彗星的基本理論

2021-04-01 06:39:20 字數 2380 閱讀 5201

·彗星的簡介·

彗星是太陽系內的一種小天體,因其形態特奇而為人們矚目。我國唐代著名詩人李賀曾經在《夢天》一首詩裡面以「一泓海水杯中洩」描寫了彗星出現在湛藍色夜空時的情景,可謂出神入化。

明亮的彗星並不多見。截止20世紀末,亮度超過金星的只有16次。按照通常定義,亮度能接近或超過亮行星的就是壯觀的彗星了。實際上,彗星是很多的,據天文學家估計不下1000億顆。

·彗星的執行軌道·

彗星和太陽系中的其他天體一樣,都是在太陽引力作用下繞日執行的,軌道是圓錐曲線,太陽位於曲線的乙個焦點上。如果偏心率小於1,軌道是衷殘蔚模蝗綣穆實扔?,軌道是拋物線;如果偏心率大於一,軌道是雙曲線。如果軌道是橢圓形的,那麼它便是一顆週期彗星。周期短於200年的稱為「短週期彗星」,長於200年的稱為「長週期彗星」。軌道是拋物線或者雙曲線的彗星,只能接近太陽一次,永不復返,稱為「非週期彗星」。

除了太陽引力外,影響彗星運動的還有來自各個行星的引力,其中影響最顯著的就是木星。它有時會縮短一顆彗星的運動週期,有時會延長一顆彗星的運動週期,有時會改變彗星軌道,從而使得週期彗星變成非週期彗星,反過來也一樣。週期3-10年,遠日點在木星軌道附近的彗星稱為木星族彗星。這類彗星很多。除此之外,還有土星族、天王星族、海王星族、冥王星族以及冥外彗星族。除了以上幾族彗星以外,還有掠日彗星族。掠日彗星就是離太陽很近的彗星。最著名的掠日彗星族是克魯茲掠日彗星族,此外,還有梅耶彗星族、馬斯登彗星族等等。

·彗星的命名·

國際上對新彗星的發現一直很重視,由於近幾年來,許多高科技手段接連應用,目前每年平均可以發現彗星上百顆。

目前的彗星命名辦法是國際天文聯合會在2023年1月1日開始採用的,就是在發現是的公元年號加上這年的那半個月的大寫字母(a=1月1日-15日,b=1月16日-31日,c=2月1日-15日,……y=12月16日-31日,i除外)。再加上這半個月裡面代表發現先後次序的阿拉伯數字。為了讓人們了解每顆彗星的性質,前面還加上字首。p/表示短週期彗星;c/表市場週期彗星;d/表示丟失的彗星或者不再回歸的彗星;a/表示可能是一顆小行星;x/表示無法算出軌道的彗星。例如,2023年1月10日發現一顆彗星,這是一顆長週期彗星,也是該年1月上旬發現的第50顆彗星,發現者是tom,則彗星命名為c/4000 a50 tom。

由於有時候剛發現的彗星被誤認為小行星,因此有一些彗星帶有小行星的編號,例如c/2000 wm1 linear就是這樣的例子。

對於確認以後的短週期彗星還要加上編號,例如1號是哈雷彗星,2號是恩克彗星,等等。如果一顆彗星已經碎裂,那麼就要在名字後面加上-a,-b,以便區分每乙個碎核。

·彗星的形態和結構·

彗星由4個主要部分組成。遠離太陽的時候,彗星只有乙個彗核。接近太陽之後,逐漸產生彗核外面的彗髮、氫雲和彗尾。彗尾分為兩種,一種是電離子體彗尾,一般呈藍色;另一種是塵埃彗尾,一般呈黃色或者紅色。彗尾又可從形態上分為i、ii、iii三類。i類彗尾長而直,略帶蘭色,主要由氣體離子組成,現在常稱作「等離子體彗尾」(等離子體是正、負離子混合體,在大尺度上平均呈電中性)。ii類彗尾較彎曲而亮,iii類彗尾更彎曲,這兩類彗尾略帶黃色,都由塵埃粒子組成,只是iii類彗尾的塵粒比ii類的大些,現在常一起稱作「塵埃彗尾」。

·彗核模型·

2023年,美國天文學家惠普爾提出彗核的「髒雪球模型」,提出彗核是由冰和塵埃凍結在一起的團塊,並認為彗核的主要化學成分是氧、碳、氫、硫、碳氫基、氨基、水、一氧化碳、二氧化碳等。

該模型是,當彗星執行到太陽附近的時候,陽光照射使得彗星表面的冰昇華為氣體,並形成塵埃彗尾。電離的氣體在太陽風的作用下,形成電離子體彗尾。因為彗星只是表面受到蒸發,因彗星的壽命都很長。例如哈雷彗星已經存在了數千年。彗核也有自轉運動。

2023年對哈雷彗星的空間探測證明髒雪球模型是正確的。

·彗星起源假說·

目前最流行的彗星假說有兩種。

一種是荷蘭天文學家奧爾特提出的。他認為原始的彗星冰核集中在距離太陽2萬至15萬天文單位的區域中,這個區域又被稱為「奧爾特雲」,雲內大約有200億顆原始彗星。這些彗星都屬於太陽系。

另一種是美國天文學家柯伊伯預言的「柯伊伯帶」,從距離太陽40天文單位到數百天文單位。軌道近似於圓形,和黃道面的傾角也不大。這些原始彗星是太陽系星雲中形成的原始冰體殘留下來的。

正如前面所述的,近年新發現的冥外天體1992 qb1和1993 fw應是柯伊伯帶內邊界區的彗星(儘管現在以小行星方式命名),而離太陽32至35天文單位的1993 ro、1993 rp、1993 sb、1993 sc可能是從柯伊伯帶攝動出來、處在向短週期演變的天體。柯伊伯帶從離太陽40天文單位外延到幾百天文單位(其外界尚不知道),估計此帶中的彗星有上萬顆,它們是太陽系形成時期的原始冰體殘留下來的,這些彗星儲存著太陽系原始物質的資訊。歐洲空間局在2023年發射羅賽塔(rosetta)飛船會合由柯伊伯帶來的短週期彗星,揭示彗星性質及太陽系形成的奧秘。

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