谭志刚 发表于 2023-11-19 01:15:20

「彗星」是一种什么样的存在?

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Sungzu 发表于 2023-11-19 01:16:06

彗星(Comet)是沿狭长轨道进入内太阳系的小天体,在靠近太阳时,受到太阳的加热,表面喷射出气体物质和尘埃,形成围绕彗核的彗发和长长的彗尾。
彗星来自外太阳系,诞生于柯伊伯带一直到奥尔特云的广阔区域。
在太阳系外层,除了硅酸盐类矿物尘埃以外,还有广泛存在的氢、碳、氮、氧等元素以固态甲烷、氨以及冰的形式存在。它们像尘埃等固体颗粒一样凝聚成小天体,稳定地绕日运行。
这些小天体的公转周期非常长,以致于天体之间的碰撞过程并没有完全结束。有时候,一些小天体会受到引力扰动或者彼此碰撞,改变轨道远离太阳系,或是失去部分角动量进入内太阳系。
当这些小天体走出寒冷的太阳系边缘,进入内太阳系时,原本稳定的结构随着温度升高开始变得活跃。膨胀的气体形成“喷泉”携带着灰尘碎屑四处喷射,形成短寿的“大气层”,我们称之为彗发。
彗发并非是靠彗星的引力所维持的,而是不断逸散的。飞逸的尘埃受到太阳风作用,向远离太阳的方向偏移,形成数千万甚至上亿公里长的彗尾。
彗尾的长度可以超过地球到太阳的距离(1天文单位)甚至更长,这使得彗星看起来成为太阳系内最庞大的天体。然而,彗发和彗尾都属于彗星的喷射物,就像超新星爆发时飞向宇宙各处的粒子流一样,严格意义上,并不属于彗星的一部分。当然,这并不妨碍彗星成为地球上肉眼可见的,最壮观的天文现象。
彗星来自太阳系外围,误入“酷热”的太阳系内侧,其命运往往不太妙。一部分小天体在轨道改变后,获得了动能,损失了角动量,沿开放轨道远离或接近太阳。其中接近太阳的成为非周期彗星,它们会经历一次阳光的洗礼,经过近日点后远离太阳,经历漫长的旅程后,脱离太阳系,成为流浪天体。
也有的彗星能量不足以摆脱太阳的引力,于是沿狭长的椭圆轨道绕日运行。每一次接近太阳,松散的彗星结构都会喷射出一部分物质,同时经历一番剧烈的“地质运动”。因此,周期彗星最后的命运往往是在某一次接近太阳后破碎、消解。
太阳系内的行星也会影响彗星的轨道,特别是木星,其强大的引力改变了一部分彗星的运行轨迹,造就了一系列公转周期很短的“木星族”彗星。
还有一部分彗星,会直接撞向大行星,比如苏梅克一利维9号彗星,在1994年接近木星,首先被木星的引力撕裂成21块,然后一头撞入木星表面。
据推测,在早些时候,这样的撞击事件并不罕见。在太阳系形成早期,类地行星多处于高温熔融状态,很难留住水蒸气,大部分水分子被太阳风吹到外太阳系。类地行星冷却后,太阳系外层的碰撞仍十分频繁,一些彗星把太阳系外层凝结下来的水带回内太阳系,一部分彗星在内太阳系消解,一部分直接撞击在行星上。这些水最终大都被行星捕获,成为类地行星上水的重要来源。
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