遠(yuǎn)方的客人

宋媛媛

彗星靠近太陽(yáng)時(shí)的形態(tài)

彗星長(zhǎng)什么樣

彗星由松散的冰、塵埃、石塊混合而成，就像一個(gè)巨大的“臟雪球”，直徑幾百米到幾萬(wàn)米不等，形狀也是千奇百怪的。彗星由彗核、彗發(fā)、彗尾組成。作為一個(gè)天體，它為什么會(huì)有一條“大尾巴”呢？這就要說(shuō)到太陽(yáng)了。在彗星離太陽(yáng)很遠(yuǎn)的時(shí)候，在望遠(yuǎn)鏡中我們只能觀察到一個(gè)星點(diǎn)，這時(shí)候的彗星只有彗核。當(dāng)彗星距太陽(yáng)約3個(gè)天文單位時(shí)，受太陽(yáng)輻射影響，彗星這個(gè)“臟雪球”的表面開(kāi)始融化、蒸發(fā)、升華，在彗核周圍形成朦朧的云霧狀大氣，被稱為彗發(fā)。彗星更靠近太陽(yáng)時(shí)，太陽(yáng)輻射壓和太陽(yáng)風(fēng)就會(huì)把彗星大氣中的氣體和塵埃向后推，使得彗發(fā)越拖越長(zhǎng)，直到彗星距離太陽(yáng)約2個(gè)天文單位時(shí)，彗尾出現(xiàn)了。長(zhǎng)長(zhǎng)的彗尾大約可延長(zhǎng)至1個(gè)天文單位，非常壯觀。彗星往往有兩條“尾巴”：塵埃尾和離子尾。當(dāng)彗星靠近太陽(yáng)時(shí)，在太陽(yáng)輻射壓的作用下，彗核中的塵埃被拋撒出來(lái)，形成彎彎曲曲的塵埃尾。彗星這樣一路拋撒，在它的軌道附近就會(huì)留下大量的塵埃。如果這些塵埃與地球“相遇”，進(jìn)入地球大氣層就會(huì)形成美麗的流星或流星雨。另外一條“尾巴”——離子尾是太陽(yáng)輻射壓和太陽(yáng)風(fēng)共同作用的結(jié)果，主要由一氧化碳、水等分子的離子組成。這兩條尾巴很好區(qū)分：從外觀上看，塵埃尾彎彎曲曲，顏色偏黃白色;離子尾比較直，顏色偏藍(lán)綠色，它們都是朝著與太陽(yáng)相反的方向延伸。

Lovejoy彗星（C/2014Q2）發(fā)出少見(jiàn)的藍(lán)綠色光芒

彗星有多少種

彗星的軌道是一個(gè)巨大的橢圓形，距太陽(yáng)最遠(yuǎn)端甚至可以延伸至太陽(yáng)系邊緣。而軌道只有一小部分靠近太陽(yáng)，所以彗星“訪問(wèn)”太陽(yáng)的時(shí)間很短。彗星要在軌道上“跑”完一圈可能需要幾年甚至數(shù)萬(wàn)年的時(shí)間，天文學(xué)家根據(jù)軌道周期的長(zhǎng)短對(duì)它們進(jìn)行了分類。

軌道周期小于200年的被稱為短周期彗星。這種彗星來(lái)自柯伊伯帶，那里像一個(gè)巨大的冰窖，“冷藏”著大量的彗星，大名鼎鼎的哈雷彗星就是一顆短周期彗星，周期在76年左右。

軌道周期大于200年的被稱為長(zhǎng)周期彗星。這種彗星軌道雖然很長(zhǎng)，但仍然會(huì)受太陽(yáng)引力的約束。1995年被發(fā)現(xiàn)的海爾-波普彗星，它的軌道周期大約在2500年左右。2014年由天文愛(ài)好者發(fā)現(xiàn)的Lovejoy彗星（C/2014Q2），軌道周期長(zhǎng)約1萬(wàn)年。長(zhǎng)周期彗星來(lái)自更遙遠(yuǎn)的奧爾特云，那是一個(gè)假想的球形云，很可能是一個(gè)更為巨大的“彗星冰工廠”。

超級(jí)鏈接

如何看懂彗星編號(hào)？

彗星的命名有國(guó)際統(tǒng)一的規(guī)則，了解了這個(gè)規(guī)則就能通過(guò)彗星的名字讀出很多信息！以彗星C/1769P1為例。“1769”表示的是發(fā)現(xiàn)這顆彗星的年份。“P”代表發(fā)現(xiàn)的月份，以半個(gè)月為單位，26個(gè)字母去掉I和Z不用，剩下24個(gè)字母按月份排列（A表示1月上半月，B表示1月下半月，依此類推）。大家可以算一算，排到P就是8月的上半月，而“P1”表示的就是八月上半月內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第一顆彗星。“C/”又表示什么呢？彗星有不同的特點(diǎn)，有的像哈雷彗星一樣是會(huì)定期回歸的周期彗星，也有不回歸或者還沒(méi)算出軌道的彗星。為了對(duì)它們進(jìn)行分類，人們?cè)阱缧蔷幪?hào)的最前面又進(jìn)行了分類標(biāo)記：

了解了這些規(guī)則，我們就可以知道彗星 C/1769P1就是1769年8月上半月發(fā)現(xiàn)的第一顆長(zhǎng)周期彗星。

馬王堆漢墓出土的帛書(shū)下排記錄了彗星

彗星的觀測(cè)

彗星因其奇特的形象，一出現(xiàn)在夜空中就能引起人們的注意。然而在所有“來(lái)訪”的彗星中，我們能用肉眼看到的只有一小部分，其余不夠亮的彗星需要通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)。每年約有30 多顆彗星能被望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到，其中屬于新發(fā)現(xiàn)的大約只有幾顆

人類從很早開(kāi)始就對(duì)彗星進(jìn)行觀測(cè)和記錄了，在中國(guó)古代多部著作中均提及并記錄過(guò)彗星。馬王堆漢墓出土了2100多年前的帛書(shū)，其中圖文并茂地記錄了形狀各異的彗星，非常形象。

《晉書(shū)·天文志》 中指出了彗星的本質(zhì) ：“ 彗體無(wú)光，傅日而為光，故夕見(jiàn)則東指，晨見(jiàn)則西指。”我國(guó)還是最早、最完整記錄哈雷彗星的國(guó)家，《春秋》中記載了公元前613年哈雷彗星的回歸，“秋七月，有星孛于北斗”，星孛指的就是彗星。此外，《史記》中也有多處關(guān)于哈雷彗星的記載。

1986年拍攝的哈雷彗星

在古希臘時(shí)期，亞里士多德認(rèn)為彗星是一種大氣現(xiàn)象。16世紀(jì)，天文學(xué)家第谷通過(guò)大量觀測(cè)數(shù)據(jù)證明彗星存在于地球大氣層之外。17世紀(jì)初，伽利略第一次將望遠(yuǎn)鏡指向星空，拉開(kāi)了天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的序幕，彗星也成為當(dāng)時(shí)天文界炙手可熱的觀測(cè)目標(biāo)。天文學(xué)家哈雷通過(guò)觀測(cè)1682年的大彗星，計(jì)算出它的軌道，指出這顆彗星曾在1531年和1607年回歸過(guò)，并預(yù)言這顆彗星將于1758年再次回歸。后來(lái)，天文學(xué)家們通過(guò)孜孜不倦的搜尋觀測(cè)，在1759年3月發(fā)現(xiàn)了彗星的身影，這與哈雷的預(yù)測(cè)非常接近。為了紀(jì)念哈雷，人們將這顆彗星取名為哈雷彗星。哈雷彗星最近一次回歸是在1986年，那一年有5艘宇宙飛船近距離接觸了彗星，為人類揭開(kāi)了彗星的神秘面紗。哈雷彗星下一次回歸預(yù)計(jì)是在2062年左右，希望大家能記住這個(gè)時(shí)間，屆時(shí)一睹哈雷彗星的風(fēng)采。

星塵號(hào)拍攝的懷爾德-2彗星

為了更加深入地研究彗星，人類發(fā)射了很多探測(cè)器。1999年美國(guó)發(fā)射了“星塵號(hào)”探測(cè)器，于2004年接近懷爾德-2彗星。這枚探測(cè)器采集到了彗發(fā)的物質(zhì)樣品，并于2006年成功返回地球。

2005年美國(guó)又發(fā)射了“深度撞擊”號(hào)探測(cè)器，向目標(biāo)彗星坦普爾1號(hào)發(fā)射了一枚冰箱大小的炮彈，通過(guò)撞擊獲取了彗星內(nèi)部很多重要信息。

“深度撞擊”號(hào)撞擊坦普爾1號(hào)彗星

撞擊前后對(duì)比

2004年歐洲發(fā)射了羅賽塔號(hào)探測(cè)器，經(jīng)過(guò)10年的旅程，這枚探測(cè)器終于在2014年到達(dá)目標(biāo)67P/C-G彗星附近，并且釋放菲萊號(hào)探測(cè)器著陸于彗星表面，對(duì)彗星進(jìn)行取樣研究。

羅賽塔號(hào)拍攝的67P/C-G彗星

羅賽塔號(hào)和菲萊號(hào)概念圖

如何分辨天外來(lái)客

彗星和小行星、流星體一樣，都屬于太陽(yáng)系小天體。如何分清它們呢？其實(shí)，從體積上看，彗星和小行星沒(méi)有明顯區(qū)別，但由于流星體一般來(lái)自彗星、小行星以及其他天體碎片，所以它的體積會(huì)比彗星和小行星的體積小很多。在觀測(cè)時(shí)，這三種天體區(qū)別很大。流星體會(huì)進(jìn)入地球大氣層，它們非常明亮、移動(dòng)速度快，轉(zhuǎn)瞬即逝，更適合用肉眼觀測(cè)。彗星拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾巴，從地球上看幾個(gè)小時(shí)才會(huì)在恒星背景上有些微的移動(dòng)，只有足夠亮?xí)r我們用肉眼才能看到它們，大部分彗星需要借助雙筒望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)。小行星幾乎很難用肉眼看到，在普通望遠(yuǎn)鏡下，它也只是一個(gè)針尖大小的光點(diǎn)，更多的小行星還是需要用專業(yè)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。從觀測(cè)難度上看，流星最容易，彗星其次，小行星最難。

根據(jù)觀測(cè)研究，科學(xué)家們認(rèn)為在地球形成的初期，正是彗星和小行星的相互撞擊為地球帶來(lái)了大量的水和碳基分子，使生命得以形成。太陽(yáng)系的小天體就像一個(gè)個(gè)活標(biāo)本一樣，在宇宙中穿行。人們研究這些小天體，既可以獲知更多關(guān)于太陽(yáng)系成因、地球演化的信息，還可以對(duì)這些小天體上的珍貴資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。

幾十億年前，是小天體為地球帶來(lái)了生命繁衍的希望;幾億年前，也是小天體的撞擊使得地球上體積最大的生物——恐龍滅絕了。而今，人類已經(jīng)慢慢學(xué)會(huì)和小天體打交道的方式，一邊偵測(cè)、防范小天體的撞擊，一邊主動(dòng)到小天體上去采集信息和資源。下次再見(jiàn)到流星、彗星劃過(guò)夜空，希望你在許愿之余，也能回想起我們本期所講的知識(shí)，知道它們從何而來(lái)，為何而去。