當前位置: 華文世界 > 科學

你所不知道的哈雷彗星

2024-04-24科學

說哈雷彗星之前,我們先來了解一下什麽是彗星。

彗星,俗名「掃帚星」,是圍繞太陽執行的一種天體。人們已經發現的彗星有1600多顆,但是肉眼能看到的卻很少,用望遠鏡每年也只能看到20多顆。彗星是太陽系中質素較小的天體,其中最大最容易觀測的要算哈雷彗星了。

大部份彗星都不停地圍繞太陽沿著很扁長的軌域執行。循橢圓形軌域執行的彗星,叫「周期彗星」。公轉周期一般在3年至幾世紀之間。周期只有幾年的彗星多數是小彗星,直接用肉眼很難看到。不循橢圓形軌域執行的彗星,只能算是太陽系的過客,一旦離去就不見蹤影。

哈雷彗星是每76.1年環繞太陽一周的周期彗星,肉眼可以看到。因英國物理學家愛德蒙·哈雷(1656-1742)首先測定其軌域數據並成功預言回歸時間而得名。

古代觀測記錄

哈雷彗星是人類首顆有記錄的周期彗星,最遲在公元前240年,或公元前466年,在中國、古巴比倫、和中世紀的歐洲都有這顆彗星出現的清楚紀錄,但是當時並不知道這是同一顆彗星的再出現。

中國人對哈雷彗星的記載,最早可上溯到殷商時代。「武王伐紂,東面而迎歲,至汜而水,至共頭而墜。彗星出,而授殷人其柄。時有彗星,柄在東方,可以掃西人也!」(【淮南子·兵略訓】)據張鈺哲推算,這是公元前1057年的哈雷彗星回歸的記錄。【詩經】中提到了公元前776年9月6日發生日食,這是中國歷史上第一次有確切日期的日食記錄。更為確切的哈雷彗星記錄是公元前613年(春秋魯文公十四年)的「秋七月,有星孛入於北鬥。」(【春秋左傳·魯文公十四年】)這是世界第一次關於哈雷彗星的確切記錄。從公元前240年(戰國秦始皇七年)起,哈雷彗星每次回歸,中國均有記錄。對哈雷彗星的記錄有時是很詳細的。其中最詳細的記錄,是公元前12年(漢元延元年)「七月辛未,有星孛於東井,踐五諸侯,出何戍北率行軒轅、太微,六度有余,晨出東方。十三日,夕見西方,犯次妃,長秋,鬥,填,蜂炎冉貫紫宮中。大火當後,達天河,除於妃後之域。南逝度犯大角、攝提。至天市而按節徐行,炎入市中,旬而後西去;五十六日與蒼龍俱伏。」(【漢書·五行誌】)中國古代彗星記錄較精確可靠。

現代探索哈雷彗星

哈雷彗星是唯一能用裸眼直接從地球看見的短周期彗星,也是人一生中唯一以裸眼可能看見兩次的彗星。其它能以裸眼看見的彗星可能會更壯觀和更美麗,但那些都是數千年才會出現一次的彗星。哈雷彗星上一次回歸是在1986年,而下一次回歸將在2061年中。在1986年回歸時,哈雷彗星成為第一顆被宇宙飛船詳細觀察的彗星,提供了第一手的彗核結構與彗發和彗尾形成機制的資料。

1984年12月15日,蘇聯發射第一個哈雷彗星探測器。蘇聯發射的韋加號探測器是第一個造訪哈雷彗星的人類使者。在韋加1號啟程6天之後,12月21日韋加2號接著升空,結伴飛往哈雷彗星進行考察。

1985年6月韋加1號首先順道到達金星,向金星表面投放了登陸艙,然後在金星重力作用下,轉入飛向哈雷彗星的行星軌域。在1986年,五艘來自蘇聯、日本、歐洲委員會的飛行器拜訪了哈雷彗星;ESA的Giotto號飛行器得到了近Halley核的照片。1986年3月4日韋加1號在距哈雷彗星1400萬千米處開始對哈雷彗星進行考察,拍攝到數十張高質素的哈雷彗星照片;3月6日在距哈雷彗星只有8900千米的地方作了綜合考察。1986年3月9日,韋加2號在距哈雷彗星8200千米處飛過,發回700多張哈雷彗星照片,傳回有關彗核的物理化學特性、彗核周圍氣體與塵埃等方面的新情況。

根據測算,哈雷彗星將於2061年7月28日過近日點(即離太陽最近的點),過近日點時候,哈雷彗星在太陽輻射作用下會分解成彗頭和彗尾,狀如掃帚,屆時人們將會一睹其風采。

哈雷彗星成分

水、氨、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳......和不完備分子的自由基,是哈雷彗星彗尾的主要成分。

彗核的成分以水冰為主,占70%,其他成分是一氧化碳(10~15%)、二氧化碳、碳氧化合物、氫氰酸等。整個彗核的密度是水冰的10~40%,所以,它只是個很松散的大雪堆而已。在彗核深層是原始物質和較易揮發的冰塊,周圍是含有矽酸鹽和碳氫化合物的水冰包層,最外層則是呈蜂窩狀的難熔的碳質層。

對哈雷慧星的紫外線和射電觀測已提供了首次直接證據,證明其慧核主要是由普通水冰構成。天文學家已探測到氫氧根,它是慧星受到太陽紫外輻射輻照時水的分解產物。當哈雷慧星靠近太陽時,太陽的熱量足以使其冰凍物蒸發而形成巨大的氣體頭部,即慧發。最近用拉帕耳馬的牛頓望遠鏡進行的光譜觀測表明在慧發中有CN、C_2和C_3基的證據,它的總延伸廣度為10弧分(月亮表觀尺寸的1/3)。在幽冷深邃的空間,它們和塵埃砂礫一起,凍結成硬梆梆的團塊。

彗核的平均密度為每立方厘米1克。彗發和彗尾的物質極為稀薄,其質素只占總質素的1%~5%,甚至更小。彗星物質主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等組成,而彗核則由凝結成冰的水、二氧化碳(幹冰)、氨和塵埃微粒混雜組成,科學家形象地把彗星稱為「臟雪球」。