出品：科普中國
作者：序列號
監制：中國科普博覽
根據2024年10月10日的最新觀測數據，紫金山-阿特拉斯彗星亮度最高值達到-4.9等，超過了金星的亮度，成為北半球近30年來最亮的彗星。
隨著地球、彗星、太陽三者相對位置關系的變化，從地球上看，彗星已經慢慢移動到了太陽東側，這意味著，它從一顆原本在日出前升起的晨星，變成了日落後才稍晚落下的昏星。
預計10月12日開始的兩周時間裏，太陽落山後，這顆明亮的彗星會拖著美麗壯觀的彗尾出現在西方低空。它不僅僅是天文學家的重要研究目標，也是無數星空愛好者和攝影師們相機下的明星，也許還將給每個仰望星空的人留下一生難忘的觀測體驗。
這顆彗星的身世歷程一波三折
1.波折一：發現即失蹤，它獲得了一個組合名字
從紫金山-阿特拉斯彗星的命名可以看出，它與兩個「發現者」有關。
中國紫金山天文台盱眙觀測站的1.2公尺望遠鏡最早於2023年1月9日發現了它的身影，當時還認為這是一顆亮度19等的小行星。但在報告給國際小行星中心（MPC）後的近一個月時間裏，再沒有其他天文台和觀測者觀測到它，因此，它也從待確認的名單列表中被移除。
2月22日，「小行星對地撞擊末期預警系統，阿特拉斯」（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System, ATLAS）架設在南非天文台的50cm望遠鏡，也拍到一顆有彗星特征的天體。
結合更多的觀測數據和歷史歸檔數據的檢索，最終確認紫金山和阿特拉斯拍攝的為同一個天體，從而確認了這顆新彗星的存在。
除了以「發現者」命名外，它還有了正式編號C/2023 A3。這裏的C代表周期超過200年的彗星，2023為發現年份，A3則表示在1月份發現的第三顆彗星。
圖1 盱眙觀測站1.2公尺望遠鏡（左）和阿特拉斯0.5公尺望遠鏡（右）
（圖片來源：紫金山天文台、Henry Weiland）
2.波折二：增亮停滯，它被懷疑中途解體
透過後續不斷觀測，彗星軌域被更為精確測定的同時，彗星離太陽（近日點）和地球（近地點）的最近時間也得以確定。結合觀測到的彗星亮度和其形態的變化、光譜資訊等，科學家們透過模型推測：這顆彗星在近日點附近時的亮度，約為0等——相當於肉眼可見的織女星亮度，後續還可能會在經過近地點前後，在一種特殊的「前向散射」效應加持下，亮度將再顯著提升4個星等左右。
對於天空中極其明亮的肉眼可見的彗星，民間常稱之為「大彗星」。顯然，紫金山 -阿特拉斯彗星具備成為一顆大彗星的潛質。亮度越高，望遠鏡能觀測到的數據資訊也會越多，所以在它被發現後的一年多時間裏，世界各地的望遠鏡都密切監視著它亮度的變化。
起初，它的亮度與模型預測結果吻合得很好，隨著飛近太陽而逐漸變亮。但是，從2024年4月中旬開始的三個月裏，彗星亮度就一直在10.5等附近徘徊，沒有隨著更加靠近太陽而變亮。這一度讓科學家們對它還是否完整，能否達到預期「大彗星」的亮度而擔憂。
彗星明亮的慧核是由水冰、石塊、凍結的瓦斯等組成的「臟雪球」，本身並不結實的身體結構，極易受到太陽或者其他大品質天體的影響而解體，從而導致亮度下降。但望遠鏡沒有觀測到任何這顆彗星解體的跡象，因此，也有科學家提出：亮度沒有如期增加是由於相位效應——彗星與太陽和地球三者的位置關系所導致的。
幸運地是，7月中旬過後，彗星亮度又逐漸提升，慢慢突破了9等，第一次對它解體的擔心也隨之消散。
圖2 彗星亮度隨時間變化曲線（實線為模型預測值、實點為觀測值）
（圖片來源： astro.vanbuitenen）
3.波折三：揪心時刻，來自近日點的考驗
隨著彗星離太陽越來越近，讓更多人揪心的時刻——近日點到來了。紫金山-阿特拉斯彗星距離太陽最近時為0.4個天文單位，也就是接近水星與太陽的距離。這時，太陽的放射線壓和熱量，將對彗核結構的穩定性帶來最嚴峻的考驗。如果彗核足夠「結實」，熬過近日點，之後慢慢遠離太陽，後面再分裂或瓦解的可能性將大大降低。
好訊息傳來！
9月28日，彗星安全透過近日點，沒有分裂 。
世界各地的天文愛好者們開始爭相拍攝，記錄它每天都在拉長的彗尾，在晨曦之中的靚麗身影。
圖3 晨曦中的紫金山-阿特拉斯彗星
（圖片來源： Yuri Beletsky 9月29日拍攝於智利）
視覺盛宴！直接肉眼也能欣賞到！
2024年10月12日，紫金山-阿特拉斯彗星將經過近地點。
根據近日的觀測數據，彗星亮度已經在「前向散射」效應的加持下，超過金星。 只有當彗星滿足特定條件下，才能發生這一效應，從而大幅提升彗星亮度，將肉眼欣賞彗星的幸運帶給地球上的我們。
當彗星恰巧幾乎執行到地球和太陽之間時，此時，彗星的相位角接近180度。這意味著一部份太陽照向彗星的光會穿過彗星到達地球。如果彗核周圍相對松散的彗發和彗尾中含有大量的塵埃物質，那太陽光在穿過塵埃時就會發生散射而使得彗星的亮度明顯增加，這也是「前向散射」名稱的由來。
這一效應就像在寒冷的早晨，當你呼吸時被太陽光從後面照射時，你呼出的物質也會被太陽光穿過發生散射，就會看到一朵明亮的白雲，而如果太陽升高後不是從你身後照射時，你就很難看到呼出的明亮白雲了。
簡言之，彗星相位角越接近180度，同時彗核周圍有足夠的塵埃物質組成，就會發生「前向散射」效應。
圖4 清晨背向太陽光看到呼吸「白雲」的效果
（圖片來源：Nathanael Callon）
在圖2中彗星亮度隨時間變化曲線中，10月12日前後對應的綠色實線，就是「前向散射」效應疊加後的亮度，紅色實線則是不考慮前向散射效應的亮度值。
**除了亮度大，**紫金山-阿特拉斯彗星的另一個特點就是彗尾的變化多。彗星彗尾的方向和形態主要受太陽的影響。根據執行軌域，在過近地點前， 從地球上看來，它在天空中的執行方向，相對太陽來說，將來一個「急轉彎」，彗星的尾巴也會隨之發生「甩尾」，我們每一天看到的彗尾形態，都會隨著彗星的急轉彎而變化。
圖5 彗尾隨時間變化形態模擬圖
（圖片來源：Nicolas Lefaudeux）
如此高亮且變化多彩的紫金山-阿特拉斯彗星，從10月12日以後的兩周時間裏，會慢慢遠離太陽，出現在日落後的西方低空。
怎樣抓住機會欣賞彗星呢？
欣賞彗星首先是需要好天氣， 如果您所在地為晴天，就可以在日落前出發，找尋一個西方開闊無遮擋的地方，嘗試進行觀測 。找尋彗星時，可以面向西方低空尋找，借助星圖軟體，或者透過檢視金星和彗星的相對位置，釘選彗星。彗星高度會隨著日期推移而升高。 如果所在地光汙染嚴重，需要嘗試借助雙筒望遠鏡或者相機拍攝，才能「看到」彗星。
圖6 每日18:30時，北京地區所見彗星的位置示意圖。
（圖片來源：Stellarium）
不止美麗，它還為天文學家帶來一場科研狂歡
紫金山-阿特拉斯彗星作為一顆近距離飛過地球的大彗星，也給天文學家帶來了難得的彗星研究樣本。世界上大大小小的許多望遠鏡裝置，都在極盡所能的獲取著彗星的各類數據。
1. 以成像方式研究彗星形態變化
彗星形態變化可以透過拍照成像的方式進行分析研究，正對太陽進行不間斷觀測的太陽和日球層探測器（SOHO），就拍攝到了彗星逼近太陽時的畫面。 不僅可以細致分析彗星形態的變化，此時太陽恰巧發生日冕物質拋射 (CME)，可以理解成太陽打了幾個 大 噴嚏， CME事件對彗星的 影響也值得進一步研究。
圖7 SOHO衛星記錄下的彗星畫面
（圖片來源：SOHO/NASA）
2. 拍攝彗星光譜，掌握太陽系早期資訊
除了直接用影像方式研究彗星的形態變化外，還可以研究彗發中灰塵與瓦斯的比例。
光譜同樣是深入探秘彗星的利器。透過拍攝彗星光譜，可以了解彗星的物質組成和所占比例。彗星來自遙遠的外太陽系，那裏更加空蕩且異常寒冷，使彗星本身得以保留太陽系形成早期的物質核狀態，所以彗星光譜反應出的物質組成，從某種意義上講，相當於太陽系的「時間膠囊」，可以幫助我們掌握更多太陽系形成早期的資訊。透過長時間的持續觀測，我們還能夠了解彗星的活動性演化，並行現可能存在的瓦斯爆發。
3. 紫金山-阿特拉斯彗星獨一無二的研究視角。
根據倫敦大學學院的 Samuel Grant 和歐洲航天局的 Geraint
Jones預測，地球很可能與這顆彗星的離子尾相交，也就是我們的地球會直接穿過它的離子尾。彗星的離子尾由帶電分子組成，這些分子被太陽風推離彗星。盡管彗尾往往綿延數億公裏，但在浩渺的宇宙之中，只有幾百萬公裏寬，所以地球能夠與它們直接相遇的機率很低,這樣的彗星每隔幾十年才會出現一顆。這次，科學家不再是透過望遠鏡遠距離拍攝離子尾的影像和光譜，而是可以直接進入到離子尾中，「置身其中」用空間探測器直接探測離子尾的組成成分和含量。
去往戶外，與壯美彗星浪漫相遇吧！
紫金山-阿特拉斯彗星作為一顆近拋物線軌域、周期達數萬年的彗星，與我們每個人的一生都只有這短暫的一次相遇，它的到來是天文學家、愛好者甚至我們每個普通人的幸運。
趕快抓住機會，去往戶外，去欣賞它壯美的彗尾，感受這一生一次的浪漫體驗吧！
