彗星
命名和語(yǔ)源
彗星以其拖著的長(zhǎng)尾巴而得名,“彗”的本意就是帚。《說(shuō)文》紀(jì)載:“彗,埽竹也。”。中國(guó)古人把彗星叫做“星孛”,《春秋》記載,魯文公14年(前613年)“秋七月,有星孛入于北斗”。這是世界上關(guān)于哈雷彗星的最早記錄。中國(guó)《晉書(shū)·天文志》載有:“彗星所謂掃星,本類星,末類彗,小者數(shù)寸,長(zhǎng)或經(jīng)天。彗星本無(wú)光,傅日而為光,故夕見(jiàn)則東指,晨見(jiàn)則西指。在日南北皆隨日光而指,頓挫其芒,或長(zhǎng)或短。”準(zhǔn)確的描述了彗星的形態(tài)。
西方語(yǔ)言中的“彗星”一詞(如法語(yǔ): comète ;德語(yǔ):Komet;英語(yǔ):comet,古英文:cometa), 源自拉丁文的 comēta 或 comētēs ,這是拉丁化的希臘文κομ?τη?。在牛津英語(yǔ)字典,這個(gè)詞是"κομ?τη?"(" ?στ?ρ "),意思是希臘文的"長(zhǎng)發(fā)明星,彗星"。 Κομ?τη? 是從 κομ?ν ("留著長(zhǎng)發(fā)")轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的,其本身又是從 κ?μη (意思是"頭上的頭發(fā)")轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)的,而其意思是"彗星的尾巴" 。希臘哲學(xué)家兼科學(xué)家亞里斯多德是第一位使用這個(gè)延伸出來(lái)的字 κ?μη , κομ?τη? ,來(lái)形容他看見(jiàn)的"長(zhǎng)著頭發(fā)的星星"。彗星的天文學(xué)符號(hào)是( ? ),由一個(gè)小圓盤(pán)和三根如頭發(fā)突起的短線段組成 。
研究的歷史
由于彗星無(wú)論是形貌或運(yùn)行規(guī)律,都和人類平常觀測(cè)的行星和恒星大相徑庭,因此早期彗星始終為不少人所著迷,且由于彗星的出現(xiàn)時(shí)間常和不少歷史上大事件的發(fā)生時(shí)間相近,因此部分民族甚至視彗星為神或?yàn)?zāi)禍的象征。
早期的觀測(cè)和推論
出現(xiàn)在貝葉掛毯上的哈雷彗星,這幅掛毯在此處描述的是在1066年在黑斯廷斯戰(zhàn)役之前,哈勒德二世國(guó)王被告知哈雷彗星的出現(xiàn)。
在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之前,彗星好像無(wú)論在何處出現(xiàn),都會(huì)慢慢的消失不見(jiàn)。它們通常都被認(rèn)為是不好的預(yù)兆,會(huì)為國(guó)王或男性的貴族帶來(lái)災(zāi)難、死亡,甚至被解釋為上天對(duì)地球上居民的攻擊 。來(lái)自古代的資料,例如中國(guó)的甲骨文,知道數(shù)千年來(lái)人類就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過(guò)彗星。烏魯克的國(guó)王吉爾伽美什將之解釋為"流星",而啟示錄、以諾書(shū)等則稱之為彗星,或可能是火流星。一個(gè)很有名的古老記錄,是出現(xiàn)在貝葉掛毯上的哈雷彗星,這幅掛毯描述的是1066年諾曼征服英格蘭的事跡 。
亞里斯多德在他的第一本書(shū),天象論中對(duì)彗星看法的論調(diào),主導(dǎo)了西方對(duì)彗星的思潮將近兩千年。他否決了幾個(gè)早期哲學(xué)家認(rèn)為彗星是行星,或至少是一種與行星有關(guān)天象的想法,理由是行星局限于黃道上,并且是種圓周運(yùn)動(dòng),但彗星可能出現(xiàn)在天空中的任何部分 。取而代之的是,他描述彗星是地球大氣層上層的現(xiàn)象,是在炎熱、干燥的環(huán)境下聚集和偶然噴出的火焰。亞里斯多德認(rèn)為這種機(jī)制不僅形成彗星,還包括流星、極光,甚至是銀河 。
有幾位后來(lái)的哲學(xué)家對(duì)彗星的看法提出異議。塞內(nèi)卡在他的天問(wèn)指出,彗星在天空中有規(guī)律的移動(dòng),并且不受風(fēng)影響的性質(zhì),這種不受干擾的行為比較像天體而不是大氣中典型的現(xiàn)象。盡管他認(rèn)為其它的行星不會(huì)出現(xiàn)在黃道之外,但是類似地球的天體沒(méi)有理由不能在天空的任何地方出現(xiàn),人類對(duì)天體的認(rèn)識(shí)是非常有限的 。然而,亞里斯多德的觀點(diǎn)被證明更有影響力,直到16世紀(jì),彗星還被認(rèn)為是大氣層內(nèi),而不是大氣層之外的現(xiàn)象。
在1577年,一顆明亮的彗星出現(xiàn)了好幾個(gè)月。丹麥的天文學(xué)家第谷·布拉赫使用他自己和別人在不同地點(diǎn)測(cè)量的彗星位置,試圖測(cè)量出彗星的視差。但在測(cè)量的精確度范圍內(nèi),測(cè)不出任何視差,這暗示了彗星的距離比月球到地球距離至少還要遠(yuǎn)4倍以上 。
軌道的研究
在艾薩克·牛頓的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中,1680年彗星的軌道被調(diào)整到與拋物線的軌道吻合。
雖然彗星現(xiàn)在已經(jīng)被證明是天體,但是它們?cè)谔炜丈鲜侨绾我苿?dòng)的,卻在下個(gè)世紀(jì)成為辯論的主題。即使稍后約翰·開(kāi)普勒在1609年確定行星是以橢圓軌道環(huán)繞著太陽(yáng),他認(rèn)為定律管轄的是行星運(yùn)動(dòng),應(yīng)該不會(huì)影響到其它天體的運(yùn)動(dòng)-他相信彗星是在行星之間以直線運(yùn)動(dòng)。伽利略雖然堅(jiān)信哥白尼學(xué)說(shuō),拒絕第谷的視差測(cè)量并且包容亞里斯多德認(rèn)為彗星是通過(guò)大氣層上層直線運(yùn)動(dòng)的觀念。
在1610年,威廉·羅耳是第一位建議行星運(yùn)動(dòng)的開(kāi)普勒定律也適用于彗星的人 。在接下來(lái)的數(shù)十年,其他的天文學(xué)家,包括Pierre Petit、Giovanni Borelli、Adrien Auzout、羅伯特·虎克、Johann Baptist Cysat、和喬凡尼·多美尼科·卡西尼也都主張彗星是以橢圓或拋物線的曲線路徑繞著太陽(yáng);但是,如克里斯蒂安·惠更斯和約翰·赫維留的部分學(xué)者依然認(rèn)為彗星是以直線運(yùn)動(dòng)。
這件事經(jīng)由Gottfried Kirch在1680年11月14日發(fā)現(xiàn)的亮彗星得到解決,整個(gè)歐洲的天文學(xué)家追蹤這顆彗星的位置達(dá)數(shù)個(gè)月。在1681年,薩克遜的牧師進(jìn)一步的證明這顆彗星是以拋物線運(yùn)行的天體,并且太陽(yáng)在其中的一個(gè)焦點(diǎn)上。然后艾薩克·牛頓在他1687年發(fā)表的數(shù)學(xué)原理中證明了一個(gè)在與距離平方成反比的萬(wàn)有引力影響下運(yùn)動(dòng)的物體,它的軌道所形成的軌跡形狀是圓錐曲線,并且使用1680年的彗星做例子,說(shuō)明彗星在天球上經(jīng)過(guò)的路徑與拋物線是如何吻合的 。
在1705年,愛(ài)德蒙·哈雷應(yīng)用牛頓的方法分析了在1337年至1698年間出現(xiàn)的23顆彗星。他注意到1531年、1607年和1682年的彗星有著非常相似的軌道要素,他進(jìn)一步考慮到木星和土星的引力攝動(dòng)對(duì)軌道造成的微小差異,更有信心確認(rèn)這三顆彗星是同一顆彗星的一再出現(xiàn),他并預(yù)測(cè)這顆彗星在1758至1759年間會(huì)再出現(xiàn) 。(稍早些,羅伯特·虎克認(rèn)定1664年和1618年的彗星是同一顆 ,同時(shí)喬凡尼·卡西尼曾懷疑1577年、1665年、和1680年的 ,但兩者都不正確。)哈雷預(yù)測(cè)的回歸日期后來(lái)被三位法國(guó)數(shù)學(xué)家的小組:亞歷克西斯·克勞德·克萊羅、約瑟夫·拉朗德和妮可-雷訥·勒波特,再精算過(guò),他們預(yù)測(cè)這顆彗星的近日點(diǎn)落在1759年,準(zhǔn)確在一個(gè)月內(nèi) 。當(dāng)這顆彗星如預(yù)測(cè)的回來(lái)時(shí),它被命名為哈雷彗星(稍后的正式名稱為1P/Halley),下次將于2061年回歸
在歷史上,彗星的周期不僅要夠短,還要每次都?jí)蛎髁?,才能夠被記錄好幾次。哈雷彗星是唯一每次都?jí)蛄?,在?jīng)過(guò)太陽(yáng)系的內(nèi)側(cè)時(shí)能以肉眼看見(jiàn)的彗星。自哈雷彗星的周期被確認(rèn)之后,通過(guò)望遠(yuǎn)鏡的使用,發(fā)現(xiàn)了許多其它的周期彗星。第二顆被發(fā)現(xiàn)周期的彗星是恩克彗星(官方正式的名稱是2P/Encke)。德國(guó)數(shù)學(xué)家兼物理學(xué)家約翰·弗朗茨·恩克在1819-21年間計(jì)算一系列彗星的軌道,他觀察到1786年、1795年、1805年、和1818年的彗星,得出的結(jié)論是它們是同一顆彗星,并且成功的預(yù)測(cè)它在1822年的回歸 。到1900年,已經(jīng)有17顆彗星被觀察到多次通過(guò)近日點(diǎn),并被認(rèn)定是周期彗星。截至2012年11月 ( 2012-11 ) ,已有271顆周期彗星 被辨識(shí)出來(lái),不過(guò)其中有幾顆已經(jīng)瓦解或是了。
物理性質(zhì)的研究
艾薩克·牛頓描述彗星是在傾斜軌道上運(yùn)動(dòng)的緊密和持久的固體,它們的尾巴是由核心排放出,被太陽(yáng)加熱或點(diǎn)燃的稀薄氣體。牛頓懷疑彗星是支援空氣中生命起源的元件,他也相信彗星排放的蒸氣和太陽(yáng)供應(yīng)的燃料,可以補(bǔ)充行星的水(經(jīng)由植物的增長(zhǎng)和腐爛還逐漸轉(zhuǎn)變成行星上的土壤)。
在18世紀(jì)初期,一些科學(xué)家對(duì)彗星的組成已經(jīng)做了正確的假設(shè)。在1755年,伊曼努爾·康德假設(shè)彗星是由一些揮發(fā)性物質(zhì)組成,當(dāng)它們接近近日點(diǎn)時(shí)因?yàn)槠尸F(xiàn)輝煌的亮度 。在1836年,德國(guó)數(shù)學(xué)家弗里德里?!ねへ惾麪栐谟^察1835年的哈雷彗星噴發(fā)出來(lái)的氣流之后,認(rèn)為噴射力大到足以改變一顆彗星的軌道, 。
然而,另一個(gè)有關(guān)彗星的發(fā)現(xiàn)掩蓋了這個(gè)想法將近一世紀(jì)之久。在1864至1866年間,意大利天文學(xué)家喬凡尼·斯基亞帕雷利計(jì)算英仙座流星雨的軌道,基于軌道的相似性,它正確的指出該流星雨是斯威夫特-塔特爾彗星的片段。彗星和流星雨之間的聯(lián)系,在1872年被戲劇性的強(qiáng)調(diào),在比拉彗星的軌道上發(fā)生了重大的流星雨,而這顆彗星在1846年出現(xiàn)時(shí)被觀測(cè)到分裂成兩半,并且在1852年后就未曾再見(jiàn)到 。"碎石銀行"結(jié)構(gòu)的彗星模型出現(xiàn)了,在模型中,彗星是由松散的小巖石堆積而成,并涂上了冰冷的外層。
在20世紀(jì)中葉,這種模型呈現(xiàn)出了一些缺點(diǎn):尤其是,它不能解釋只有少量冰凍物質(zhì)的物體,可以在經(jīng)過(guò)近日點(diǎn)數(shù)次之后,依然可以繼續(xù)的蒸發(fā)出氣體而持續(xù)完美的展現(xiàn)。在1950年,弗雷德·惠普爾提出這一點(diǎn),認(rèn)為彗星不是巖石包覆著一些冰,而是冰凍的物質(zhì)包含了一些塵埃和巖石 。這"臟雪球"模型很快的就被接受,并且來(lái)自龐大的太空船觀測(cè)資料,似乎也支持這樣的見(jiàn)解。這些太空船包括ESO的 喬托號(hào) 探測(cè)器和前蘇聯(lián)的 Vega 1 和 Vega 2 ,它們?cè)?986年穿越過(guò)哈雷彗星的彗發(fā),拍攝了彗核的影像,和觀察了揮發(fā)性物質(zhì)的彗尾。
近代的發(fā)現(xiàn)
19P/包瑞利彗星展現(xiàn)的噴流是干燥且熱的。
關(guān)于彗星含有多少冰的辯論仍然持續(xù)著。在2001年,NASA的 深空一號(hào) 小組,在NASA的噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作,獲得19P/包瑞利彗星表面的高解析影像。他們宣布包瑞利彗星展現(xiàn)出性質(zhì)不同的噴流,是熱且干燥的。假設(shè)彗星包含水和其他的冰,領(lǐng)導(dǎo)人,美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的Laurence Soderblom博士說(shuō):光譜顯示表面是熱和干燥的。令人驚訝的是我們沒(méi)有看見(jiàn)水冰的痕跡。然而,他又提出冰可能隱藏在下方,而表面因?yàn)樘?yáng)的加熱已經(jīng)干涸,也或許包表面覆蓋著非常黑的,像煤灰的材料掩蓋了地殼表面任何冰的蹤跡 。
在2005年7月,深度撞擊探測(cè)器在坦普爾1號(hào)彗星上撞出一個(gè)坑穴以研究它的內(nèi)部。這個(gè)任務(wù)的結(jié)果顯示彗星的冰水大部分都是在表面下,這些儲(chǔ)藏的水升華形成了彗發(fā),提供了坦普爾1號(hào)彗星噴流所需要的蒸發(fā)水 。之后,它改名為EPOXI,在2010年11月4日飛掠過(guò)哈特雷二號(hào)彗星。
維爾特二號(hào)彗星在明亮側(cè)和黑暗側(cè)展示的噴流,非常明顯是干燥的。
在1999年2月發(fā)射的星塵號(hào)太空船,在2004年1月搜集了維爾特二號(hào)彗星來(lái)自彗發(fā)的顆粒,并且在2006年1月用莢艙將樣品送回地球??藙诘涎艁啔v山大,在NASA的噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)是從事彗星模型建構(gòu)多年,向 space.com 報(bào)告她對(duì)噴流數(shù)量的驚訝,它們的外觀在黑暗側(cè)和明亮側(cè)是一樣的,它們能從彗星的表面舉起大塊的巖石,此一事實(shí)表明維爾特二號(hào)彗星不是松散黏合的瓦礫堆 。
更多來(lái)自星塵任務(wù)的資料顯示來(lái)自維爾特二號(hào)彗星尾巴物質(zhì)的結(jié)晶可能僅能在火中生成。雖然彗星是在太陽(yáng)系的外側(cè)形成的,但在太陽(yáng)系早期的形成時(shí)間,徑向的物質(zhì)混合有可能重新分配了原始行星盤(pán)的所有物質(zhì) ,所以彗星也包含了在炙熱的太陽(yáng)系內(nèi)側(cè)形成的結(jié)晶顆粒。這在彗星的光譜,以及樣本返回任務(wù)都能見(jiàn)到。近來(lái)還有更多,取回的物質(zhì)表明"彗星塵埃類似于小行星的物質(zhì)" 。這些新的結(jié)果迫使科學(xué)家重新思考彗星和小行星在本質(zhì)上的區(qū)別和差異 。
"> 播放媒體 NASA發(fā)展出彗星魚(yú)叉以便將彗星的樣本帶回地球。
在2011年4月,來(lái)自亞歷桑納大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)維爾特二號(hào)彗星中有液態(tài)水存在的證據(jù)。他們找到了鐵和必須有水存在下才能形成的硫化銅礦物。此一發(fā)現(xiàn)粉碎了彗星從來(lái)沒(méi)有得到足夠使大量冰塊融化的溫暖環(huán)境的現(xiàn)有范例 。
即將進(jìn)行的太空任務(wù)將增加能讓我們更清楚認(rèn)識(shí)彗星的組成。歐洲的羅塞塔探測(cè)器將前往67P/楚留莫夫-格拉希門(mén)克彗星;在2014年,它將進(jìn)入環(huán)繞這顆彗星的軌道和安放一個(gè)小登陸艇到它的表面。
物理性質(zhì)
彗星由彗核、彗發(fā)和彗尾組成。彗核和彗發(fā)構(gòu)成彗頭。
彗核
太空船拜訪103P/哈德利彗星的彗核和它造成的噴流。彗核的長(zhǎng)度大約是2公里,最窄的地點(diǎn)寬僅約400米。洛弗喬伊彗星(Comet Lovejoy),頭部朝向太陽(yáng)。
19P/Borrelly展示出噴流,但是表面沒(méi)有冰。
81P/Wild 2在亮側(cè)和暗策展示出噴流,非常明顯是干燥的。
彗星的核心固體結(jié)構(gòu)稱為彗核,是由水冰、巖石、和凍結(jié)的氣體(如二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨等)融合在一起組成的 。1950年代,美國(guó)天文學(xué)家弗雷德·惠普爾提出“彗星的內(nèi)核是由含冰的凝聚物組成”的假說(shuō),這個(gè)“彗星模型”后來(lái)令彗星普遍的被大眾(包含惠普爾本人)昵稱為“冰污球”(Icy dirtballs)或“臟雪球”(Dirty Snowballs) 。
彗核的表面一般是干燥、塵土或巖石飛揚(yáng)的,這暗示冰是隱藏在表面數(shù)米厚的的地殼之下。除了已經(jīng)提到的氣體,彗核還包含各種各樣的有機(jī)化合物,它們可能包括甲醇、氰化氫、甲醛、乙醇、和乙烷,或許還有更復(fù)雜的分子,如長(zhǎng)鏈的烴類和氨基酸 。在 2009年,從NASA星塵任務(wù)帶回的彗星塵埃中發(fā)現(xiàn)了氨基酸中的甘氨酸 。在2011年8月,NASA一份根據(jù)在地球上發(fā)現(xiàn)的隕石所做的報(bào)告指出,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DNA和RNA的元件(腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、及相關(guān)的有機(jī)分子),可能已經(jīng)在小行星和彗星上形成 。
彗核表面的反照率非常的低,使它們成為太陽(yáng)系內(nèi)反照率最低的物體。喬托號(hào)太空探測(cè)器發(fā)現(xiàn)哈雷彗星的彗核只反射了大約4%照射在它上面的光線 ,深空一號(hào)發(fā)現(xiàn)包瑞利彗星表面反射落在它上面的光線少于3% ;相較之下,落在瀝青表面的光都還有7%能被反射。彗核表面黑暗的物質(zhì)材料可能包括復(fù)雜的有機(jī)化合物。太陽(yáng)的熱驅(qū)動(dòng)了較輕的揮發(fā)物,留下了較重的有機(jī)化合物,往往都是黑色的,像是焦油或是原油。彗星表面相對(duì)較低的反照率使它們可以吸收更多需要的熱量,驅(qū)動(dòng)釋氣的程序 。
曾經(jīng)觀察過(guò)的彗核直徑有超過(guò)30千米(19英里)的 ,但是要確定其確實(shí)的大小是很困難的 。P/2007 R5的彗核直徑大約只有100–200米 。盡管儀器非常靈敏,但是缺乏較小的彗星可供檢測(cè)彗核的大小,使得一些人認(rèn)為彗核的直徑不會(huì)小于100米(330英尺) 。從已知的彗星估計(jì),彗核的平均密度大約是0.6g/cm ,彗核的低質(zhì)量使彗核不會(huì)因?yàn)樽约旱闹亓υ斐汕蛐?,因此它們的外型是不?guī)則的 。
大約6%的近地小行星被認(rèn)為是熄火彗星,它們的彗核已不再釋放出氣體 ,包括(14827) Hypnos(睡神星)和(3552) Don Quixote(唐吉訶德)。
彗發(fā)
哈伯太空望遠(yuǎn)鏡在艾桑彗星通過(guò)近日點(diǎn)前不久拍到的影像 。
在彗星的周圍圍繞著的塵埃和氣體形成一個(gè)巨大且稀薄的大氣層,稱為彗發(fā),彗發(fā)受到太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)的輻射壓導(dǎo)致背向太陽(yáng)的巨大尾巴,稱為彗尾 。
彗發(fā)通常都由 H 2 O和塵埃構(gòu)成,其中90%都是當(dāng)彗星距離太陽(yáng)3至4天文單位(450,000,000至600,000,000千米;280,000,000至370,000,000英里)就從彗核揮發(fā)出來(lái)的水 。 H 2 O的母分子主要是通過(guò)光解和很多規(guī)模較小的光電離,還有太陽(yáng)風(fēng)扮演光化學(xué)的小角色而被摧毀(分解) 。較大的塵埃粉塵粒子沿著彗星軌道的路徑留下,而更小的粒子被光壓推入彗星的尾巴 。
雖然固體的彗核一般都小于60千米(37英里)的直徑,但彗發(fā)可能有數(shù)千或數(shù)百萬(wàn)公里的直徑,有時(shí)會(huì)變得比太陽(yáng)還要大。 。例如,17P/霍姆斯彗星在2007年10月爆發(fā)之后大約一個(gè)月的短時(shí)間,巨大的大氣層就比太陽(yáng)還要大 ;1811年大彗星的彗發(fā)也大致與太陽(yáng)的直徑相當(dāng) 。但即使彗發(fā)再大,在它跨越火星,大約距離太陽(yáng)1.5天文單位(220,000,000千米;140,000,000英里),它的大小就會(huì)衰減 。在這個(gè)距離上,太陽(yáng)風(fēng)已經(jīng)足夠強(qiáng)大,可以將氣體和塵埃吹離彗發(fā),使尾巴增大 。
哈伯太空望遠(yuǎn)鏡于2014年3月11日拍攝的,將于2014年10月19日靠近火星的賽丁泉彗星。
當(dāng)一顆彗星穿越內(nèi)太陽(yáng)系時(shí),彗發(fā)和尾巴都會(huì)被太陽(yáng)照亮而能夠看得見(jiàn),塵埃會(huì)直接反射陽(yáng)光,而氣體會(huì)因?yàn)殡x子化而發(fā)光 。大多數(shù)的彗星因?yàn)樘档?,沒(méi)有望遠(yuǎn)鏡的協(xié)助依然看不見(jiàn),但每幾十年總會(huì)有亮到肉眼足以直接看見(jiàn)的彗星 。偶爾,會(huì)遇到彗星突然爆發(fā)出大量的氣體和塵埃,這時(shí)彗發(fā)的大小會(huì)增加一段時(shí)期。在2007年,17P/霍姆斯彗星就發(fā)生這樣的現(xiàn)象 。
在1996年,發(fā)現(xiàn)彗星輻射出X射線 。這使天文學(xué)家大為吃驚,因?yàn)閄射線通常與高溫天體相關(guān)聯(lián)。X射線是彗星與太陽(yáng)風(fēng)的交互作用生成的:當(dāng)高度電離的太陽(yáng)風(fēng)離子飛過(guò)彗星的大氣層時(shí),它們與彗星大氣層中的原子和分子撞擊,會(huì)從它們獲得一個(gè)或多個(gè)電子,這個(gè)過(guò)程稱為”電荷交換”。這種交換或轉(zhuǎn)讓一個(gè)電子給太陽(yáng)風(fēng)中的離子讓離子去激發(fā)回到基態(tài),導(dǎo)致輻射出X射線和遠(yuǎn)紫外線光子 。
彗尾
圖中顯示塵埃尾、反尾和離子離子尾的關(guān)聯(lián)性,它們都是由太陽(yáng)風(fēng)的流動(dòng)造成的。
在太陽(yáng)系的外緣,彗星依然在冰凍和不活躍的狀態(tài)時(shí),由于體積很小,因此很難甚至無(wú)法從地球上觀測(cè)到。來(lái)自哈伯太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)報(bào)告,提出在古柏帶內(nèi)不活躍彗核的統(tǒng)計(jì)報(bào)告 ,但是這些檢測(cè)不僅受到質(zhì)疑 ,并且無(wú)法獨(dú)立驗(yàn)證。當(dāng)彗星接近太陽(yáng)系的內(nèi)側(cè)時(shí),太陽(yáng)輻射造成彗核內(nèi)部揮發(fā)性物質(zhì)蒸發(fā),并且從核心向外噴出,同時(shí)會(huì)帶走一些塵埃粒子。
氣體和塵埃流會(huì)形成指向不同方向,自己獨(dú)特的彗尾。塵埃形成彎曲的尾巴會(huì)被拋在軌道的后方,通常稱為第二型彗尾 。同時(shí),離子尾,或是第一型彗尾總是指向背向太陽(yáng)的地方,因?yàn)樗鼈兪艿教?yáng)風(fēng)的作用遠(yuǎn)比塵埃更強(qiáng)烈,因此是沿著磁場(chǎng)線而不是軌道的軌跡 。在某些場(chǎng)合,如當(dāng)?shù)厍虼┰竭^(guò)彗星的軌道平面和我們從側(cè)面看見(jiàn)彗星,可能會(huì)看見(jiàn)與塵埃尾指向相反的塵埃尾,稱為彗翎(反尾) (在環(huán)繞太陽(yáng)彗星前方的彗尾,與尾端的塵埃尾共線)。
對(duì)彗翎的觀察在太陽(yáng)風(fēng)的發(fā)現(xiàn)上有意義深遠(yuǎn)的貢獻(xiàn) 。離子尾是彗發(fā)的微粒被太陽(yáng)紫外線輻射電離后形成的。一但粒子被電離,它們獲得凈正電核,并反過(guò)來(lái)在彗星附近引發(fā)”誘導(dǎo)磁層”。彗星和它的誘導(dǎo)磁層形成太陽(yáng)風(fēng)粒子向外流動(dòng)的障礙。因?yàn)殄缧堑能壍浪俣群吞?yáng)風(fēng)的速度都是超音速,弓形震波會(huì)在彗星運(yùn)動(dòng)和太陽(yáng)風(fēng)流動(dòng)方向的前緣形成。在這些弓形震波,大量的彗星離子(稱為”拾取離子”)被凝聚和集中,并且載入太陽(yáng)風(fēng)的磁場(chǎng)和等離子,這樣的場(chǎng)線"披蓋"在彗星的周圍形成了離子尾 。
如果離子尾的負(fù)載已經(jīng)足夠了,則磁場(chǎng)線會(huì)在那個(gè)點(diǎn)上擠在一起,在沿著離子尾的某個(gè)距離上會(huì)發(fā)生磁重聯(lián),這會(huì)導(dǎo)致"尾斷離事件" 。這種現(xiàn)象已經(jīng)被觀測(cè)到好幾次,在2007年4月20日就有一次值得注意的事件。當(dāng)恩克彗星通過(guò)日冕拋射的物質(zhì)的時(shí)候,它的離子尾就完全的被截?cái)嗔恕H盏仃P(guān)系天文臺(tái)觀測(cè)到了這次的事件 。
在2013年,歐洲空間局的科學(xué)家報(bào)告金星的電離層向外擴(kuò)張的方式類似于一顆彗星在類似條件下形成的離子尾 。
噴流
哈特雷二號(hào)彗星的氣體和雪的噴流。
加熱不均勻可能導(dǎo)致新生成的氣體能夠打破彗星核心表面比較脆弱的點(diǎn),像一個(gè)間歇泉 。這些氣體和塵埃的流動(dòng)可能引起彗核的自旋,并使它分裂 。在2010年,它揭漏干冰(冰凍的二氧化碳)像彗核噴流物質(zhì)的能源 。能夠得知是因?yàn)橛幸凰姨沾拷睦?,可以看?jiàn)噴流從哪兒噴出,然后在紅外線的譜線上顯示出那兒有哪些物質(zhì) 。
與流星雨的關(guān)系
由于釋氣的緣故,彗星會(huì)留下一些固體的碎片。如果彗星的路徑跨越地球的路徑,當(dāng)?shù)厍蚪?jīng)過(guò)彗尾碎片的蹤跡,就有可能形成流星雨。例如,每年8月9日至12日,當(dāng)?shù)厍虼┰剿雇蛱兀貭栧缧堑穆窂綍r(shí),形成的英仙座流星雨 ;哈雷彗星是10月份的獵戶座流星雨的來(lái)源 。
軌道特性
柯侯德彗星(紅色)和地球(藍(lán)色)的軌道,說(shuō)明了彗星軌道的高離心率和在靠近太陽(yáng)時(shí)的快速移動(dòng)。
2005年的彗星遠(yuǎn)日點(diǎn)長(zhǎng)條圖,顯示這顆巨大行星的彗星家族。橫坐標(biāo)是以自然對(duì)數(shù)標(biāo)示出遠(yuǎn)日點(diǎn)的距哩,其單位為天文單位。
大多數(shù)彗星都是細(xì)長(zhǎng)橢圓軌道的太陽(yáng)系小天體,它們的軌道只有一小部分接近太陽(yáng),剩余的大部分都在深遠(yuǎn)的太陽(yáng)系外緣 。彗星通常都以軌道周期的長(zhǎng)短來(lái)分類:軌道周期越長(zhǎng)的橢圓也越細(xì)長(zhǎng)。
短周期
短周期彗星 的定義一般是指周期短于200年的彗星 。它們的軌道通常黃道的上下,并且運(yùn)行方向與行星相同 。它們軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)通常在外行星的區(qū)域(木星和超越其外);例如,哈雷彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)就在海王星之外不遠(yuǎn)處。彗星軌道的遠(yuǎn)日點(diǎn)靠近哪一顆行星,它就是該行星的彗星"家庭" 這些家庭成員被認(rèn)為是起因于被行星捕獲到周期較短軌道上的長(zhǎng)周期彗星 。
周期最短的極端,恩克彗星的軌道不會(huì)抵達(dá)木星的軌道,并且稱為恩克型彗星。短周期彗星中,周期短于20年和低傾角(不超過(guò)30度)的被稱為 木星族彗星 。像哈雷彗星的,軌道周期在20至200年之間,軌道傾角從0至超過(guò)90度的,稱為 哈雷族彗星 。截至2013年 ( 2013-Missing required parameter 1= month ! ) ,只有72顆哈雷族彗星被觀測(cè)過(guò),相較之下木星族彗星則幾乎有470顆 。
最近發(fā)現(xiàn)的 主帶彗星 形成一個(gè)獨(dú)立的類別,不僅軌道在小行星帶內(nèi),而且還接近圓形 。
因?yàn)槠錂E圓軌道經(jīng)常會(huì)帶它們接近巨大的行星,彗星會(huì)受到進(jìn)一步的重力擾動(dòng) 。短周期彗星的遠(yuǎn)日點(diǎn)有趨近于氣體巨星軌道半徑的趨勢(shì) 。很顯然的,來(lái)自歐特云的彗星在接近巨大行星的時(shí)候,經(jīng)常會(huì)受到這些行星強(qiáng)烈的影響。木星是最大的擾動(dòng)源,因?yàn)樗馁|(zhì)量是其他行星質(zhì)量總和的兩倍。這些擾動(dòng)可以將長(zhǎng)周期彗星的軌道轉(zhuǎn)變成短周期的軌道 。
基于其軌道特征,有些短周期彗星被認(rèn)為起源于半人馬和古柏帶/離散盤(pán) —一個(gè)在海王星外側(cè)的盤(pán)狀區(qū)域—而長(zhǎng)周期彗星的來(lái)源被認(rèn)為是更遙遠(yuǎn)的一個(gè)球形的歐特云(以提出存在這個(gè)假想球殼的何蘭天文學(xué)家楊·亨德里克·歐特的名字命名) 。一般認(rèn)為在這個(gè)以太陽(yáng)為中心,大致成球形的遙遠(yuǎn)地區(qū)內(nèi),在大致是圓形的軌道上,存在著許多類似彗星的天體。偶爾,外側(cè)行星的影響力(這種情形通常是對(duì)古柏帶的天體),或是鄰近的恒星(這種情形通常是對(duì)歐特云的天體)可能會(huì)將這些天體中的一顆拋入橢圓形的軌道,將他帶向太陽(yáng)成為可以看見(jiàn)的彗星。不同于回歸的短周期彗星,沒(méi)有之前的觀測(cè)資料可以建立它們的軌道,通過(guò)這個(gè)機(jī)制產(chǎn)生的新彗星,其外觀是不可預(yù)知的 。
長(zhǎng)周期
柯侯德彗星(紅色)和地球(藍(lán)色),說(shuō)明了它的高離心率和接近太陽(yáng)時(shí)的高速度。
長(zhǎng)周期彗星 有較高的離心率軌道和范圍從200年至數(shù)千乃至百萬(wàn)年的周期 ,在近日點(diǎn)附近時(shí),離心率大于1并不完全意味著這顆彗星會(huì)逃離太陽(yáng)系 。 例如,麥克諾得彗星在2007年1月(歷元)接近近日點(diǎn)時(shí)的日心吻切軌道離心率是1.000019,但是它受到太陽(yáng)的引力約束,周期約為92,600年,因?yàn)樵谒h(yuǎn)離太陽(yáng)之后離心率已降至1以下。長(zhǎng)周期彗星將來(lái)的軌道需要再它遠(yuǎn)離行星所在的區(qū)域以后,再以太陽(yáng)系的中心計(jì)算吻切軌道的歷元,才能確定。依據(jù)定義,長(zhǎng)周期彗星依然受到太陽(yáng)引力的約束;這些彗星在接近主要的行星時(shí)可能會(huì)被彈出太陽(yáng)系,因此就無(wú)須考慮它原本的"周期"是否正確。長(zhǎng)周期彗星的軌道會(huì)帶它們進(jìn)入遠(yuǎn)離外行星的遠(yuǎn)日點(diǎn),而且它們的軌道平面也不需要躺在黃道面附近。像威斯特彗星和C/1999 F1這些長(zhǎng)周期彗星在重心座標(biāo)系的拱點(diǎn)距離接近70,000天文單位,估計(jì)軌道周期大約長(zhǎng)達(dá)600萬(wàn)年。
C/2012 F6 (Lemmon)彗星(上)和C/2011 L4泛星彗星(下)。
單次出現(xiàn)或非周期彗星都類似長(zhǎng)周期彗星,這是因?yàn)樗鼈冊(cè)谶M(jìn)入內(nèi)太陽(yáng)系接近近日點(diǎn)時(shí),都有拋物線或略呈雙曲線的軌跡 。但是,這可能是巨大行星的攝動(dòng)導(dǎo)致它們的軌道發(fā)生改變。單次出現(xiàn)或是有著拋物或雙曲吻切的彗星,會(huì)使它們?cè)诮咏?yáng)一次之后,就永遠(yuǎn)的離開(kāi)太陽(yáng)系 。太陽(yáng)的希爾球是一個(gè)不穩(wěn)定的球體,最大的范圍可以達(dá)到230,000 AU (1.1秒差距(3.6光年)) 。只有少數(shù)的數(shù)百顆彗星在接近近日點(diǎn)的附近時(shí)曾被觀測(cè)到雙曲線軌道(e > 1) ,在使用無(wú)攝動(dòng)的日心二體最加擬合才認(rèn)為它們可能會(huì)逃出太陽(yáng)系。
已經(jīng)觀測(cè)過(guò)的彗星,沒(méi)有離心率明顯大于1的 所以沒(méi)有明確的證據(jù)可以指出有起源于太陽(yáng)系外的彗星。C/1980 E1彗星的在1982年通過(guò)近日點(diǎn)之前的周期大約是710萬(wàn)年,但是它在1980年與木星遭遇而被加速,使它成為已知彗星中離心率最大的(1.057) 。預(yù)測(cè)不會(huì)再返回內(nèi)太陽(yáng)系的彗星包括C/1980 E1、C/2000 U5、C/2001 Q4 (NEAT)、C/2009 R1、C/1956 R1、和C/2007 F1 (LONEOS)。
有些機(jī)構(gòu)使用 周期彗星 這個(gè)術(shù)語(yǔ)泛指軌道有周期性的彗星(也就是包括所有的短周期彗星和長(zhǎng)周期彗星) ,而其他人使用它時(shí)則完全僅意味著短周期彗星 。同樣的,雖然 無(wú)周期彗星 字面的意義是與"僅出現(xiàn)一次的彗星"是相同的,但有些人的意思是所有在有生之年不能看見(jiàn)第二次的彗星(也就是包括周期在200年以上的長(zhǎng)周期彗星)。
早期的觀測(cè)顯示有幾顆彗星的軌跡真的是雙曲線軌道彗星(也就是無(wú)周期彗星),但都未超過(guò)被木星攝動(dòng)而被加速的可能范圍。如果彗星充斥在星際空間內(nèi),它們的移動(dòng)速度應(yīng)該與臨近太陽(yáng)的恒星有著相同數(shù)量級(jí)的相對(duì)速度(每秒數(shù)十公里的速度)。如果這樣的天體進(jìn)入太陽(yáng)系,它們應(yīng)該有正值的特殊軌道能量,并將真正的觀測(cè)到有著雙曲線軌道。粗略的計(jì)算顯示,每世紀(jì)應(yīng)該有4顆雙曲線軌道的彗星進(jìn)入木星軌道的內(nèi)側(cè),并有著1或2等級(jí)的星等 。
歐特云和希爾云
彗星的死亡
從太陽(yáng)系排出
如果一顆彗星有足夠快的速度運(yùn)行,那么它可以離開(kāi)太陽(yáng)系;這就是雙曲線情況的彗星。到目前為止,已知會(huì)彈出太陽(yáng)系的彗星都是曾和太陽(yáng)系的其它天體,像是木星,發(fā)生過(guò)交互作用(參見(jiàn)攝動(dòng))。所有已知的彗星都起源于太陽(yáng)系內(nèi),而不是以高速度的雙曲線軌道進(jìn)入太陽(yáng)系。
從1995年開(kāi)始,哈伯太空望遠(yuǎn)鏡就觀測(cè)到彗星73P/Schwassmann–Wachmann拋出了一些物質(zhì):73P/Schwassmann–Wachmann-B。這段動(dòng)畫(huà)涵蓋了三天的時(shí)間。
耗盡揮發(fā)物質(zhì)
木星族彗星(JFC)和長(zhǎng)周期彗星(LPC,參見(jiàn)前述的"軌道特性")似乎遵循非常不同的衰退法則。木星族彗星的活動(dòng)大約是10,000年,或是1,000次的公轉(zhuǎn),而長(zhǎng)周期彗星消失得更快。只有10%的長(zhǎng)周期彗星能夠通過(guò)短距離的近日點(diǎn)50次依然存活著,而只有1%能超過(guò)2,000次 。最終,大部分彗星的揮發(fā)性材料都會(huì)蒸發(fā)掉,使得彗星成為小而黑的惰性巖石,或是類似于小行星的廢墟 。
瓦解(分裂)
彗星也會(huì)碎裂成為碎片,例如:比拉彗星(3D/Biela)于1846年發(fā)生分裂,1872年彗核完全分開(kāi),結(jié)果在1872、1885、1892年都引起非常壯觀的流星暴,每小時(shí)流星數(shù)達(dá)3000~15000顆左右。73P/Schwassmann–Wachmann從1995年也開(kāi)始發(fā)生這樣的現(xiàn)象 。
這些分裂可能是太陽(yáng)或大行星引力導(dǎo)致的潮汐力造成的,或是由于揮發(fā)性物質(zhì)的"爆炸",還是其他尚未完全明了的原因。
許多在數(shù)十年前或前個(gè)世紀(jì)發(fā)現(xiàn)的彗星現(xiàn)在已經(jīng)成為者了。它們或因?yàn)檐壍啦幻鞔_而難以預(yù)測(cè)未來(lái)的出現(xiàn),或是已經(jīng)瓦解了。然而,偶爾會(huì)發(fā)現(xiàn)一顆"新"彗星,但它們的軌道計(jì)算顯示,這是舊有的""彗星。一個(gè)例子是11P/Tempel–Swift–LINEAR,在1869年發(fā)現(xiàn),但在1908年受到木星的攝動(dòng)就了,直到2001年才意外的被LINEAR再度發(fā)現(xiàn) 。
碰撞
在木星南半球上的棕色斑點(diǎn)是舒梅克·利維九號(hào)彗星撞擊殘留的痕跡。
有些彗星有著更壯觀的結(jié)束- 要么落入太陽(yáng) ,或是粉碎后進(jìn)入另一顆行星或天體。在太陽(yáng)系的早期,彗星和行星或衛(wèi)星之間的碰撞是很常見(jiàn)的:例如,地球的衛(wèi)星表面有許多的撞擊坑,有些可能就是彗星造成的。最近一次彗星與行星的撞擊發(fā)生在1994年7月,粉碎了的舒梅克·利維九號(hào)彗星與木星相撞。
在早期的階段,有許多彗星和小行星因相撞而進(jìn)入地球。許多科學(xué)家認(rèn)為彗星的轟擊為年輕的地球(40億年前)帶來(lái)了大量的水,形成了目前鋪滿地球的海洋,即使不是全部也是很大的一部分。但也有其它的研究人員對(duì)這個(gè)理論產(chǎn)生質(zhì)疑 。在彗星上檢測(cè)到一些有機(jī)分子,使得有人推論彗星或隕石可能為地球帶來(lái)了生命的前身- 甚至就是生物本身。依然有許多彗星是近地彗星,但是地球與小行星撞擊的概率還是高于彗星。
人們懷疑彗星的撞擊,在長(zhǎng)時(shí)間的尺度上,也能運(yùn)送大量的水給地球的衛(wèi)星,所以可能有一些月球冰會(huì)留存下來(lái)。
彗星和隕石的撞擊被認(rèn)為是玻璃隕石和澳洲玻璃隕體的成因。
命名規(guī)則
在過(guò)去的兩個(gè)世紀(jì),彗星的命名有幾個(gè)不同的規(guī)則。在通過(guò)有系統(tǒng)的命名約定之前,有許多不同的命名方法。在20世紀(jì)的初期之前,大多數(shù)的彗星只簡(jiǎn)單的依據(jù)它們出現(xiàn)的時(shí)間命名,特別是明亮的大彗星都只提及年份:像是"1680年大彗星"(C/1680 V1,Kirch"s Comet)、"1882年9月大彗星(C/1882 R1)、和"1910年白晝大彗星(1910年1月大彗星)。
哈雷彗星,是依據(jù)計(jì)算出它的軌道的天文學(xué)家愛(ài)德蒙·哈雷命名。
在愛(ài)德蒙·哈雷表明1531年、1607年、和1682年的彗星是同一顆,并且很成功的預(yù)測(cè)它在1759年回歸,這顆彗星就被稱為哈雷彗星 。相同的,第二顆和第三顆周期彗星恩克彗星 和比拉彗星 也都是以計(jì)算它們軌道的天文學(xué)家,而不是最初(原始)發(fā)現(xiàn)者的名字命名。之后,周期彗星通常就以發(fā)現(xiàn)者的名字命名,但也只有第一次,之后的出現(xiàn)就以通過(guò)近日點(diǎn)的年份表示。
在20世紀(jì)初期,以發(fā)現(xiàn)者的名字為彗星命名變得非常普遍,并且迄今依然是如此,一顆彗星可以使用三位獨(dú)立發(fā)現(xiàn)者的名字。在最近這些年,許多彗星是由許多天文學(xué)家組織的大型團(tuán)隊(duì)機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)的,就以這個(gè)機(jī)構(gòu)的名稱做為彗星的名字。例如,IRAS—荒貴—阿爾科克彗星(Comet IRAS–Araki–Alcock)是紅外線天文衛(wèi)星(IRAS)、和業(yè)余天文學(xué)家玄一荒木與喬治·阿爾科克獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的。在過(guò)去,當(dāng)多顆彗星是由同一個(gè)人、獨(dú)力的團(tuán)隊(duì)或團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)時(shí),會(huì)在彗星的名稱之后附加上數(shù)字(但限定是周期彗星),用來(lái)區(qū)別這些彗星;像是舒梅克-李維1至9號(hào)?,F(xiàn)在,因?yàn)橐恍┙M織發(fā)現(xiàn)的彗星數(shù)量眾多,使得這樣的命名變得不切實(shí)際,也未能試圖確保每顆彗星有一個(gè)唯一的名稱。取而代之的是,使用系統(tǒng)化的彗星型號(hào),藉以避免混淆。
直到1994年,彗星都會(huì)先給與一個(gè)臨時(shí)名稱,這是以發(fā)現(xiàn)的年份配合發(fā)現(xiàn)的先后順序加上一個(gè)小寫(xiě)的英文字母(例如,1969 i(班尼特彗星)是1969年發(fā)現(xiàn)的第9顆彗星)。一但觀測(cè)到這顆彗星通過(guò)近日點(diǎn),并且確定了它的軌道之后,就根據(jù)它通過(guò)近日點(diǎn)的年份和順序的羅馬數(shù)字給與永久性的名稱(這編號(hào)通常是該年結(jié)束后二年才能編好)。所以彗星1969 i就成為彗星1970 II(它是1970年通過(guò)近日點(diǎn)的第二顆彗星) ,又如舒梅克·利維九號(hào)彗星的名稱分別為1993e和1994Ⅹ。
但越來(lái)越多的彗星被發(fā)現(xiàn),而且有些是在通過(guò)近日點(diǎn)之后才被發(fā)現(xiàn),使這套系統(tǒng)顯得不切實(shí)際。于是國(guó)際天文合會(huì)在1994年推出新的彗星命名系統(tǒng) 。從1995年開(kāi)始,彗星在一年中以每半個(gè)月為單位使用一個(gè)字母和數(shù)字來(lái)指示發(fā)現(xiàn)的順序(這個(gè)系統(tǒng)和用于小行星的類似),所以,例如在2006年2月下半月發(fā)現(xiàn)的第4顆彗星,將被命名為2006 D4。此外,還添加前綴字母來(lái)顯示彗星的性質(zhì):
P/:確認(rèn)為周期彗星(目地在定義任何周期短于200年的彗星,或是確認(rèn)已經(jīng)觀測(cè)通過(guò)近日點(diǎn)超過(guò)一次以上的彗星) ;P前面再加上周期彗星總表編號(hào) 。所以,哈雷彗星,第一顆被確認(rèn)周期的彗星,在系統(tǒng)內(nèi)的名稱是1P/1682 Q1。
C/ 標(biāo)示無(wú)周期的彗星或周期超過(guò)200年的彗星。例如,海爾博普彗星的名稱為C/1995 O1。
X/ 標(biāo)示沒(méi)有可靠的軌道元素可以計(jì)算的彗星(一般來(lái)說(shuō)都是歷史上的彗星)。
D/ 標(biāo)示不再回歸或已經(jīng)消失、分裂或的彗星 。
A/ 標(biāo)示被錯(cuò)誤歸類為彗星,但其實(shí)是小行星的天體。
最初被當(dāng)成小行星命名的彗星,在確認(rèn)后仍然維持原有的名稱,但會(huì)加上前綴字母,例如 P/2004 EW 38 (Catalina–LINEAR)。
在太陽(yáng)系內(nèi),暨是彗星又是小行星的天體已經(jīng)有五顆,它們分別是:
95P/開(kāi)朗=2060開(kāi)朗
107P/威爾遜-哈靈頓=4015威爾遜-哈靈頓
133P/Elst-Pizarro=7968 Elst-Pizarro
174P/Echeclus=60558厄開(kāi)克洛斯
176P/LINEAR=118401LINEAR
如果彗星破碎,分裂成數(shù)個(gè)以上的彗核,則在編號(hào)后加上-A、-B..以區(qū)分每個(gè)彗核?;貧w彗星方面,如彗星再次被觀測(cè)到回歸時(shí),則在P/(或可能是D/)前加上一個(gè)由IAU小行星中心給定的序號(hào),以避免該彗星回歸時(shí)重新標(biāo)記。例如哈雷彗星有以下標(biāo)記:1P/1682 Q1=1P/1910 A2=1P/1982 U1=1P/Halley=哈雷彗星。
著名的彗星
大彗星
C/2006 P1,麥克諾特彗星
雖然每年都有數(shù)以百計(jì)的小彗星進(jìn)入內(nèi)太陽(yáng)系,但很少受到一般民眾的注意。大約每十年但不盡如此,會(huì)有一顆彗星亮到無(wú)須刻意觀察就能看見(jiàn)- 這種彗星通常被稱為大彗星。在過(guò)去的時(shí)代,明亮的彗星往往引發(fā)一般民眾的恐慌和歇斯底里的反應(yīng),被認(rèn)為是不好的征兆。最近,在1910年重返的哈雷彗星,因?yàn)榈厍驎?huì)通過(guò)他的彗尾,報(bào)紙上錯(cuò)誤的報(bào)導(dǎo)激起民眾對(duì)氰化物的恐懼,認(rèn)為可能會(huì)毒害數(shù)以萬(wàn)計(jì)的生命 ,1997年海爾-波普彗星的出現(xiàn),引起天堂之門(mén)教徒大規(guī)模的自殺潮。
預(yù)測(cè)一顆彗星是否能成為大彗星是很困難的,因?yàn)橛性S多因素都會(huì)影響到彗星偏離預(yù)測(cè)的亮度,而不知能否成為大彗星。概括的說(shuō),如果彗星有一顆龐大和活躍的核,并且足夠接近太陽(yáng),在最亮?xí)r沒(méi)有被太陽(yáng)遮掩而能從地球看到,它就有機(jī)會(huì)成為大彗星。然而,1973年的柯侯德彗星符合前述所有的標(biāo)準(zhǔn),被預(yù)測(cè)會(huì)成為壯觀的大彗星,但結(jié)果并非如此。三年后出現(xiàn)的威斯特彗星,大家對(duì)他的期望并不高(或許因?yàn)閷?duì)柯侯德彗星預(yù)測(cè)的慘敗,使科學(xué)家們?cè)陬A(yù)測(cè)上趨于保守),但卻成為令人印象深刻的彗星 。
在20世紀(jì)末期,有很長(zhǎng)的一段時(shí)間沒(méi)有出現(xiàn)大彗星,然后有兩顆大彗星接踵出現(xiàn)。在1996年繼海爾-波普彗星之后,百武彗星隨即現(xiàn)身,并在1997年達(dá)到最大亮度。21世紀(jì)的第一顆大彗星是C/2006 P1(麥克諾特),它在2007年1月成為肉眼可見(jiàn)的彗星,并且是40年來(lái)最亮的彗星。
掠日彗星
1882年大彗星是克魯茲族彗星的成員之一。
掠日彗星 是指近日點(diǎn)極為接近太陽(yáng)的彗星,有時(shí)其距離可接近至太陽(yáng)表面僅數(shù)千公里。較小的掠日彗星會(huì)在接近太陽(yáng)時(shí)被完全蒸發(fā)掉,而較大的彗星則可通過(guò)近日點(diǎn)多次。然而,太陽(yáng)強(qiáng)大的潮汐力通常仍會(huì)使它們分裂。
SOHO觀測(cè)到的掠日彗星大約90%都是克魯茲族的成員,它們?cè)醋砸活w在第一次進(jìn)入內(nèi)太陽(yáng)系時(shí)就被碎裂成許多小彗星的巨大彗星 。其它10%則包含一些零星的彗星,以及4個(gè)已經(jīng)確定有所關(guān)聯(lián)的群體:分別為科里切特族(Kracht)、科里切特2a族、馬斯登族(Marsden)及邁耶族(Meyer)。馬斯登族和科里切特族或許與96P周期彗星——梅克賀茲一號(hào)彗星有所關(guān)聯(lián),這顆彗星也可能是象限儀座流星雨和白羊座流星雨的母彗星 。
不尋常的彗星
軌道近似圓形的29P/施瓦斯曼·瓦茨曼彗星與木星和土星軌道的比較。
已知的數(shù)千顆彗星中,有些是很不尋常的。恩克彗星的軌道從小行星帶的外側(cè)進(jìn)入到行星的水星軌道內(nèi)側(cè),而29P/施瓦斯曼·瓦茨曼彗星的軌道接近圓形,并且允型在木星和土星軌道之間 。在土星和天王星之間的凱龍軌道并不穩(wěn)定,起出被歸類為小行星,直到注意到它有著暗淡的彗發(fā),才被認(rèn)為是彗星 。同樣的,137P/舒梅克·利維2號(hào)彗星起初也被當(dāng)成小行星 1990 UL 3 。大約百分之六的近地小行星被認(rèn)為是不再能排出氣體的熄火彗星 。
有些彗星,包括威斯特彗星和池谷關(guān)彗星,在通過(guò)近日點(diǎn)時(shí)被觀察到分裂的現(xiàn)象。3D/比拉彗星是一個(gè)值得注意的例子,它在1846年通過(guò)近日點(diǎn)時(shí)分裂成兩塊,在1852年還觀測(cè)到這兩顆分離的彗星,但之后就沒(méi)有再看見(jiàn)。取而代之的是在彗星該回歸的1872年和1885年出現(xiàn)了壯觀的流星雨。在每年的11月,當(dāng)?shù)厍蚩缭竭^(guò)比拉彗星的軌道時(shí),都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較小的流星雨:仙女座流星雨 。
另一顆值得注意的彗星是撞毀的舒梅克-李維九號(hào)彗星,它是在1993年被發(fā)現(xiàn)的。在發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,這顆彗星的軌道環(huán)繞著木星,它是在1992年非常接近木星而被捕獲的 。如此靠近的距離使這顆彗星碎裂成數(shù)百片,并在1994年7月花費(fèi)了六天的時(shí)間陸續(xù)撞擊到木星上 。1908年的通古斯事件也被認(rèn)為可能是類似的事件,有可能是恩克彗星的碎片造成的 。
觀測(cè)
WISE在2010和2011年新發(fā)現(xiàn)的20顆彗星樣本(紅外線影像)。
星像軟件(Sky Map Pro)描繪出彗星路徑的例子。
使用廣視野望遠(yuǎn)鏡攝影或雙筒望遠(yuǎn)鏡都可能發(fā)現(xiàn)新彗星。然而,即使沒(méi)有光學(xué)設(shè)備,業(yè)余天文學(xué)家依然可以從線上下載一些衛(wèi)星的影像,像是SOHO衛(wèi)星,發(fā)現(xiàn)掠日彗星 。在2010年12月26日,業(yè)余天文學(xué)家Micha? Kusiak發(fā)現(xiàn)了第2,000顆SOHO的彗星 ,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),這個(gè)數(shù)字還會(huì)穩(wěn)定的持續(xù)增加。
肉眼可見(jiàn)的彗星是非常罕見(jiàn)的,但業(yè)余的天文望遠(yuǎn)鏡(口徑50mm至100mm)就能精細(xì)顯示的彗星倒是相當(dāng)?shù)亩啵磕甓加泻脦最w,有時(shí)在一個(gè)夜晚,甚至同一個(gè)時(shí)間就能在夜空中看見(jiàn)好多顆。通常可以用天文軟件繪制這些已知彗星的軌道。相較于其它天體,它們會(huì)快速的移動(dòng),而在望遠(yuǎn)鏡的目鏡中,它們的移動(dòng)通常是很容易察覺(jué)的。但是,夜復(fù)一夜,它們的移動(dòng)量也只有幾度,這就是為什么觀察者使用星圖就很容易發(fā)現(xiàn)它們,就像是在毗鄰的圖示。
彗星顯示的類型取決于其組成和與太陽(yáng)接近的程度。因?yàn)橐活w彗星的物質(zhì)揮發(fā)會(huì)隨著他與太陽(yáng)距離的增加而減少,彗星變得越來(lái)越難觀測(cè),不只是因?yàn)樗木嚯x,還有它的尾巴和用于反射的元素量逐漸的萎縮。
最引人注目的彗星是有著明亮的核心和展示出長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴,有時(shí)需要廣視野的小望遠(yuǎn)鏡或雙筒望遠(yuǎn)鏡才能獲得最好的景象。因此,大型的業(yè)余儀器(口徑25厘米(10英寸)或更大)雖然有更好的集光力,但在觀賞彗星時(shí)不一定會(huì)有優(yōu)勢(shì)。使用8厘米(3英寸)至15厘米(6英寸)等級(jí)的小口徑儀器能觀賞到的壯觀彗星很頻繁的,但較少受到注意,而其機(jī)會(huì)遠(yuǎn)高于受到媒體關(guān)注而非常罕見(jiàn)的大彗星。
彗星被認(rèn)為也會(huì)繞著其它的恒星運(yùn)轉(zhuǎn),但是對(duì)目前的系外行星偵測(cè)法而言,它們因太遠(yuǎn)和太小而難以被檢測(cè)到。
對(duì)人類文化的影響
2014年10月,彗星C/2013 A1以132,000公里(平均地月距離的34%)的近距離掠過(guò)火星上空(此為藝術(shù)家的想像圖)。如彗星等的星體近距離接觸或撞擊事件常常衍生出不少科幻作品
彗星奇特的形態(tài),加上偶爾才能看到,古代許多地區(qū)的人們都把它視作上天的一種征兆。在中國(guó)古代,人們把它看作災(zāi)禍降臨的不祥之兆,稱之為“災(zāi)星”。歐洲曾經(jīng)把它當(dāng)作上帝給予的預(yù)示。錢(qián)鍾書(shū)說(shuō):“古人每借天變以諫誡帝王”,“以彗星為‘天教’、熒惑為‘天罰’”,“然君主復(fù)即以此道還治臣工,有災(zāi)異則譴咎公卿” 。
大眾文化
在流行文化中,彗星常常被敘述為是預(yù)示世界末日和改變世界的預(yù)兆,而這個(gè)觀點(diǎn)也牢固地根植于西方的傳統(tǒng)看法中 。哈雷彗星每次的回歸都會(huì)在各種類型的出版物上創(chuàng)造一系列聳動(dòng)的新聞。其中特別受到注意的是,一些名人的出生和死亡與這顆彗星的回歸,像是馬克·吐溫(他曾預(yù)測(cè)自己會(huì)在彗星于1910年回歸時(shí)辭世,而他的預(yù)言后來(lái)也確實(shí)成真) ,和尤多拉·韋爾蒂(1909年出生),瑪麗·翠萍·卡本特以專曲 哈雷來(lái)到杰克遜 于1987年成名 。
在科幻,彗星撞擊被用來(lái)描述克服技術(shù)困難與威脅的英雄主義(彗星撞地球,1998年的影片),或是用來(lái)觸發(fā)全球的危機(jī)(路西法的錘子,1979年影片),或成批的僵尸(彗星夜,1984年影片) 。近期描述撞擊的有儒勒·凡爾納的遠(yuǎn)離彗星和朵貝·楊笙的姆米谷的彗星,而大型的載人太空探測(cè)有亞瑟·查理斯·克拉克的小說(shuō): 2061太空漫游 。
免責(zé)聲明:以上內(nèi)容版權(quán)歸原作者所有,如有侵犯您的原創(chuàng)版權(quán)請(qǐng)告知,我們將盡快刪除相關(guān)內(nèi)容。感謝每一位辛勤著寫(xiě)的作者,感謝每一位的分享。
相關(guān)資料
- 有價(jià)值
- 一般般
- 沒(méi)價(jià)值