文學(xué)的時(shí)間尺度）。在小行星帶中半徑為10公里的天體，平均每一千萬(wàn)年就會(huì )發(fā)生一次碰撞。碰撞會(huì )產(chǎn)生許多小行星的碎片（導致新的小行星族產(chǎn)生），而且一些碰撞的殘骸可能會(huì )在進(jìn)入地球的大氣層并成為隕石。但當小行星以低速碰撞時(shí)，兩顆小行星可能會(huì )結合在一起。在過(guò)去的40億年中，還有一些小行星帶的成員仍保持著(zhù)原始的特征。

其它物質(zhì)

除了小行星的主體之外，小行星帶中也包含了半徑只有數百微米的塵埃微粒。這些細微顆粒至少有一部分是來(lái)自小行星之間的碰撞（或微小的隕石體對小行星的撞擊）。由于坡印廷·羅伯遜阻力，來(lái)自太陽(yáng)輻射的壓力會(huì )使這些粒子以螺旋的路徑緩慢的朝向太陽(yáng)移動(dòng)。

這些細小微粒帶動(dòng)彗星拋出的物質(zhì)，產(chǎn)生了黃道光，這種微弱的輝光可以太陽(yáng)西沉后的暮光中，沿著(zhù)黃道面的平面上觀(guān)察到。產(chǎn)生黃道光的顆粒半徑大約為40微米，而這種顆?？梢跃S持的生命期通常是700,000年，因此必須有新產(chǎn)生的顆粒源源不斷地來(lái)自小行星帶。

柯克伍德空隙

參看柯克伍德空隙

小行星半長(cháng)軸分布圖主要用于描述在太陽(yáng)附近小行星的范圍，它的價(jià)值在可以推斷小行星的軌道周期。就所有小行星的半長(cháng)軸而論，在主帶會(huì )出現引人注目的空隙。在這些半徑上，小行星的平均軌道周期與木星的軌道周期呈現整數比，這樣與氣體巨星平均運動(dòng)共振的結果，足以造成小行星軌道元素的改變。實(shí)際的效果是在這些空隙位置上的小行星會(huì )被推入半長(cháng)軸更大或更小的不同軌道內。不過(guò)，因為小行星的軌道通常都是橢圓形的，還是有許多小行星會(huì )穿越過(guò)這些空隙，因而在實(shí)際的空間密度上，在這些空隙的小行星并不會(huì )比鄰近的地區為低。

這些箭頭指出的就是小行星帶內著(zhù)名的柯克伍德空隙，主要的空隙與木星的平均運動(dòng)共振為3：1、5：2、7：3和2：1。也就是說(shuō)在3：1的柯克伍德空隙處的小行星在木星公轉一圈時(shí)，會(huì )繞太陽(yáng)公轉三圈。在其他軌道共振較低的位置上，能找到的小行星也比鄰近的區域少。（例如8：3共振小行星的半長(cháng)軸為2.71天文單位。）

柯克伍德空隙明顯的將小行星帶分割成三個(gè)區域：第一區是4：1（2.06天文單位）和3：1（2.5天文單位）的空隙；第二區接續第一區的終點(diǎn)至5：2（2.82天文單位）的共振空隙；第三區由第二區的外側一直到2：1（3.28天文單位）的共振空隙。

主帶也明顯的被分成內外二區帶，內區帶由靠近火星的的區域一直到3：1（2.5天文單位）共振的空隙，外區帶一直延伸到接近木星軌道的附近。（也有些人以2：1共振空隙做為內外區帶的分界，或是分成內、中、外三區。）

其他資料

·目前小行星帶所擁有的質(zhì)量?jì)H為原始小行星帶的一小部分。電腦模擬的結果顯示，小行星帶原始的質(zhì)量可能與地球相當。但由于重力干擾，在幾百萬(wàn)年的形成周期過(guò)程中，大部份的物質(zhì)都被拋射出去，殘留下來(lái)的質(zhì)量大概只有原來(lái)的千分之一。

小行星帶·當主帶開(kāi)始形成時(shí)，在距離太陽(yáng)2.7au的地區就已形成了一條溫度低于水的凝結點(diǎn)線(xiàn)（雪線(xiàn)），在這條線(xiàn)之外形成的星子能夠累積冰。而在小行星帶生成的主帶彗星都在這條線(xiàn)之外，由此成為造成地球海洋的主要因素。

·由于在40億年前，小行星帶的大小和分布就已經(jīng)穩定下來(lái)（相對于整個(gè)太陽(yáng)系），也就是說(shuō)小行星帶的主帶在大小上已經(jīng)沒(méi)有顯著(zhù)的增減變化。但小行星依然會(huì )受到許多隨后過(guò)程的影響，如內部的熱化、撞擊造成的熔化、來(lái)自宇宙線(xiàn)和微流星體轟擊的太空風(fēng)化。

·主帶內側界線(xiàn)在與木星的軌道周期有4:1軌道共振處（2.06au處），任何天體都會(huì )因為軌道不穩定而被拋射出去。

小行星帶z在線(xiàn)