多顆彗星來襲，一篇文章讀懂彗星

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翻譯：姜力萌

校譯：劉峰

編排：劉斯媛

后臺：朱宸宇

https://starwalk.space/en/news/what-are-comets

圖：一顆彗星 圖源：Vito Technology, Inc.

01

什么是彗星

彗星是由冰和塵埃組成的小天體，圍繞太陽運行。當(dāng)彗星進入內(nèi)太陽系時，在天空中可見其模糊的星點及拖曳的尾巴。

彗星的構(gòu)成

彗星主要由冰、巖石、氣體和塵埃構(gòu)成。這些物質(zhì)源于太陽系形成之初的殘留物。

圖：彗星示意圖。圖源：Vito Technology, Inc.

彗核

每顆彗星的核心都有一顆固體彗核，通常由冰、塵埃和巖石物質(zhì)構(gòu)成。其直徑可從數(shù)百米到數(shù)十公里不等。當(dāng)彗星接近太陽時，高溫會使彗核升華，釋放出氣體和塵埃。

彗發(fā)

圍繞彗核的是彗發(fā)——當(dāng)彗星接近太陽時形成的模糊發(fā)光氣體與塵埃包層。彗發(fā)可寬達數(shù)千公里，使彗星在夜空中顯得格外明亮。

氫包層

彗發(fā)之外是氫包層，由彗星釋放的中性氫原子構(gòu)成。該層可向外延伸達一千萬公里。當(dāng)彗星接近太陽時，氫包層會不斷膨脹。

彗尾

彗星以其壯觀的彗尾而聞名，長度可達數(shù)百萬公里。彗尾通常分為兩類，均由太陽風(fēng)撞擊彗體形成：

第一類是塵埃尾，由反射陽光的微小塵埃顆粒構(gòu)成。它更寬且常常略帶弧度，通常指向遠離太陽的方向。

第二類是離子尾，由帶電氣體粒子構(gòu)成，呈細長線性形態(tài)，始終直指與太陽相反的方向。

圖：彗星尾特寫。圖源：Vito Technology, Inc.

02

彗星的分類

按軌道類型分類的彗星

短周期彗星。軌道相對較小，頻繁返回太陽系內(nèi)側(cè)區(qū)域。軌道周期通常少于200年。例如哈雷彗星的軌道周期為75年。

圖：一張于1986年拍攝的哈雷彗星照片。圖源：NASA

長周期彗星。沿橢圓軌道運行，其軌道周期通常介于200至1000年之間。例如C/1983 H1彗星軌道周期為960年。

圖：C/1983 H1彗星。圖源：Russell E. Milton

非周期彗星。具有極長軌道周期，或沿非閉合的雙曲線/拋物線軌道運行。軌道周期超過1000年或無周期（僅在太陽系出現(xiàn)一次）。舉例：C/1811 F1彗星軌道周期2974年。

其它彗星特征分類

掠日彗星。它們會極度接近太陽運行，因此承受著強烈的太陽輻射和引力作用。較小的掠日彗星在接近太陽時會完全燃燒殆盡，但較大的彗星（其彗核半徑大于2-3公里）能夠經(jīng)受多次近日點穿越。當(dāng)這些彗星接近太陽時，高溫會使冰層汽化，常引發(fā)壯觀的氣體與塵埃爆發(fā)。許多掠日彗星甚至?xí)葑優(yōu)槿庋劭梢姷拇箦缧恰Ｗ钪穆尤斟缧侨寒?dāng)屬克魯茲家族，據(jù)信其起源于千年前解體的單一巨彗星。著名的池谷-關(guān)彗星（C/1965 S1）——亦稱1965年大彗星——即屬此家族。

圖：C/1965 S1彗星。圖源：James W. Young

失活彗星。指已失去大部分或全部揮發(fā)性物質(zhì)（如水冰和氣體）的彗星。雖然它們不再產(chǎn)生可見的彗發(fā)或彗尾，但仍可作為固態(tài)天體在太空中被探測到。例如近地小行星3552“堂吉訶德”實際上就是一顆失活彗星，其微弱的彗尾是在紅外圖像中被發(fā)現(xiàn)的。

03

關(guān)于彗星的常見問題

彗星從哪里來？

圖：柯伊伯帶位于海王星軌道之外，大致在距太陽30至55天文單位之間。而奧爾特云則是一個理論上的冰凍天體云團，據(jù)信環(huán)繞太陽存在于更遙遠的區(qū)域，范圍約為2000至100000天文單位甚至更遠。

圖源：Vito Technology Inc.

短周期彗星通常起源于柯伊伯帶——一個位于海王星外側(cè)、充滿冰凍天體的區(qū)域。長周期彗星則多源自奧爾特云，這是環(huán)繞太陽系的遙遠球形殼層。近期，科學(xué)家在主小行星帶發(fā)現(xiàn)了若干彗星。此外，還有人觀測到太陽系外的系外彗星。

彗星為何會接近地球？

行星或恒星的引力會將彗星從柯伊伯帶或奧爾特云中拉扯出來。這種引力牽引使彗星轉(zhuǎn)向太陽。隨著彗星加速，其軌道逐漸拉長，形成類似長橢圓的形狀。有些彗星會直接墜入太陽，從此消失不見。

有多少顆彗星？

截至2024年9月，人類已發(fā)現(xiàn)約4000顆彗星。然而這僅占潛在彗星總數(shù)的極小部分，因為太陽系外層奧爾特云內(nèi)的彗星狀天體儲備庫估計有約一萬億顆彗星。

彗星是怎么命名的？

彗星通常以發(fā)現(xiàn)者命名；例如，麥克諾特彗星（又稱2007年大彗星）便以英澳天文學(xué)家羅伯特·H·麥克諾特命名。地面和太空望遠鏡及天文臺同樣擅長發(fā)現(xiàn)彗星，因此許多彗星名稱包含其名稱，如ISON或紫金山。

部分彗星采用包含發(fā)現(xiàn)年份及當(dāng)年發(fā)現(xiàn)順序字母或數(shù)字的編號命名。例如，C/2023 A3（紫金山-ATLAS）的命名表明：這是一顆非周期彗星（以“C”標(biāo)識），于2023年1月上旬發(fā)現(xiàn)（對應(yīng)國際天文學(xué)聯(lián)合會彗星命名體系中的字母A），且是同期發(fā)現(xiàn)的第三顆彗星（故編號為3）。“紫金山-ATLAS”表示該彗星由紫金山天文臺與小行星地球撞擊預(yù)警系統(tǒng)（ATLAS）的望遠鏡聯(lián)合發(fā)現(xiàn)。

彗星為何會形成尾巴？

當(dāng)彗星進入太陽系內(nèi)側(cè)時，太陽的熱量會使彗星升溫，導(dǎo)致彗星表面的冰體升華，釋放出塵埃和氣體粒子。太陽風(fēng)將這些粒子從彗星表面吹離，我們由此觀測到塵埃尾和離子尾。

彗星能存在多久？

彗星可以存在數(shù)千年到數(shù)百萬年，但每一次接近太陽，彗星的彗核都會被侵蝕。最終，它們可能解體或失去所有揮發(fā)性物質(zhì)。

彗星會撞地球嗎？

理論上，彗星撞擊地球是可能的，但此類事件極其罕見。研究估計，直徑0.3公里的彗星約每500年撞擊地球一次。如舒梅克-列維9號彗星（直徑1.5-2公里）規(guī)模的天體撞擊地球，其概率約為每千萬年一次。若該彗星撞擊地球而非木星，可能徹底摧毀地球生命。科學(xué)家正持續(xù)監(jiān)測近地天體，以評估潛在威脅。

圖：舒梅克-列維9號彗星撞擊木星示意圖。圖源：NASA

04

彗星觀測指南

彗星什么時候可見？

彗星在進入內(nèi)太陽系時最為醒目。當(dāng)彗星接近太陽時，其內(nèi)部受熱開始釋放氣體（此過程稱為氣體噴發(fā)）。此時，原本暗淡的小巖石會化作龐大的氣塵云團，通過望遠鏡甚至肉眼都能清晰觀測。

可目視彗星有多罕見？

肉眼可見的明亮彗星相對稀少。它們出現(xiàn)的時間雖然不固定，但平均約每十年出現(xiàn)一次。全球觀測者上次見到真正明亮的彗星是在2024年，當(dāng)時C/2023 A3彗星點亮了夜空。較暗的彗星每年都可以通過雙筒望遠鏡和天文望遠鏡觀測到數(shù)次。

彗星需要多亮才能達到肉眼可見？

談及彗星時，一個關(guān)鍵考量因素是其視覺亮度，即視星等。它決定了我們無需望遠鏡即可觀測的難易程度。在理想條件下，人眼平均可辨識約6等星的物體。但彗星并非點光源（如恒星），而是彌散光斑（如星系或星云）。這意味著它們無法將光線聚焦于單一點，因此同等星等下顯得比恒星暗淡。因此彗星需達到更亮的亮度（約4等）才能在夜空中脫穎而出，被肉眼輕易觀測到。

這也不絕對，較暗的彗星可能因“前向散射”現(xiàn)象顯得更亮。當(dāng)陽光反射彗發(fā)與彗尾中的微小粒子時，光線便會向前方觀測者方向散射。這種前向散射增強了彗星的可見度，使其在宇宙背景中顯得格外醒目。

如何觀賞一個彗星？

首先，我們需要盯緊各大網(wǎng)站或者天文資訊，來了解即將出現(xiàn)的彗星。

其次，要選擇一個合適的時機：彗星的最佳觀測時間是其處于近地點或近日點的時候。建議提前查閱每顆目標(biāo)彗星的最佳觀測時間。例如，當(dāng)彗星在近日點附近時，建議在日出前或日落后立即開始觀測，以避免彗星被陽光遮蔽。

找一個沒有光污染的地點。盡量選擇遠離城市燈光的地點。公園、鄉(xiāng)村地區(qū)或高處都是不錯的選擇。

使用雙筒望遠鏡或天文望遠鏡：雖然有些彗星是肉眼可見的，但雙筒望遠鏡或天文望遠鏡能提升觀測體驗。

查看天氣。晴朗的天空對良好的能見度至關(guān)重要。請查看天氣預(yù)報以確保最佳條件。

了解彗星在哪個方向出現(xiàn)。通過星圖或觀星APP在夜空中定位彗星。可以用精確坐標(biāo)、星座或天體（行星、恒星等）當(dāng)參照物。

保持耐心。發(fā)現(xiàn)彗星需要時間，尤其是當(dāng)彗星比較暗淡時。請預(yù)留充足的時間來環(huán)視夜空尋找彗星。

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責(zé)任編輯：DAIKIN

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彗星萊蒙的雙尾

圖片來源：NASA

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