“神秘来客”彗星

本刊综合

宇宙中有很多小天体，彗星就是其中的一种。彗星时不时地来到地球上空，与地球来一次亲密约会。

今年初，一颗彗星就在万众期待中抵达近地点。在逐渐靠近近地点时，它达到肉眼可见的程度，令全球天文爱好者们为之着迷，有些天文爱好者拍摄到了这颗彗星的全貌。

经历“高光时刻”后，这颗彗星开启告别之旅。在这期间，它与火星上演了“浪漫之舞”（这一天文现象并不是彗星与火星两个天体真正距离上的接近，而是从地球上看视觉效果的接近）。

彗星来了，又走了！彗星作为地球的不定期访客，奇特又神秘。本期，我们一起来揭开彗星的神秘面纱。

2023年的第一份“彗星快递”

浪漫星空，相遇彗星。今年初，闯入公众视野并被拍摄到的彗星是C/2022 E3（ZTF）彗星（下称“E3彗星”）。这颗彗星于2022年3月首次被观测发现，于今年1月“逼近”地球。

名字的含义

E3彗星的名称——C/2022 E3（ZTF）并不是简单的數字与字母的组合，它们都是有代表意义的。字母C表示非周期彗星或周期大于200天的彗星，2022表示彗星被发现的年份，E3表示三月上半月发现的第3颗彗星。括号中的ZTF代表发现这颗彗星的设备——兹威基暂现源巡天（Zwicky Transient Facility）。

它的样子

E3彗星的体积不大，彗核直径约1.6千米，呈翡翠绿，彗尾明亮又宽阔，绵延数百万千米。有意思的是，天文摄影师王晋在拍摄时发现，这颗彗星罕见地呈现出3条“尾巴”，即尘埃彗尾、离子彗尾和反向彗尾，且这些“尾巴”的角度形态每天都在变化。

据天文学家估算，E3彗星的轨道周期约为5万年。这意味着，我们在有生之年不会再次在地球上见到它的身影，可谓“一眼万年”。

探访地球之旅

2022年3月2日，天文学家在兹威基暂现源巡天拍摄的照片中发现了一个移动的小点。由于看不清细节，起初这个小点被认为是一颗未知的小行星。随后在更多望远镜长时间曝光拍摄的图像中，人们辨识出一些彗星的结构，才得以为E3彗星“验明正身”。

E3彗星慢慢靠近太阳，其亮度稳步提升。今年1月12日，E3彗星来到近日点附近，亮度达到7等左右。

E3彗星在安全度过距离太阳最近阶段的危险期后，逐渐靠近地球，亮度继续提升。2月2日，它经过近地点，距离地球约0.28天文单位（天文单位指太阳到地球的平均距离，约为1.5亿千米）。

之后，E3彗星与地球渐行渐远。2月中旬，它与火星上演“谢幕之舞”，慢慢与人们告别。

形态奇特，带有“尾巴”

“这颗星星不寻常，长长尾巴发着光，好像一把金扫帚，划过夜空就躲藏。”就像谜语中写的那样，彗星形态奇特，带着长长的、多种多样的“尾巴”。

“彗”的本意是帚，所以古人把彗星称作“扫帚星”。

彗星的体量普遍不大。在太阳系中，彗星的数量非常多，但人类发现的彗星数量还是极少的。有些“造访”地球的彗星还被认为是来自太阳系外。

彗星的结构可以简单地分为“彗头”“彗发”和“彗尾”三部分，各个部分都有自己的特点。

彗核是核心

彗星头部的彗核是彗星的核心，占彗星质量的95%以上，由石块、铁、尘埃、氨、甲烷和冰块等组成。这也是有时候我们把彗星叫作“脏雪球”的原因：“雪”指冻成冰的水，“脏”指混合了各种杂质。

彗核的直径很小，从几千米到十几千米不等，最小的甚至只有几百米。

彗核没有想象中那般牢固，有时会分裂成小块。

彗发像外衣

彗星接近太阳时，彗核内的物质升华，在彗核周围形成彗发。彗发像外膜一样把彗核包裹起来。

彗发的主要成分是气体和尘埃，气体的主要成分是中性分子和原子，其中有氢、氧、硫、碳、一氧化碳、氰、钠等。

彗发比彗核大多了，半径可达几十万千米，而平均密度小于地球大气密度的十亿亿分之一。

在实际观测时，科学家们发现一些彗星的彗发外面还有一层由氢原子组成的云，直径为100万千米至1000万千米。这种物质被称为“彗云”或“氢云”，可以算作彗星的组成部分。

彗尾多种多样

彗星挥发物质拖成稀薄物质流的尾巴，叫作彗尾，一般朝背离太阳的方向延伸。彗尾通常长几千万千米，有的可达几亿千米，可以绕地球很多圈呢。

按照形状，彗尾主要分为两大类：一类为“离子彗尾”，细直且长，由离子气体组成，因此又被称为“气体彗尾”或Ⅰ型彗尾；另一类为“尘埃彗尾”，由微尘组成，呈黄色，弯曲状，其中较宽的又被称为Ⅱ型彗尾，弯曲得厉害、既短又宽的又被称为Ⅲ型彗尾。

此外还有一种叫“反常彗尾”，呈扇状或长钉状。通常一颗彗星有两条以上不同类型的彗尾。

知道多一点

这些彗星的“尾巴”很特别

1956年，莫尔豪斯彗星在夜空出现。从它出现的那天起，彗尾就不断变化：变成针状，过几天长出新“尾巴”，再过几天又变成麻花辫……

1957年，阿伦德·罗兰彗星过近日点后，长出了一条直指太阳的彗尾，呈现短短的针锥状，肉眼可见时间长达一星期之久。

类别区分有规律

彗星的运行轨道不同于行星的运行轨道，是极扁的椭圆轨道，有些甚至是抛物线或双曲线轨道。根据运行轨道，我们将彗星分为非周期彗星和周期彗星。

非周期彗星

非周期彗星的轨道为抛物线或双曲线，只能接近太阳一次，一旦离去，就永远不会回来了。它们有可能来自遥远的宇宙空间，是偶然闯进太阳系的，是太阳系的过客。

已经发现的非周期彗星约占已知彗星总数的58%。中国业余天文爱好者参与发现的鹿林彗星是有名的非周期彗星。

周期彗星

周期彗星的轨道呈椭圆形，它们会循着轨道周期性地回到太阳附近，这时候我们在地球上有机会看到它们。

以200年为界，周期彗星分为长周期彗星和短周期彗星。周期短于200年的彗星为短周期彗星，发源于海王星轨道外的柯伊伯带或与其相关的散射盘；周期长于200年的彗星为长周期彗星，发源于奥尔特云。

彗星轨道并不是一成不变的，在木星等大行星的摄动影响下，周期彗星可以变为非周期彗星，反过来也一样。

家族中的“明星”成员

截至今年初，人类已经发现的彗星有4000多颗，而据科学家推测，在奥尔特云附近，有约一兆颗彗星在游荡。彗星家族中的成员那么多，我们来认识一下其中的“明星”成员吧。

哈雷彗星

大家熟知的哈雷彗星是第一颗经推算预言回归时间并得到证实的彗星，周期约为76年，是短周期彗星。

哈雷彗星上一次回归是在1986年，下一次回归要等到2061年，那时我们有机会见到它。

哈雷彗星在1986年回归时，欧洲航天局的“乔托”号彗星探测器、日本的试验型哈雷彗星探测器“MS-T5”等对哈雷彗星进行了探测。

海尔-波普彗星

1997年，海尔-波普彗星出现在夜空中。它有两条“尾巴”：一条“尾巴”直且长，呈蓝色，是受到太阳风激发而发光的气体；另一条“尾巴”粗短，呈土黄色。这两条彗尾长达一亿千米，是地球到月球距离的200多倍。

只是，海尔-波普彗星下一次通过近日点的时间是4385年，我们没有机会看到它了。

池谷-关彗星

池谷-关彗星是日本业余天文学家池谷薰和关勉于1965年发现的非周期彗星，被认为是一颗大型掠日彗星分裂产生的碎片之一，其近日点离太阳非常近。这颗彗星过近日点时，即使在白天，我们也能看见它在太阳旁边。

池谷-關彗星的光亮令天空显得与众不同，很多天文爱好者喜欢它。

蓝色摇滚彗星

C/2016 R2是一颗长周期彗星。虽然随着运行轨道变化，彗星与太阳的距离会发生变化，外形也会改变，但这颗彗星的外形变化之大令天文学家大吃一惊。经过长期观察，人们发现，这颗彗星在宇宙中不停地摇头摆尾，动作幅度非常大，好像在跳舞。