彗星_彗星（天文學(xué)術(shù)語）

彗星_彗星（天文學(xué)術(shù)語）

彗星_彗星 （天文學(xué)術(shù)語） 次瀏覽 | 2022.09.16 16:33:15 更新 來源 ：互聯(lián)網(wǎng) 精選百科 本文由作者推薦 彗星_彗星天文學(xué)術(shù)語

彗星（Comet），是指進入太陽系內(nèi)亮度和形狀會隨日距變化而變化的繞日運動的天體，呈云霧狀的獨特外貌。彗星分為彗核、彗發(fā)、彗尾三部分。彗核由冰物質(zhì)構(gòu)成，當彗星接近恒星時，彗星物質(zhì)升華，在冰核周圍形成朦朧的彗發(fā)和一條稀薄物質(zhì)流構(gòu)成的彗尾。彗星的質(zhì)量、密度很小，當遠離太陽時只是一個由水、氨、甲烷等凍結(jié)的冰塊和夾雜許多固體塵埃粒子的“臟雪球”。當接近太陽時，彗星在太陽輻射作用下分解成彗頭和彗尾，狀如掃帚。

中文名

彗星

外文名

Comet

分類

彗星

軌道傾角

橢圓、拋物線、雙曲線

別稱

掃帚星

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。

彗核彗星

主條目：彗核

一顆彗星在核心的固體結(jié)構(gòu)被稱為彗核。彗核是由水冰、巖石、和凍結(jié)的氣體，像是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨融合在一起組成的。因此，在弗雷德·惠普爾建立起彗星模型之后，它們普遍的被描述為"臟雪球"。然而，有一些彗星的塵埃含量較高，導(dǎo)致他們被稱為"冰污球"。

彗核的表面一般是干燥、塵土或巖石飛揚的，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)的隕石所做的報告指出，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)DNA和RNA的元件（腺嘌呤、鳥嘌呤、及相關(guān)的有機分子），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，使它們成為太陽系內(nèi)反照率最低的物體。喬托號太空探測器發(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)雜的有機化合物。太陽的熱驅(qū)動了較輕的揮發(fā)物，留下了較重的有機化合物，往往都是黑色的，像是焦油或是原油。彗星表面相對較低的反照率使它們可以吸收更多需要的熱量，驅(qū)動釋氣的程序。

一些彗星的性質(zhì)

曾經(jīng)觀察過的彗核直徑有超過30千米（19英里）的，但是要確定其確實的大小是很困難的。P/2007R5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彗核的大小，使得一些人認為彗核的直徑不會小于100米（330英尺）。從已知的彗星估計，彗核的平均密度大約是0.6g/cm3，彗核的低質(zhì)量使彗核不會因為自己的重力造成球形，因此它們的外型是不規(guī)則的。

大約6%的近地小行星被認為是熄火彗星，它們的彗核已不再釋放出氣體，包括(14827)Hypnos（睡神星）和(3552)DonQuixote（唐吉訶德）。

彗發(fā)

主條目：彗發(fā)

在彗星的周圍圍繞著的塵埃和氣體形成一個巨大且稀薄的大氣層，稱為彗發(fā)，彗發(fā)受到太陽風(fēng)和太陽的輻射壓導(dǎo)致背向太陽的巨大尾巴，稱為彗尾。

彗發(fā)通常都由?H2O和塵埃構(gòu)成，其中90%都是當彗星距離太陽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)出來的水。?H2O的母分子主要是通過光解和很多規(guī)模較小的光電離，還有太陽風(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)百萬公里的直徑，有時會變得比太陽還要。例如，17P/霍姆斯彗星在2007年10月爆發(fā)之后大約一個月的短時間，巨大的大氣層就比太陽還要大；1811年大彗星的彗發(fā)也大致與太陽的直徑相當。但即使彗發(fā)再大，在它跨越火星，大約距離太陽1.5天文單位（220,000,000千米；140,000,000英里），它的大小就會衰減。在這個距離上，太陽風(fēng)已經(jīng)足夠強大，可以將氣體和塵埃吹離彗發(fā)，使尾巴增大。

當一顆彗星穿越內(nèi)太陽系時，彗發(fā)和尾巴都會被太陽照亮而能夠看得見，塵埃會直接反射陽光，而氣體會因為離子化而發(fā)光。大多數(shù)的彗星因為太暗淡，沒有望遠鏡的協(xié)助依然看不見，但每幾十年總會有亮到肉眼足以直接看見的彗星。偶爾，會遇到彗星突然爆發(fā)出大量的氣體和塵埃，這時彗發(fā)的大小會增加一段時期。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，因為X射線通常與高溫天體相關(guān)聯(lián)。X射線是彗星與太陽風(fēng)的交互作用生成的：當高度電離的太陽風(fēng)離子飛過彗星的大氣層時，它們與彗星大氣層中的原子和分子撞擊，會從它們獲得一個或多個電子，這個過程稱為”電荷交換”。這種交換或轉(zhuǎn)讓一個電子給太陽風(fēng)中的離子讓離子去激發(fā)回到基態(tài)，導(dǎo)致輻射出X射線和遠紫外線光子。

彗尾

主條目：彗尾

彗星

在太陽系的外緣，彗星依然在冰凍和不活躍的狀態(tài)時，由于體積很小，因此很難甚至無法從地球上觀測到。來自哈柏太空望遠鏡的觀測報告，提出在古柏帶內(nèi)不活躍彗核的統(tǒng)計報告，但是這些檢測不僅受到質(zhì)疑，并且無法獨立驗證。當彗星接近太陽系的內(nèi)側(cè)時，太陽輻射造成彗核內(nèi)部揮發(fā)性物質(zhì)蒸發(fā)，并且從核心向外噴出，同時會帶走一些塵埃粒子。

氣體和塵埃流會形成指向不同方向，自己獨特的彗尾。塵埃形成彎曲的尾巴會被拋在軌道的后方，通常稱為第二型彗尾。同時，離子尾，或是第一型彗尾總是指向背向太陽的地方，因為它們受到太陽風(fēng)的作用遠比塵埃更強烈，因此是沿著磁場線而不是軌道的軌跡。在某些場合，如當?shù)厍虼┰竭^彗星的軌道平面和我們從側(cè)面看見彗星，可能會看見與塵埃尾指向相反的塵埃尾，稱為彗翎（反尾）（在環(huán)繞太陽彗星前方的彗尾，與尾端的塵埃尾共線）。

對彗翎的觀察在太陽風(fēng)的發(fā)現(xiàn)上有意義深遠的貢獻。離子尾是彗發(fā)的微粒被太陽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，并反過來在彗星附近引發(fā)”誘導(dǎo)磁層”。彗星和它的誘導(dǎo)磁層形成太陽風(fēng)粒子向外流動的障礙。因為彗星的軌道速度和太陽風(fēng)的速度都是超音速，弓形震波會在彗星運動和太陽風(fēng)流動方向的前緣形成。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，并且加載太陽風(fēng)的磁場和等離子，這樣的場線"披蓋"在彗星的周圍形成了離子尾。

如果離子尾的負載已經(jīng)足夠了，則磁場線會在那個點上擠在一起，在沿著離子尾的某個距離上會發(fā)生磁重聯(lián)，這會導(dǎo)致"尾斷離事件"。這種現(xiàn)象已經(jīng)被觀測到好幾次，在2007年4月20日就有一次值得注意的事件。當恩克彗星通過日冕拋射的物質(zhì)的時候，它的離子尾就完全的被截斷了。日地關(guān)系天文臺觀測到了這次的事件。

在2013年，歐洲空間局的科學(xué)家報告金星的電離層向外擴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

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，像一個間歇泉。這些氣體和塵埃的流動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。能夠得知是因為有一艘太空船靠近哪里，可以看見噴流從哪兒噴出，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，彗星會留下一些固體的碎片。如果彗星的路徑跨越地球的路徑，當?shù)厍蚪?jīng)過彗尾碎片的蹤跡，就有可能形成流星雨。例如，每年8月9日至12日，當?shù)厍虼┰剿雇蛱兀貭栧缧堑穆窂綍r，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源。

觀測方法彗星

彗星的目視觀測是青少年業(yè)余愛好者的主要觀測項目，其方法筒單易做，經(jīng)費少，大多數(shù)的業(yè)余觀測者都能進行，而且也為部分專業(yè)觀測者所運用。盡管照相觀測已較普遍，但由于歷史上保留有大量多顆彗星目視觀測資料，因此，目視觀測資料可同以前的聯(lián)系起來，保持目視觀測的連續(xù)性，并能很直觀地反映彗星所在的狀態(tài)，這對研究彗星演化有重要意義，一直受到國際彗星界的重視。

目視觀測有彗星的亮度估計、彗發(fā)的大小和強度測定，以及彗尾的研究和描繪等幾方面的內(nèi)容。

彗星的亮度估計

彗星需要測光的有三個部分：核、彗頭和彗尾。由于彗尾稀薄、反差小，呈纖維狀，對它測光是十分困難的，因此彗尾測光不作為常規(guī)觀測項目。通常所謂彗星測光是測量彗星頭部（即總星等M1）和核（即核星等M2）的亮度。彗核常常是看不到的，或者彗頭中心部分凝結(jié)度很高，彗核分辨不清等等原因，彗核的測光相對來說要困難些。另外，我們所指的彗星測光不僅是測量它的光度，記錄測量時刻，而且要密切監(jiān)視彗星亮度變化，記下突變時刻，所有這些資料對核性質(zhì)的分析是十分有用的。

估計彗星亮度的幾種方法：

1．博勃羅尼科夫方法（B法）

使用這個方法時，觀測者先要選擇幾個鄰近彗星的比較星（有一些比彗星亮，有些比彗里暗）。然后按下面步驟：

（A）調(diào)節(jié)望遠鏡的焦距，使恒星和彗星有類似的視大小（即恒星不在望遠鏡的焦平面上，成焦外像，稱散焦）。

（B）來回調(diào)節(jié)焦距，在一對較亮和較暗恒星之間內(nèi)插彗星星等（內(nèi)插方法見莫里斯方法）。

（C）在幾對比較星之間，重復(fù)第二步。

（D）取第二和第三步測量的平均值，記錄到0.1星等。

2．西奇威克方法（S法）

當彗星太暗，用散焦方法不能解決問題時，可使用此法。

（A）熟記在焦平面上彗發(fā)的“平均”亮度（需要經(jīng)常實踐，這個“平均”亮度可能對不同觀測者是不完全一樣的）。

（B）對一個比較星進行散焦，使其視大小同于對焦的彗星。

（C）比較散焦恒星的表面亮度和記住的對焦的彗發(fā)的平均亮度。

（D）重復(fù)第二和第三步，一直到一顆相配的比較星找到，或?qū)﹀绨l(fā)講，一種合理的內(nèi)插能進行。

彗星

3．莫里斯方法（M法）

這個方法主要是把適中的散焦彗量直徑同一個散焦的恒星相比較。它是前面兩種方法的綜合。

（A）散焦彗星頭部，使其近似有均勻的表面亮度。

（B）記住第一步得到的彗星星像。

（C）把彗星星像大小同在焦距外的比較星進行比較，這些比較星比起彗星更為散焦。

（D）比較散焦恒星和記住的彗星星像表面亮度，估計彗星星等。

（E）重復(fù)第一步至第四步，直到能估計出一個近似到0.1星等的彗星亮度。

另外，還有拜爾（Bayer）方法，由于利用這個方法很困難，以及此法對天空背景亮度非常靈敏，一般不使用它來估計彗星的亮度了。

當一個彗星的目視星等是在兩比較星之間時，可用如下的內(nèi)插方法。估計彗星亮度同較亮恒星亮度之差數(shù)，以兩比較量的星等差的1/10級差來表示。用比較星星等之差乘上這個差數(shù)，再把這個乘積加上較亮星的星等，四舍五人，就可得到彗星的目視星等。例如，比較星A和B的星等分別是7.5和8.2，其星等差8.2－7.5=0.7。若彗星亮度在A和B之間，差數(shù)約為6X1/10，于是估計的彗星星等為：0.6X0.7+7.5=0.42+7.5=7.92，約等于7.9。

應(yīng)用上面三種方法估計彗星星等時，應(yīng)參考標注大量恒星星等的星圖，如AAVSO星圖（美國變星觀測者協(xié)會專用星圖）。該星圖的標注極限為9.5等，作為彗星亮度的比較星圖是合適的。，那些明顯是紅色的恒星，不用作比較星。使用該星圖時，應(yīng)注意到星等數(shù)值是不帶小數(shù)位的，如88，就是8.8等。另外，星等數(shù)值分為劃線和不劃線兩種，劃線的表示光電星等。如33，表示光電星等3.3等，在記錄報告上應(yīng)說明。

另外，SAO星表或其它有準確亮度標識的電子星圖中的恒星也可作為估計彗星亮度的依據(jù)。細心的觀測者，還可以進行“核星等”的估計。使用一架15厘米或口徑再大一些的望遠鏡，要具有較高放大率。進行觀測時，觀測者的視力要十分穩(wěn)定，而且在高倍放大情況下，核仍要保持恒星狀才行。把彗核同在焦點上的比較星進行比較，比較星圖還是用上述星圖。利用幾個比較星，估計的星等精確度可達到0．1等。彗星的核星等對研究彗核的自轉(zhuǎn)、彗核的大小等有一定的參考價值。

彗星與生命

彗星是一種很特殊的星體，與生命的起源可能有著重要的聯(lián)系。彗星中含有很多氣體和揮發(fā)成分。根據(jù)光譜分析，主要是C2、CN、C3、另外還有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子團。這說明彗星中富含有機分子。許多科學(xué)家注意到了這個現(xiàn)象：也許，生命起源于彗星！1990年，NASA的Kevin. J. Zahule和Daid Grinspoon對白堊紀——第三紀界線附近地層的有機塵埃作了這樣的解釋：一顆或幾顆彗星掠過地球,留下的氨基酸形成了這種有機塵埃；并由此指出，在地球形成早期，彗星也能以這種方式將有機物質(zhì)像下小雨一樣灑落在地球上——這就是地球上的生命之源。

中國人發(fā)現(xiàn)的彗星

截止2015年4月共計14顆：

60P Tsuchinshan 2 (紫金山2號彗星)/發(fā)現(xiàn)者： 張鈺哲團隊

62P Tsuchinshan 1 (紫金山1號彗星) /發(fā)現(xiàn)者： 張鈺哲團隊

142P Ge-Wang (葛?汪彗星) /發(fā)現(xiàn)者： 葛永良 汪琦

153P Ikeya-Zhang (池谷?張彗星) /發(fā)現(xiàn)者：張大慶

172P Yeung (楊彗星) /發(fā)現(xiàn)者：楊光宇

292P Li (李彗星)/發(fā)現(xiàn)者：李衛(wèi)東

C/1977 V1 Tsuchinshan (紫金山彗星)/發(fā)現(xiàn)者：紫金山天文臺員工

C/1997 L1 Zhu-Balam (朱?巴拉姆彗星)/發(fā)現(xiàn)者：朱進

P/1999 E1 Li (李彗星) 2 /發(fā)現(xiàn)者：李衛(wèi)東

P/2007 S1 Zhao (趙彗星)/發(fā)現(xiàn)者：趙海斌

C/2007 N3 Lulin (鹿林彗星) /發(fā)現(xiàn)者： 葉泉志 林啟生

C/2008 C1 Chen-Gao (陳-高彗星) /發(fā)現(xiàn)者：陳韜 高興

P/2009 L2 Yang-Gao (楊-高彗星) /發(fā)現(xiàn)者： 楊睿 高興

C/2015 F5 SWAN-XINGMING(斯萬-星明彗星) /發(fā)現(xiàn)者： 孫國佑 高興

隕石流星關(guān)系

流星和彗星沒有必然聯(lián)系，但大都是彗星尾跡產(chǎn)生的。流星是行星際空間的塵粒和固體塊(流星體)闖入地球大氣圈同大氣摩擦燃燒產(chǎn)生的光跡。若它們在大氣中未燃燒盡，落到地面后就稱為“隕星”或“隕石”。流星體原是圍繞太陽運動的，在經(jīng)過地球附近時，受地球引力的作用，改變軌道，從而進入地球大氣圈。許多流星從星空中某一點(輻射點)向外輻射散開，這就是流星雨。

隕石是太陽系中較大的流星體闖入地球大氣后未完全燃燒盡的剩余部分，它給我們帶來豐富的太陽系天體形成演化的信息，是受人歡迎的不速之客。每天都約有數(shù)十億、上百億流星體進入地球大氣，它們總質(zhì)量可達20噸。

隕石：地球會經(jīng)常遭遇外來小天體。這些小天體進入地球大氣層后會和地球大氣劇烈摩擦并燃燒。這就是流星。如果流星還沒有燃燒完就落到了地面上，那就是隕石。隕石按照其主要化學(xué)成分分為石隕石、鐵隕石和石鐵隕石三種。

它們的半徑和質(zhì)量彼此相差很大，不能一概而論。如果撞擊地球的小天體直徑在10公里以上，那么其造成的破壞將和當年恐龍那次一樣。

地球“送水工”烏鴉座周圍發(fā)生的一場“彗星風(fēng)暴”

大約45億年前地球形成的時候，太陽的熱量把太陽系里的大部分水分趕到了星系的外圍地區(qū)，這些水分至今還以冰凍的形式存在于土星環(huán)，木星的衛(wèi)星歐羅巴，海王星、天王星以及數(shù)以十億計的彗星之中。但是地球上也有足夠的水分，一直以來科學(xué)家們都很好奇這些水是怎么來的。[1]

目前有一種主流理論認為：這些水是地球形成約5億年之后，一連串呼嘯撞向太陽的彗星帶來的。上周科學(xué)家發(fā)現(xiàn)至少部分彗星擁有和地球上的水相同化學(xué)特性的物質(zhì)，這一理論的研究取得了重大進展。

就在這一研究進展公布后不久，美國天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了支持上述理論的另一個重要證據(jù)。這一證據(jù)來自北半球能觀測到的一顆明亮恒星——烏鴉座的Eta Corvi，這顆恒星距離地球約400萬億英里遠。美國約翰·霍普金斯大學(xué)的首席研究員凱里·利斯說：“在那里我們觀測到一場原始彗星‘風(fēng)暴’，它猛烈地撞擊了離它比較近的一個星體。”

利斯和他的同事們觀測到的實際上是一些宇宙塵埃的紅外特征，這些塵埃與烏鴉座的距離大約3個天文單位遠，也就是3個從地球到太陽的距離。斯皮策紅外太空望遠鏡的詳細觀測表明，它們是巨大巖石星體發(fā)生強烈撞擊而產(chǎn)生的。利斯說：“我們觀測到了納米鉆石和非結(jié)晶體的硅，這表明與彗星相撞的天體最小體積相當于小行星谷神星，最大則是地球的幾倍。”

由這一觀測結(jié)果還不足以得出宇宙塵埃是由撞擊產(chǎn)生的結(jié)論。利斯承認除了由小彗星組成的“風(fēng)暴”外，他也觀測到一個大體積星體的殘跡。“結(jié)果我們還不能確定，現(xiàn)在只知道有大量物質(zhì)噴射到周圍。”利斯及其同事并不能觀測到所有的物質(zhì)，他們所觀測到的是只包含冰粒和有機化合物的特殊物質(zhì)，而這些物質(zhì)只有粉碎的彗星才有。

除此之外，這些遙遠的塵埃所具有的化學(xué)特征和2008年落入蘇丹的AlmahataSitta隕星非常吻合。該隕星很可能來自海王星以外的柯伊柏帶（Kuiper Belt），那里分布著數(shù)十億顆彗星，冥王星和鬩神星等矮行星也分布在那個區(qū)域，事實上它們本身就屬于巨大的彗星。

匯集所有的發(fā)現(xiàn)，你就會得到一幅描繪太陽系誕生10億年之后，水分甚至是形成生命的基礎(chǔ)物質(zhì)是如何出現(xiàn)在地球上的畫面。因為烏鴉座的星系已經(jīng)形成10億年了，自然而然地就會產(chǎn)生這樣一個問題：那里是否有可能存在生命？一開始你可能不會這樣認它有利于生命形成的彗星“風(fēng)暴”的證據(jù)。然而當前的答案是：沒有。“我們研究了大約1000個星系，滿足這個條件的就只有烏鴉座。”但他同時也強調(diào)這并不意味著其他區(qū)域沒有這種證據(jù)。如果得到美國國會的批準，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡最早能在2018年投入使用，那么這架更加靈敏的望遠鏡可以找到更多令人期待的線索。也就是說，得出“地球上的生命源于一次宇宙意外相撞事故”的結(jié)論還為時過早。

參考資料