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2013年11月,全球每一个角落的天文爱好者们翘首以盼,希望目睹人类有史以来最亮眼的彗星——ISON划破天际。结果大家都知道了……NASA预计,ISON有90%的概率崩溃成直径不到10米的渣渣,有1 0%的概率崩溃成直径大于100米的渣渣。什么“我愿化身一座石桥,风吹500年,雨打500年,只为睹你一刻的风采……”在ISON面前都是浮云!在星辰大海间至少旅行了46亿年之后,ISON只为与太阳完成一次飞蛾扑火式的亲密接触……
一颗ISON就遨游了至少46亿年,那么其他的彗星呢?为什么哈雷彗星没有被太阳给裂成渣渣呢?彗星你是谁?你从哪里来?你到哪里去?我们套用流行的哲学三大终极问题发出这样的疑问。
如今人们已经闹明白了彗星的构造,尤其是美国的“深度撞击号”舍我其谁的一撞,解答了人类关于彗星构造的许多疑问。通俗—些的文章喜欢用“脏·雪球”来形容彗星的组成,但这并不特别确切。和一个混杂了泥土和灰尘的真-雪球相比,彗星的表面要干燥得多。彗星虽然包覆着深色的外壳,但这是长期遭受辐射和射线轰击而形成的有机物与灰尘的混合体,水和冰都潜藏在这层外壳之下,那就是彗星的“彗核”,彗星一生中的绝大多数时间都是这么一副光秃秃黑乎乎的模样,乍看上去和一颗小行星没什么分别,彗核甚至是太阳系中反射光线能力最弱的天体(但真·雪球反射光线的能力却非常强)。
当彗星进入内太阳系,开始亲近太阳的时候,表面下的冰受热升华,然后夹带着尘埃一起喷出,气体和尘埃在彗核周围弥漫成庞大而稀薄的“彗发”,彗星才由此变得明亮起来。随着彗星的行进,尘埃和气体的喷流拖曳在后方,形成的尾巴叫“彗尾”。我们所观测和谈论的“彗星”,往往指的就是彗发、彗尾俱全的这个阶段。
彗核的质量和体积都很小,直径一般是几百米到十几千米不等,密度比水还要小(“深度撞击号”撞击坦普尔1号彗星后发现这货居然是中空的),主要的成分是干冰、冰、石块、尘埃和一些有机分子。彗发的质量只占整个彗星的1%,但就这一丁点却膨胀出往往比太阳还要大的一大团,是典型的“虚胖”。彗尾的长度更是轻易可以达到一亿千米开外。彗尾里的尘埃和气体往往各自为政,形成明显的分叉,其中的尘埃部分弯曲而粗壮,气体部分笔直而细长。离太阳越近,彗星越亮,彗尾的长度也越长。
和小行星一样,彗星是太阳系各星球形成后遗留的边角余料,因为质量太小,无法形成规则的形状,一个个活像长歪了的花生或土豆一般。当初形成地球的,正是千百万个这种“脏·雪球”结合形成的“星子”,在引力的作用下逐渐聚集和成长,经过漫长而复杂的过程,最终成为了我们生长于斯的家园。没能参加到行星生产流水线上的那部分物质后来在外太阳系的边缘残留了下来,一直保持着大约46亿年前的原始状态,偶尔因为机缘巧合前来内太阳系,就形成了我们看到的彗星。在太阳系童年的“大轰击”时期,基本上每天都在上映《天地大冲撞》。彗星献身为地球的一部分,只是当时滚烫炽热的地球还无所谓罢了。地球海洋中的水,至少有一部分是远古时代彗星带来的礼物。
太阳系的行星形成已经过去了几十亿年,我们只能凭借如今观察到的蛛丝马迹去推测当初的情况。但宇宙中还有许多年轻的恒星,其周围的行星正在形成中。天文学家在过去二三十年间已经发现了十来个围绕在年轻恒星周围的彗星系统,凭借对它们的观察,可以进一步了解行星形成的过程。
哈雷彗星
这是人类已知的最有名气,也是唯——颗在地球上可以肉眼观测到的短周期彗星,每隔75或76年就和地球人打一个照面。如果你的运气够好且活得够长,一辈子可以见到它两次(上一次是1986年,下一次就得等到2061年了)。
中国古代只要天上一出现彗星,人们就会认为将有大灾厄出现,按照哈雷彗星这个周期来看,它被当成扫把星的次数应该相当的多。在古代中国,《春秋》中曾记载,鲁文公14年,即公元前613年“秋七月,有星孛入于北斗”,这是迄今为止人类发现的关于哈雷彗星最早的文献资料。
1687年,牛顿发表了《自然哲学的数学厚理》,其中介绍了万有引力与运动的关系。牛顿的好朋友埃德蒙-哈雷在《自然哲学的数学原理》的影响下,使用牛顿提出的新规律来计算土星与木星对彗星轨道的影响,发现1682年出现的彗星与1531年法国观测到的和1607年开普勒观测到的彗星有同样的轨道,于是埃德蒙-哈雷大胆断定,这是同一颗彗星,并且将于1758年再次光临地球。
直到1758年的圣诞节,哈雷彗星才被德国的一个农夫与业余天文学家约翰·帕利奇观测到,得以证明哈雷的结论是正确的。哈雷彗星告诉地球人,除了行星之外还有彗星绕着太阳运动。
遗憾的是,哈雷本人在1742年便过世了。
彗星你从何处来?
短周期彗星
轨道周期不超过200年的,绝大多数来自海王星外的一道环状区域,名叫柯伊伯带。这里布满了冰质的小天体,直径在几百米到上千千米不等,冥王星正是其中一员,并且还不是最大的,正是因为本世纪连续发现了几颗比冥王星还要大的柯伊伯带天体,天文学家们才剥夺了冥王星同学的行星户口,为这一类不够行星资格的大个头天体降格并拟定一个称号——矮行星(你也可以理解为矮人一等的行星)。
柯伊伯带分布在距离太阳约40~50个天文单位的范围内,是一个实际被观测到的区域,已经有1000多颗柯伊伯带天体被观测并确定了轨道。这里的小天体总数估计应该以百万计,多数都相安无事地保持在轨道上远远围绕太阳运行,但其中有一部分被海王星的引力散射开、形成所谓“散射盘”的小家伙非常不稳定,一旦偶尔被谁的引力拉上一把,“出轨”之后就会义无反顾地奔向内太阳系。由于它们“起跑”的位置比较近,轨道不至于被太阳的引力拉得太扁,长度也(在天文学意义上)比较短。目前已知的彗星大约有5000颗左右,其中大概有十分之一是短周期彗星。
长周期彗星
这一群彗星的旅途则要漫长得多。它们的轨道形状更加狭长,距离太阳的远端(专有名词叫轨道的“远日点”)往往在50000个蒙天文单位开外,并且轨道的角度也千奇百怪,不像其他太阳系成员那样乖乖呆在黄道面附近。天文学家经过计算之后,认为只有假设在太阳系遥远的边缘有一层由无数冰质小天体组成的球壳,才能解释这些彗星的起源。这层假想的球壳被称为“奥尔特云”,半径大约是1光年。位于太阳系奥尔特云的小天体可能受到来自其他恒星的扰动,从而脱离原本的轨道,被踢向太阳系内侧,成为一颗彗星。 来自奥尔特云的彗星在进入内太阳系之后会呈现两类不同的轨道。一些彗星的轨道是非常狭长的椭圆形,会往返于内外太阳系之间,成为一颗长周期彗星,周期从几百年到几百万年不等;另一些则呈现出抛物线甚至双曲线的形状,它们只是昙花一现,要么湮灭于漫长的旅途中,要么在离开太阳后直接冲出太阳系,再也不会回来。
彗星你到哪里去?
一旦获得朝向太阳系内侧的初速度离开了“预备役”区域,彗星就在太阳引力的作用下义无反顾地奔向太阳系的中心。引力是整个宇宙的指挥者,它把所有天体按照不同的运动速度安排在不同的轨道上,井井有条,只有在另外得到了引力的推动时,运行轨道才会发生变化。
不管是来自哪一个故乡的彗星,在进入内太阳系后都不可能保持原有的轨道不变。它们的质量太小,当初会因为引力扰动而离开原本的安稳轨道,长路漫漫地奔向光明的内太阳系,如今也就会因为引力而偏离脚下的征程,特别是在遇到木星这个行星中的“巨无霸”之后。这样的结果是短周期彗星轨道的远日点渐渐向各大行星靠拢,其中大部分的远日点就离木星轨道外不远。这类彗星被称为“木星族彗星”,轨道周期在20年以内。轨道周期在20~200年之间的短周期彗星则被称为“哈雷族彗星”,当然是以著名的哈雷彗星为代表。长周期彗星的远日点也会逐步向内太阳系的方向转移,甚至有可能在大行星的影响下从长周期彗星逐步转化为短周期彗星。
不但如此,行星的引力摄动还会影响彗星轨道的近日点位置,让—部分彗星的近日点逐渐地靠近太阳,变成近日点离太阻很近的“掠日彗星”。掠日是一个高风险的技术活儿:一方面,离太阳越近,温度越高,形成的尘埃和气体越多,同时受到的光照也更多,所以那些最大、最亮、最著名的彗星很多都是掠日彗星;另—方面,离太阳越近越容易玩火自焚,在太阳这么个光彩逼人的庞然大物身边出风头,那可要冒着生命危险。知道ISQN为什么后来被爆成了渣渣吗?因为它离太阳太近了。
彗星来一次内太阳系不容易,自己走了,身后却留下了不少“纪念品”:由它形成的尘埃沿着经过的轨迹一路遗留,每一粒尘埃都是一颗流星的原料,称为“流星体”。一旦地球从这些流星体群中经过,尘埃闯入地球大气,就会形成流星雨。流星雨的大小当然和流星体的多少直接相关。最密集的那些流。星体群在宇宙空间中的位置是固定的,地球在每年的那一天经过轨道上的点也是固定的,所以流星雨们总是在差不多的日期、从星空中差不多的位置喷射出来,喷射的起点就是流星雨的“辐射点”。辐射点在哪一个星座,就把它称为哪一个星座的流星雨。所以说,流星雨是彗星馈赠给地球的“遗产”。
一颗ISON就遨游了至少46亿年,那么其他的彗星呢?为什么哈雷彗星没有被太阳给裂成渣渣呢?彗星你是谁?你从哪里来?你到哪里去?我们套用流行的哲学三大终极问题发出这样的疑问。
如今人们已经闹明白了彗星的构造,尤其是美国的“深度撞击号”舍我其谁的一撞,解答了人类关于彗星构造的许多疑问。通俗—些的文章喜欢用“脏·雪球”来形容彗星的组成,但这并不特别确切。和一个混杂了泥土和灰尘的真-雪球相比,彗星的表面要干燥得多。彗星虽然包覆着深色的外壳,但这是长期遭受辐射和射线轰击而形成的有机物与灰尘的混合体,水和冰都潜藏在这层外壳之下,那就是彗星的“彗核”,彗星一生中的绝大多数时间都是这么一副光秃秃黑乎乎的模样,乍看上去和一颗小行星没什么分别,彗核甚至是太阳系中反射光线能力最弱的天体(但真·雪球反射光线的能力却非常强)。
当彗星进入内太阳系,开始亲近太阳的时候,表面下的冰受热升华,然后夹带着尘埃一起喷出,气体和尘埃在彗核周围弥漫成庞大而稀薄的“彗发”,彗星才由此变得明亮起来。随着彗星的行进,尘埃和气体的喷流拖曳在后方,形成的尾巴叫“彗尾”。我们所观测和谈论的“彗星”,往往指的就是彗发、彗尾俱全的这个阶段。
彗核的质量和体积都很小,直径一般是几百米到十几千米不等,密度比水还要小(“深度撞击号”撞击坦普尔1号彗星后发现这货居然是中空的),主要的成分是干冰、冰、石块、尘埃和一些有机分子。彗发的质量只占整个彗星的1%,但就这一丁点却膨胀出往往比太阳还要大的一大团,是典型的“虚胖”。彗尾的长度更是轻易可以达到一亿千米开外。彗尾里的尘埃和气体往往各自为政,形成明显的分叉,其中的尘埃部分弯曲而粗壮,气体部分笔直而细长。离太阳越近,彗星越亮,彗尾的长度也越长。
和小行星一样,彗星是太阳系各星球形成后遗留的边角余料,因为质量太小,无法形成规则的形状,一个个活像长歪了的花生或土豆一般。当初形成地球的,正是千百万个这种“脏·雪球”结合形成的“星子”,在引力的作用下逐渐聚集和成长,经过漫长而复杂的过程,最终成为了我们生长于斯的家园。没能参加到行星生产流水线上的那部分物质后来在外太阳系的边缘残留了下来,一直保持着大约46亿年前的原始状态,偶尔因为机缘巧合前来内太阳系,就形成了我们看到的彗星。在太阳系童年的“大轰击”时期,基本上每天都在上映《天地大冲撞》。彗星献身为地球的一部分,只是当时滚烫炽热的地球还无所谓罢了。地球海洋中的水,至少有一部分是远古时代彗星带来的礼物。
太阳系的行星形成已经过去了几十亿年,我们只能凭借如今观察到的蛛丝马迹去推测当初的情况。但宇宙中还有许多年轻的恒星,其周围的行星正在形成中。天文学家在过去二三十年间已经发现了十来个围绕在年轻恒星周围的彗星系统,凭借对它们的观察,可以进一步了解行星形成的过程。
哈雷彗星
这是人类已知的最有名气,也是唯——颗在地球上可以肉眼观测到的短周期彗星,每隔75或76年就和地球人打一个照面。如果你的运气够好且活得够长,一辈子可以见到它两次(上一次是1986年,下一次就得等到2061年了)。
中国古代只要天上一出现彗星,人们就会认为将有大灾厄出现,按照哈雷彗星这个周期来看,它被当成扫把星的次数应该相当的多。在古代中国,《春秋》中曾记载,鲁文公14年,即公元前613年“秋七月,有星孛入于北斗”,这是迄今为止人类发现的关于哈雷彗星最早的文献资料。
1687年,牛顿发表了《自然哲学的数学厚理》,其中介绍了万有引力与运动的关系。牛顿的好朋友埃德蒙-哈雷在《自然哲学的数学原理》的影响下,使用牛顿提出的新规律来计算土星与木星对彗星轨道的影响,发现1682年出现的彗星与1531年法国观测到的和1607年开普勒观测到的彗星有同样的轨道,于是埃德蒙-哈雷大胆断定,这是同一颗彗星,并且将于1758年再次光临地球。
直到1758年的圣诞节,哈雷彗星才被德国的一个农夫与业余天文学家约翰·帕利奇观测到,得以证明哈雷的结论是正确的。哈雷彗星告诉地球人,除了行星之外还有彗星绕着太阳运动。
遗憾的是,哈雷本人在1742年便过世了。
彗星你从何处来?
短周期彗星
轨道周期不超过200年的,绝大多数来自海王星外的一道环状区域,名叫柯伊伯带。这里布满了冰质的小天体,直径在几百米到上千千米不等,冥王星正是其中一员,并且还不是最大的,正是因为本世纪连续发现了几颗比冥王星还要大的柯伊伯带天体,天文学家们才剥夺了冥王星同学的行星户口,为这一类不够行星资格的大个头天体降格并拟定一个称号——矮行星(你也可以理解为矮人一等的行星)。
柯伊伯带分布在距离太阳约40~50个天文单位的范围内,是一个实际被观测到的区域,已经有1000多颗柯伊伯带天体被观测并确定了轨道。这里的小天体总数估计应该以百万计,多数都相安无事地保持在轨道上远远围绕太阳运行,但其中有一部分被海王星的引力散射开、形成所谓“散射盘”的小家伙非常不稳定,一旦偶尔被谁的引力拉上一把,“出轨”之后就会义无反顾地奔向内太阳系。由于它们“起跑”的位置比较近,轨道不至于被太阳的引力拉得太扁,长度也(在天文学意义上)比较短。目前已知的彗星大约有5000颗左右,其中大概有十分之一是短周期彗星。
长周期彗星
这一群彗星的旅途则要漫长得多。它们的轨道形状更加狭长,距离太阳的远端(专有名词叫轨道的“远日点”)往往在50000个蒙天文单位开外,并且轨道的角度也千奇百怪,不像其他太阳系成员那样乖乖呆在黄道面附近。天文学家经过计算之后,认为只有假设在太阳系遥远的边缘有一层由无数冰质小天体组成的球壳,才能解释这些彗星的起源。这层假想的球壳被称为“奥尔特云”,半径大约是1光年。位于太阳系奥尔特云的小天体可能受到来自其他恒星的扰动,从而脱离原本的轨道,被踢向太阳系内侧,成为一颗彗星。 来自奥尔特云的彗星在进入内太阳系之后会呈现两类不同的轨道。一些彗星的轨道是非常狭长的椭圆形,会往返于内外太阳系之间,成为一颗长周期彗星,周期从几百年到几百万年不等;另一些则呈现出抛物线甚至双曲线的形状,它们只是昙花一现,要么湮灭于漫长的旅途中,要么在离开太阳后直接冲出太阳系,再也不会回来。
彗星你到哪里去?
一旦获得朝向太阳系内侧的初速度离开了“预备役”区域,彗星就在太阳引力的作用下义无反顾地奔向太阳系的中心。引力是整个宇宙的指挥者,它把所有天体按照不同的运动速度安排在不同的轨道上,井井有条,只有在另外得到了引力的推动时,运行轨道才会发生变化。
不管是来自哪一个故乡的彗星,在进入内太阳系后都不可能保持原有的轨道不变。它们的质量太小,当初会因为引力扰动而离开原本的安稳轨道,长路漫漫地奔向光明的内太阳系,如今也就会因为引力而偏离脚下的征程,特别是在遇到木星这个行星中的“巨无霸”之后。这样的结果是短周期彗星轨道的远日点渐渐向各大行星靠拢,其中大部分的远日点就离木星轨道外不远。这类彗星被称为“木星族彗星”,轨道周期在20年以内。轨道周期在20~200年之间的短周期彗星则被称为“哈雷族彗星”,当然是以著名的哈雷彗星为代表。长周期彗星的远日点也会逐步向内太阳系的方向转移,甚至有可能在大行星的影响下从长周期彗星逐步转化为短周期彗星。
不但如此,行星的引力摄动还会影响彗星轨道的近日点位置,让—部分彗星的近日点逐渐地靠近太阳,变成近日点离太阻很近的“掠日彗星”。掠日是一个高风险的技术活儿:一方面,离太阳越近,温度越高,形成的尘埃和气体越多,同时受到的光照也更多,所以那些最大、最亮、最著名的彗星很多都是掠日彗星;另—方面,离太阳越近越容易玩火自焚,在太阳这么个光彩逼人的庞然大物身边出风头,那可要冒着生命危险。知道ISQN为什么后来被爆成了渣渣吗?因为它离太阳太近了。
彗星来一次内太阳系不容易,自己走了,身后却留下了不少“纪念品”:由它形成的尘埃沿着经过的轨迹一路遗留,每一粒尘埃都是一颗流星的原料,称为“流星体”。一旦地球从这些流星体群中经过,尘埃闯入地球大气,就会形成流星雨。流星雨的大小当然和流星体的多少直接相关。最密集的那些流。星体群在宇宙空间中的位置是固定的,地球在每年的那一天经过轨道上的点也是固定的,所以流星雨们总是在差不多的日期、从星空中差不多的位置喷射出来,喷射的起点就是流星雨的“辐射点”。辐射点在哪一个星座,就把它称为哪一个星座的流星雨。所以说,流星雨是彗星馈赠给地球的“遗产”。