“神秘來客”彗星

本刊綜合

宇宙中有很多小天體，彗星就是其中的一種。彗星時不時地來到地球上空，與地球來一次親密約會。

今年初，一顆彗星就在萬眾期待中抵達近地點。在逐漸靠近近地點時，它達到肉眼可見的程度，令全球天文愛好者們為之著迷，有些天文愛好者拍攝到了這顆彗星的全貌。

經歷“高光時刻”后，這顆彗星開啟告別之旅。在這期間，它與火星上演了“浪漫之舞”（這一天文現象并不是彗星與火星兩個天體真正距離上的接近，而是從地球上看視覺效果的接近）。

彗星來了，又走了！彗星作為地球的不定期訪客，奇特又神秘。本期，我們一起來揭開彗星的神秘面紗。

2023年的第一份“彗星快遞”

浪漫星空，相遇彗星。今年初，闖入公眾視野并被拍攝到的彗星是C/2022 E3（ZTF）彗星（下稱“E3彗星”）。這顆彗星于2022年3月首次被觀測發現，于今年1月“逼近”地球。

名字的含義

E3彗星的名稱——C/2022 E3（ZTF）并不是簡單的數字與字母的組合，它們都是有代表意義的。字母C表示非周期彗星或周期大于200天的彗星，2022表示彗星被發現的年份，E3表示三月上半月發現的第3顆彗星。括號中的ZTF代表發現這顆彗星的設備——茲威基暫現源巡天（Zwicky Transient Facility）。

它的樣子

E3彗星的體積不大，彗核直徑約1.6千米，呈翡翠綠，彗尾明亮又寬闊，綿延數百萬千米。有意思的是，天文攝影師王晉在拍攝時發現，這顆彗星罕見地呈現出3條“尾巴”，即塵埃彗尾、離子彗尾和反向彗尾，且這些“尾巴”的角度形態每天都在變化。

據天文學家估算，E3彗星的軌道周期約為5萬年。這意味著，我們在有生之年不會再次在地球上見到它的身影，可謂“一眼萬年”。

探訪地球之旅

2022年3月2日，天文學家在茲威基暫現源巡天拍攝的照片中發現了一個移動的小點。由于看不清細節，起初這個小點被認為是一顆未知的小行星。隨后在更多望遠鏡長時間曝光拍攝的圖像中，人們辨識出一些彗星的結構，才得以為E3彗星“驗明正身”。

E3彗星慢慢靠近太陽，其亮度穩步提升。今年1月12日，E3彗星來到近日點附近，亮度達到7等左右。

E3彗星在安全度過距離太陽最近階段的危險期后，逐漸靠近地球，亮度繼續提升。2月2日，它經過近地點，距離地球約0.28天文單位（天文單位指太陽到地球的平均距離，約為1.5億千米）。

之后，E3彗星與地球漸行漸遠。2月中旬，它與火星上演“謝幕之舞”，慢慢與人們告別。

形態奇特，帶有“尾巴”

“這顆星星不尋常，長長尾巴發著光，好像一把金掃帚，劃過夜空就躲藏。”就像謎語中寫的那樣，彗星形態奇特，帶著長長的、多種多樣的“尾巴”。

“彗”的本意是帚，所以古人把彗星稱作“掃帚星”。

彗星的體量普遍不大。在太陽系中，彗星的數量非常多，但人類發現的彗星數量還是極少的。有些“造訪”地球的彗星還被認為是來自太陽系外。

彗星的結構可以簡單地分為“彗頭”“彗發”和“彗尾”三部分，各個部分都有自己的特點。

彗核是核心

彗星頭部的彗核是彗星的核心，占彗星質量的95%以上，由石塊、鐵、塵埃、氨、甲烷和冰塊等組成。這也是有時候我們把彗星叫作“臟雪球”的原因：“雪”指凍成冰的水，“臟”指混合了各種雜質。

彗核的直徑很小，從幾千米到十幾千米不等，最小的甚至只有幾百米。

彗核沒有想象中那般牢固，有時會分裂成小塊。

彗發像外衣

彗星接近太陽時，彗核內的物質升華，在彗核周圍形成彗發。彗發像外膜一樣把彗核包裹起來。

彗發的主要成分是氣體和塵埃，氣體的主要成分是中性分子和原子，其中有氫、氧、硫、碳、一氧化碳、氰、鈉等。

彗發比彗核大多了，半徑可達幾十萬千米，而平均密度小于地球大氣密度的十億億分之一。

在實際觀測時，科學家們發現一些彗星的彗發外面還有一層由氫原子組成的云，直徑為100萬千米至1000萬千米。這種物質被稱為“彗云”或“氫云”，可以算作彗星的組成部分。

彗尾多種多樣

彗星揮發物質拖成稀薄物質流的尾巴，叫作彗尾，一般朝背離太陽的方向延伸。彗尾通常長幾千萬千米，有的可達幾億千米，可以繞地球很多圈呢。

按照形狀，彗尾主要分為兩大類：一類為“離子彗尾”，細直且長，由離子氣體組成，因此又被稱為“氣體彗尾”或Ⅰ型彗尾；另一類為“塵埃彗尾”，由微塵組成，呈黃色，彎曲狀，其中較寬的又被稱為Ⅱ型彗尾，彎曲得厲害、既短又寬的又被稱為Ⅲ型彗尾。

此外還有一種叫“反常彗尾”，呈扇狀或長釘狀。通常一顆彗星有兩條以上不同類型的彗尾。

知道多一點

這些彗星的“尾巴”很特別

1956年，莫爾豪斯彗星在夜空出現。從它出現的那天起，彗尾就不斷變化：變成針狀，過幾天長出新“尾巴”，再過幾天又變成麻花辮……

1957年，阿倫德·羅蘭彗星過近日點后，長出了一條直指太陽的彗尾，呈現短短的針錐狀，肉眼可見時間長達一星期之久。

類別區分有規律

彗星的運行軌道不同于行星的運行軌道，是極扁的橢圓軌道，有些甚至是拋物線或雙曲線軌道。根據運行軌道，我們將彗星分為非周期彗星和周期彗星。

非周期彗星

非周期彗星的軌道為拋物線或雙曲線，只能接近太陽一次，一旦離去，就永遠不會回來了。它們有可能來自遙遠的宇宙空間，是偶然闖進太陽系的，是太陽系的過客。

已經發現的非周期彗星約占已知彗星總數的58%。中國業余天文愛好者參與發現的鹿林彗星是有名的非周期彗星。

周期彗星

周期彗星的軌道呈橢圓形，它們會循著軌道周期性地回到太陽附近，這時候我們在地球上有機會看到它們。

以200年為界，周期彗星分為長周期彗星和短周期彗星。周期短于200年的彗星為短周期彗星，發源于海王星軌道外的柯伊伯帶或與其相關的散射盤；周期長于200年的彗星為長周期彗星，發源于奧爾特云。

彗星軌道并不是一成不變的，在木星等大行星的攝動影響下，周期彗星可以變為非周期彗星，反過來也一樣。

家族中的“明星”成員

截至今年初，人類已經發現的彗星有4000多顆，而據科學家推測，在奧爾特云附近，有約一兆顆彗星在游蕩。彗星家族中的成員那么多，我們來認識一下其中的“明星”成員吧。

哈雷彗星

大家熟知的哈雷彗星是第一顆經推算預言回歸時間并得到證實的彗星，周期約為76年，是短周期彗星。

哈雷彗星上一次回歸是在1986年，下一次回歸要等到2061年，那時我們有機會見到它。

哈雷彗星在1986年回歸時，歐洲航天局的“喬托”號彗星探測器、日本的試驗型哈雷彗星探測器“MS-T5”等對哈雷彗星進行了探測。

海爾-波普彗星

1997年，海爾-波普彗星出現在夜空中。它有兩條“尾巴”：一條“尾巴”直且長，呈藍色，是受到太陽風激發而發光的氣體；另一條“尾巴”粗短，呈土黃色。這兩條彗尾長達一億千米，是地球到月球距離的200多倍。

只是，海爾-波普彗星下一次通過近日點的時間是4385年，我們沒有機會看到它了。

池谷-關彗星

池谷-關彗星是日本業余天文學家池谷薰和關勉于1965年發現的非周期彗星，被認為是一顆大型掠日彗星分裂產生的碎片之一，其近日點離太陽非常近。這顆彗星過近日點時，即使在白天，我們也能看見它在太陽旁邊。

池谷-關彗星的光亮令天空顯得與眾不同，很多天文愛好者喜歡它。

藍色搖滾彗星

C/2016 R2是一顆長周期彗星。雖然隨著運行軌道變化，彗星與太陽的距離會發生變化，外形也會改變，但這顆彗星的外形變化之大令天文學家大吃一驚。經過長期觀察，人們發現，這顆彗星在宇宙中不停地搖頭擺尾，動作幅度非常大，好像在跳舞。