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彗星為什么會拖著長“尾巴”?

從我們開始注意掃過夜空的獨特的長尾巴那天起,彗星就一直吸引著我們的視線。彗星尤其令天文學家們著迷。彗星代表了宇宙輝煌的過去,從它們身上,我們能更多地了解宇宙的形成。

彗星是太陽系的小小成員,直徑通常為幾千米。天文學家弗雷德·惠普爾把彗星描述為“臟雪球”。一般認為彗星組成成分如下。

☆ 灰塵。

☆ 冰塊(由水、氨、甲烷、二氧化碳構成)。

☆ 一些含碳的(有機)物質(如焦油)。

☆ 由巖石構成的中心(對于某些彗星而言)。

科學家相信彗星是由太陽系最早期的物質形成的。在太陽形成初期,它將一些較輕的物質如氣體和灰塵吹入太空。這些物質中的一部分(多為氣體)壓縮形成外部行星(木星、土星、天王星和海王星);另一些則仍然留在軌道上,集中在遠離太陽的兩個區域內,這兩個區域如下。

◇ 歐特云:距離太陽約5萬AU的一個區域。(AU代表天文單位;1AU是指從地球到太陽的平均距離,即1.5億千米。)

◇ 柯伊伯帶:位于冥王星軌道以外、太陽系平面內的一個區域。

彗星的軌跡

一般認為,彗星在歐特云或柯伊伯帶中繞著太陽轉動。當另一顆星星經過太陽系時,它的重力推動歐特云或柯伊伯帶運動,這使得彗星在其橢圓軌道內朝著太陽的方向運動,其中太陽位于橢圓軌道的一個焦點。彗星的軌道可能為短期軌道(小于200年,比如哈雷彗星)或長期軌道(大于200年,比如海爾·波普彗星)。

當彗星在距太陽6AU的區域內,冰塊開始由固態直接變為氣態。當冰塊升華時,氣體和灰塵粒子與太陽做相背運動,形成彗尾。

知識檔案

當彗星經過太陽系內部時,它們可能會在其經過的巨大物體的重力作用下變成碎片。彗星蘇梅克-列維9就在木星的重力作用下碎裂成20個碎塊,這些碎塊與木星發生沖撞,成為有記載的歷史上最令人嘆為觀止的星際間相互作用的例子之一。

2000年,當彗星林尼爾經過太陽附近時,在太陽的重力作用下變成了碎片。

彗星的組成部分

當彗星接近太陽時,溫度升高。在升溫過程中,我們可以觀察到彗星的幾個組成部分。

☆ 彗核。

☆ 彗發。

☆ 氫氣囊。

☆ 塵尾。

☆ 離子尾。

彗核是彗星主要的固態部分。彗核的直徑通常為1~10千米,有時也可達到100千米。

彗發是由彗核周圍的蒸發氣體(水蒸氣、氨和二氧化碳)及灰塵形成的氣團。彗發是在彗星溫度升高時形成的,通常比彗核大1000倍。彗發的體積甚至可以像木星或土星一樣大(直徑為10萬千米)。彗發和彗核組成彗頭。

彗發周圍有一層看不見的氫氣層,叫作氫氣囊;氫可能來自于水分子。由于氫氣囊在太陽風的作用下發生變形,因此它的形狀通常不規則。隨著彗星離太陽越來越近,氣囊也變得越來越大。

哈雷彗星

彗星的塵尾通常與太陽做相背運動。塵尾由從彗核蒸發的小的(1微米)塵埃粒組成,在陽光的壓力作用下被迫遠離彗星。塵尾是彗星中最容易被我們看到的一個部分,因為它可以反射太陽光而且很長,大約幾百萬千米。由于彗星在軌道上運行的速度與塵埃遠離彗星的運動速度相同,因此塵尾常常是彎曲的,就像從正在移動的水龍帶噴嘴里射出的水會發生彎曲一樣。

知識檔案

美國國家航空和航天局已經發射了“星塵”號探測器赴彗星懷爾德2號執行采集彗星物質樣本任務。探測器將飛入該彗星的彗尾,使用安裝在探測器金屬板上的氣凝膠(一種特制的膠)來采集粒子。這些粒子已于2006年被送回地球。通過對這些粒子進行研究,科學家希望對彗星以及早期太陽系的構成做進一步的了解。

彗星通常還有第二條彗尾即離子尾。離子尾是由被太陽風從彗核處吹走的、帶電的空氣分子組成的。有時候,當彗星穿過太陽磁場方向發生顛倒的邊界處時,離子尾會消失片刻,然后再重新出現。

關于彗星的傳說

人類對彗星不僅充滿了迷戀,同時也充滿了恐懼。經證實,彗星的彗尾不止一個,關于彗星的故事也不止一個。數量眾多的民間傳說和神話故事都與這一天外奇觀有關。在人類歷史上出現的許多文明中,彗星一直都被視為災難的前兆。人們相信,彗星是毀滅、災難甚至死亡的來源,或至少與這些不幸有關。

巴約掛毯的一部分畫面描述了一個最著名的例子來說明彗星是巨變的前兆。據報道稱,在公元1066年,黑斯廷斯戰役即將爆發前,哈雷彗星被發現。當時,許多人都認為彗星的發現與諾曼征服有直接關聯。事實上,記載了諾曼征服的巴約掛毯上,的確有一幅畫面描繪了一群人仰望彗星的情景。

另外,人們還把皇室的興衰存亡與這些天文景觀聯系在一起。在出現了彗星的年份,總有許多名人離世,其中包括愷撒和英國前王妃戴安娜。同時,令人驚異的是,哈雷彗星同時見證了著名作家馬克·吐溫的誕生和辭世。

觀察彗星

其實,許多彗星是被業余天文愛好者發現的。要尋找彗星,你必須要做到以下幾點。

☆ 去一個幾乎沒有燈光的地方。

☆ 了解彗星的外觀(盡可能多地觀察彗星)以及弄清楚什么不是彗星(經常觀察遙遠天空中的其他物體,因為它們看起來也是小小的、模糊的一團)。

☆ 使用雙目鏡或望遠鏡(低放大倍數,20~40倍)。

☆ 在日出前向東望大約30分鐘或在日落后向西望大約20分鐘,因為彗星的塵尾會反射逐漸消逝的光線,所以進行這樣的觀察經常會發現彗星的蹤跡。

彗星有一個由冰塊、塵埃和石塊組成的核心,由核心蒸發出來的物質形成的氣體稱為彗尾。

☆ 經常從地平線附近低低地掃望天空。

上述觀察需要定力、時間和耐心。平均來看,要發現一顆新的彗星,觀測者通常要花費幾百小時的觀測時間。彗星通常以發現者的名字來命名,因此許多人都認為自己的努力很值得。

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