“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?yōu)橹裕行┨煳膼酆谜吲臄z到了這顆彗星的全貌。

經(jīng)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(shù)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(fā)現(xiàn)的年份，E3表示三月上半月發(fā)現(xiàn)的第3顆彗星。括號中的ZTF代表發(fā)現(xiàn)這顆彗星的設備——茲威基暫現(xiàn)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(shù)百萬千米。有意思的是，天文攝影師王晉在拍攝時發(fā)現(xiàn)，這顆彗星罕見地呈現(xiàn)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(tài)每天都在變化。

據(jù)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(xiàn)源巡天拍攝的照片中發(fā)現(xiàn)了一個移動的小點。由于看不清細節(jié)，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(wěn)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(xù)提升。2月2日，它經(jīng)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(tài)奇特，帶有“尾巴”

“這顆星星不尋常，長長尾巴發(fā)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(tài)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(shù)量非常多，但人類發(fā)現(xiàn)的彗星數(shù)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(fā)”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(zhì)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(zhì)。

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(fā)像外衣

彗星接近太陽時，彗核內(nèi)的物質(zhì)升華，在彗核周圍形成彗發(fā)。彗發(fā)像外膜一樣把彗核包裹起來。

彗發(fā)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(fā)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(fā)現(xiàn)一些彗星的彗發(fā)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(zhì)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(fā)物質(zhì)拖成稀薄物質(zhì)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(xiàn)。從它出現(xiàn)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(xiàn)短短的針錐狀，肉眼可見時間長達一星期之久。

類別區(qū)分有規(guī)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(jù)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(jīng)發(fā)現(xiàn)的非周期彗星約占已知彗星總數(shù)的58%。中國業(yè)余天文愛好者參與發(fā)現(xiàn)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(fā)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(fā)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?yōu)榉侵芷阱缧?，反過來也一樣。

家族中的“明星”成員

截至今年初，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的彗星有4000多顆，而據(jù)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(jīng)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(xiàn)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(fā)而發(fā)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(yè)余天文學家池谷薰和關勉于1965年發(fā)現(xiàn)的非周期彗星，被認為是一顆大型掠日彗星分裂產(chǎn)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(fā)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(jīng)過長期觀察，人們發(fā)現(xiàn)，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。