飄蕩的幽靈

■肖東

彗星是太陽系較特殊的天體，它們的軌道多數(shù)是拋物線，少數(shù)是極為狹長的橢圓或雙曲線，具有橢圓軌道的彗星，周期性地在太陽附近出現(xiàn)。不過，長周期彗星的軌道可以和黃道面成任何夾角。

彗星要到離太陽相當(dāng)近時才會被發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)肉眼可見的彗星的機會極少，當(dāng)預(yù)測有大而亮的彗星出現(xiàn)時，常激起一般大眾的彗星觀測熱潮。彗星的核心大小約在數(shù)10千米以內(nèi)，與它所吸引的注意力實在不成比率。

像百武彗星這類亮度的彗星，平均每二三十年出現(xiàn)一顆。預(yù)測新發(fā)現(xiàn)彗星未來的可能亮度極為困難，只能依過去的經(jīng)驗再加上部分臆想，粗估彗星最靠近地球時的可能亮度。海爾·波普彗星1996年4月5日距地球約7億千米或5AU（天文單位），其亮度約為8.6星等，1997年3月22日最近地球距離時，光度達到了0.4星等。

稱彗星為“臟雪球”或“塵球”皆很恰當(dāng)。彗星的主要結(jié)構(gòu)有彗核、彗發(fā)與彗尾。彗尾物質(zhì)比實驗室的真空還要稀薄很多，基本上對地球不會有任何影響，但如有彗星與地球正面對撞，則又另當(dāng)別論。1908年于西伯利亞中部森林的神秘爆炸事件，有許多天文學(xué)家相信，是由一顆50米～100米直徑的彗星或彗星碎片在森林上方爆炸所造成的。

除了一些周期性的彗星外，不斷有開放式或封閉式軌道的新彗星造訪內(nèi)太陽系。新彗星來自何處？這個問題就要從太陽系的形成談起了。

太陽系的前身，是氣體與塵埃所組成的一團云氣，在46億年前，這團云氣或許受到超新星爆炸震波的壓縮，開始緩慢旋轉(zhuǎn)并陷縮成盤狀，圓盤的中心是年輕的太陽。盤面的云氣顆粒相互碰撞，有相當(dāng)比率的物質(zhì)凝結(jié)成為行星及它們的衛(wèi)星，另有部分殘存的云氣物質(zhì)凝結(jié)成彗星。

當(dāng)太陽系還很年輕時，彗星可能隨處可見，這些彗星常與初形成的行星相撞，對年輕行星的成長與演化，有很深遠的影響。地球上大量的水，可能是與年輕地球相撞的許多彗星的遺產(chǎn)，而這些水，后來更孕育了地球上各式各樣的生命。

太陽系形成后的40多億年中，靠近太陽系中心區(qū)域的彗星，或與太陽、行星和衛(wèi)星相撞，或受太陽輻射的蒸發(fā)，已經(jīng)消失殆盡，我們現(xiàn)在所見的彗星應(yīng)來自太陽系的邊緣。如假設(shè)殘存在太陽系外圍的彗星物質(zhì)，歷經(jīng)數(shù)十億年未變，則研究這些彗星，有助于了解太陽系的原始化學(xué)組成與狀態(tài)。

現(xiàn)在廣為天文學(xué)家所接受的理論認(rèn)為，太陽系大家族包括九大行星、外圍的柯伊伯帶和奧爾特云。長周期彗星可能來至奧爾特云，而短周期彗星可能來自柯伊伯帶。

奧爾特云理論

■行星的軌道、柯伊伯帶與奧爾特云的位置關(guān)系：左上圖描繪的是內(nèi)行星與小行星帶以及橙色的木星軌道，在右上圖可以看到紫色的冥王星軌道以及柯伊伯帶，左下圖涂成天藍色的奧爾特云一直延伸到遠方，其范圍遠遠超過該圖所能表示的范圍

■拍攝于美國華盛頓的McNaught彗星的照片

1950年，荷蘭天文學(xué)家奧爾特提出距離太陽30000AU～1AU之間的球殼狀地帶，有數(shù)以萬億計的彗星存在，這些彗星是太陽系形成時的殘留物。有些奧爾特彗星偶爾受到“路過”的星體的影響，或彼此間的碰撞，離開了原來的軌道。大多數(shù)的離軌彗星，從未進入用大型望遠鏡可偵測的距離。只有少數(shù)彗星，以各式各樣的軌道進入內(nèi)太陽系。不過到目前為止，奧爾特云理論僅是假設(shè)，尚無直接的觀測證據(jù)。

柯伊伯帶

奧爾特云理論可以合理地解釋長周期彗星的來源，以及這些彗星與黃道面夾角的隨意性。但短周彗星的軌道在太陽系行星的軌道面上，奧爾特云理論無法合理解答短周期彗星的起源。

1951年，美國天文學(xué)家G.柯伊伯提出在距離太陽30AU～100 AU之間有一個柯伊伯帶，帶上有許多繞行太陽的冰體，這些冰體的軌道面與行星相似，偶爾有些柯伊伯帶物體受到外行星的重力擾動或牽引，而向太陽的方向運行。這些冰體在越過海王星的軌道時，更進一步受海王星重力的影響，從而進入內(nèi)太陽系成為短周期彗星。

天文學(xué)家戴維與珍妮自1988年起，使用能偵測極昏暗物體的高靈敏度電子攝影機尋找柯伊伯帶的物體。他們在1992年找到第一個這類物體1992 QB1，1992 QB1距太陽的平均距離為43AU，而公轉(zhuǎn)的周期為291年?？乱敛畮祗w又常被稱為是海王星外天體，今天，我們已經(jīng)知道柯伊伯帶有大約10萬顆直徑超過100千米的星體。在現(xiàn)階段，絕大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為冥王星、冥衛(wèi)一和海衛(wèi)一可能都是進入太陽系內(nèi)部的柯伊伯帶天體，2002年發(fā)現(xiàn)的瓜奧瓦，其大小約有冥王星的一半。

流星雨與彗星

許多流星雨發(fā)生在地球通過彗星軌道時，例如每年8月9日—13日的英仙座流星雨，是因為地球越過了Swift Tuttle（一般稱為“斯威夫特·塔特爾”）彗星的軌道，而哈雷彗星是獵戶座流星雨的來源。

由彗星蒸發(fā)出來的彗星物質(zhì)，顆粒較大者散布在彗星的軌道上，并沿彗星繞太陽的軌道繼續(xù)運行。當(dāng)?shù)厍蛟竭^這些彗星的軌道時，彗星粒子進入地球大氣層焚毀，形成流星雨的現(xiàn)象。如果彗星剛回歸不久，地球穿過大團的彗星碎片時，就會形成流星暴的現(xiàn)象，著名的例子為2000年、2001年的獅子座流星雨。

下表為主要的流星雨的日期與其成因：

■“維爾特2”號彗星2004年1月2日被飛船“星塵”號訪問，“星塵”號收集了它彗發(fā)中的顆粒樣品，并于2006年1月16日返回地球

■SOHO衛(wèi)星觀察到的一顆掠日彗星在2011年7月5日—6日飛向太陽的畫面