lianyuan1986 发表于 2024-1-21 07:12:28

彗星是什么?

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新智慧星

自从首次注意到彗星尾巴掠过夜空,人类就一直对彗星很着迷。当看见许多年才出现一次的彗星,人们会记录下它的出现日期。天文学家也对彗星着迷,因为它们是记录着宇宙过去的非凡碎片,能告诉我们大量有关宇宙形成时期的信息。

/ 厄运的象征
世界上关于彗星最古老的记载在古代中国。《淮南子·兵略训》中记录了公元前1057年的一次彗星,很可能就是著名的哈雷彗星。目前,世界公认最早的关于哈雷彗星的记录,是公元前240年《史记·秦始皇本纪》里所记载的:“彗星光出东方,见北方,五月见西方……彗星复见西方十六日”(下图)。此外,马王堆汉朝墓中出土了一幅画记录了29种彗星。我国彗星记载的精度和完备性直到十五世纪才逐渐被西方国家所超越。

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公元前240年《史记》中对哈雷彗星的记载

“鲸鱼死而彗星出”在古代中国,彗星被认为是灾难来临的象征,被称为“扫把星”。在西方,彗星也被认为是上帝愤怒的标志,它不仅象征着地震、饥荒、瘟疫和洪水等灾害的来临,也可能预示着战争、帝王的驾崩和王朝的颠覆。西方也有着丰富的彗星观测记载,其中描绘诺曼征服前后相关事件的贝叶壁毯是关于哈雷彗星最著名的历史记载之一。这幅以亚麻布为底的绒尼刺绣连环画,其中一部分表现了1066年哈雷彗星回归时英国的哈罗德二世国王不安的场面,彗星的出现似乎预示了他即将在哈斯廷斯战役中被征服者威廉击败,从而失去君主的宝座。
贝叶壁毯描述了哈雷彗星在1066年的回归。
意大利画家乔托将1301年哈雷彗星回归的情景描绘到了《三王朝拜图》中。这个作品描绘了耶稣基督降生之时,来自东方的三位贤者追随星的轨迹前来朝拜的景象。画中的彗星有了神圣的寓意,在古代对于彗星的记录中十分罕见。欧空局在上世纪80年代发射的哈雷彗星探测器也由此被命名为乔托号。

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意大利画家乔托把对哈雷彗星的观测记录到其作品《三王朝拜图》中。

/ 科学的认知
古希腊的科学家亚里士多德早在公元前360年就提出彗星的出现是一种自然现象—地球释放的物质上升到了高层大气层并被地球运行所在球面的运动所点燃。像风、潮汐和地震等恐怖的自然现象的背后都有着同样的气象学成因。

1800多年以后,丹麦天文学家第谷在他的著作中分析了1577年大彗星的外观及它到地球的距离,并断定这颗彗星已进入了遥远的行星所环绕的太空,它不是地球大气层的一种现象,而是一颗地外天体。

又过了100多年,爱德蒙·哈雷在1705年通过牛顿的万有引力理论成功预测了哈雷彗星在1758的回归,这是对牛顿运动定律的完美证明。人类认识到彗星来自遥远的地方,是像地球和其他行星那样轨道绕太阳转的一类天体。

19世纪50年代,美国天文学家惠普尔提出,彗星的彗核是主要由水冰构成的“雪球”,它还夹杂着许多其他尘埃和气体,直径有几公里大小。当这个脏雪球来到离太阳近的地方,温度升高导致水冰升华和尘埃运动,形成几百几千公里的彗发和千万公里的彗尾,就是我们观测到的彗星。
彗星被认为是由太阳系最早期材料构成的。当太阳刚刚形成时,它把轻质材料(气体和尘埃)吹进空间。其中一些材料(主要是气体)凝固形成外行星(木星、土星、天王星和海王星),也有一些材料待在远离太阳的两个区域中的轨道里。这两个区域分别是:奥尔特云,它是距离太阳约5万个天文单位的一个巨大球体,以推测其存在者、荷兰天文学家奥尔特的名字命名;柯伊伯带,它是指位于冥王星轨道外太阳系平面内的一个区域。
/ 太阳系的时间胶囊
如今,通过大量的天文观测、理论和实验室分析以及数值计算,人们认识到彗星是从遥远的柯伊伯带和奥尔特云来的一类具有挥发性成分的小天体。它们形成并长期演化在遥远的外太阳系,轨道受到扰动后发生改变,来到了距离太阳较近的地方。
作为太阳系形成初期遗留的原始星子,彗星经历了较少的太阳辐射的侵蚀,完好的保留着太阳系早期的物质和信息,储存了丰富的如CO、CH4等原始的易挥发性气体,是太阳系的时间胶囊,具有重要的科学研究价值。可以为我们探索太阳系早期起源和演化的历史提供宝贵的信息。
环绕彗发的不可见氢层被称为氢包层,这些氢可能来源于水分子。氢包层的形状常常不规则,因为它被太阳风扭曲。随着彗星接近太阳,氢包层会越来越大。尘埃彗尾总是背对太阳。这个尾巴是由直径仅1微米的尘埃颗粒组成的,这些颗粒蒸发自彗核,被阳光压力推离彗星。尘埃彗尾是最容易看见的彗星组成部分,因为它反射阳光,而且它的长度可达好几百万千米。尘埃彗尾常常是弯曲的,因为彗星在轨道中的移动速度与尘埃离开轨道的速度一样。
彗星常常有第二条尾巴——离子彗尾,也叫等离子体或气体彗尾。离子彗尾由被太阳风推离自彗核的带电气体分子(二氧化碳、氮和水)组成。离子彗尾有时会消失。但当彗星跨越一个边界(太阳磁场在这里逆转方向)时,离子彗尾又会出现。

当彗星经过内太阳系时,它们可能会被木星引力撕碎。例如,“舒梅克—列维9号”彗星被分裂成20块,其中每一块都与木星相撞,成为有史以来得到记录的最壮观的行星际撞击场景。最近,“丽霓儿”彗星在经过太阳时被太阳引力撕碎。

1999年2月7日,美国宇航局发射300千克重的“星尘”机器人太空探测器,其主要目的是从“怀尔德2号”彗星的彗发提取宇宙尘埃样本,并且把样本送回地球。在前往“怀尔德2号”彗星途中,“星尘”也飞近小行星“5535 安妮弗兰克”进行了探测。2006年1月15日,“星尘”不辱使命,把彗发样本送回了地球。目前,对样本的研究仍在继续中。通过研究彗发样本微粒,科学家希望能更好地了解彗星和早期太阳系的组成情况。

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岷山之巅的NEOWISE新智彗星。

天文爱好者或者业余天文学家发现过许多彗星。如果你也有兴趣寻找彗星,请你记住以下几点:前往一个没有人造光的地方;仔细了解彗星的模样及其与其他天体的区别,因为其他天体在模糊斑点状态下容易与彗星混淆;分清并记录观测到的不同彗星,看看其中有没有尚未得到记录的(请查阅相关资料);使用双筒望远镜或射电望远镜观测,放大倍率20~40倍;在日出前大约30分钟望向东方,或者在日落前大约20分钟望向西方,这是因为彗星经常被自己的尾巴弄得有黑斑;缓慢扫视地平线附近的天空。你看到的彗星只是一些小小而又模糊的斑点,这类观测需要科学的章法、漫长的时间和耐心。平均来说,彗星猎手要花好几百个小时的观测时间,才能发现一颗新的彗星。
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