说哈雷彗星之前,我们先来了解一下什么是彗星。
彗星,俗名「扫帚星」,是围绕太阳运行的一种天体。人们已经发现的彗星有1600多颗,但是肉眼能看到的却很少,用望远镜每年也只能看到20多颗。彗星是太阳系中质量较小的天体,其中最大最容易观测的要算哈雷彗星了。
大部分彗星都不停地围绕太阳沿着很扁长的轨道运行。循椭圆形轨道运行的彗星,叫「周期彗星」。公转周期一般在3年至几世纪之间。周期只有几年的彗星多数是小彗星,直接用肉眼很难看到。不循椭圆形轨道运行的彗星,只能算是太阳系的过客,一旦离去就不见踪影。
哈雷彗星是每76.1年环绕太阳一周的周期彗星,肉眼可以看到。因英国物理学家爱德蒙·哈雷(1656-1742)首先测定其轨道数据并成功预言回归时间而得名。
古代观测记录
哈雷彗星是人类首颗有记录的周期彗星,最迟在公元前240年,或公元前466年,在中国、古巴比伦、和中世纪的欧洲都有这颗彗星出现的清楚纪录,但是当时并不知道这是同一颗彗星的再出现。
中国人对哈雷彗星的记载,最早可上溯到殷商时代。「武王伐纣,东面而迎岁,至汜而水,至共头而坠。彗星出,而授殷人其柄。时有彗星,柄在东方,可以扫西人也!」(【淮南子·兵略训】)据张钰哲推算,这是公元前1057年的哈雷彗星回归的记录。【诗经】中提到了公元前776年9月6日发生日食,这是我国历史上第一次有确切日期的日食记录。更为确切的哈雷彗星记录是公元前613年(春秋鲁文公十四年)的「秋七月,有星孛入于北斗。」(【春秋左传·鲁文公十四年】)这是世界第一次关于哈雷彗星的确切记录。从公元前240年(战国秦始皇七年)起,哈雷彗星每次回归,中国均有记录。对哈雷彗星的记录有时是很详细的。其中最详细的记录,是公元前12年(汉元延元年)「七月辛未,有星孛于东井,践五诸侯,出何戍北率行轩辕、太微,六度有余,晨出东方。十三日,夕见西方,犯次妃,长秋,斗,填,蜂炎冉贯紫宫中。大火当后,达天河,除于妃后之域。南逝度犯大角、摄提。至天市而按节徐行,炎入市中,旬而后西去;五十六日与苍龙俱伏。」(【汉书·五行志】)中国古代彗星记录较精确可靠。
现代探索哈雷彗星
哈雷彗星是唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星,也是人一生中唯一以裸眼可能看见两次的彗星。其它能以裸眼看见的彗星可能会更壮观和更美丽,但那些都是数千年才会出现一次的彗星。哈雷彗星上一次回归是在1986年,而下一次回归将在2061年中。在1986年回归时,哈雷彗星成为第一颗被宇宙飞船详细观察的彗星,提供了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。
1984年12月15日,苏联发射第一个哈雷彗星探测器。苏联发射的韦加号探测器是第一个造访哈雷彗星的人类使者。在韦加1号启程6天之后,12月21日韦加2号接着升空,结伴飞往哈雷彗星进行考察。
1985年6月韦加1号首先顺道到达金星,向金星表面投放了登陆舱,然后在金星引力作用下,转入飞向哈雷彗星的行星轨道。在1986年,五艘来自苏联、日本、欧洲委员会的飞行器拜访了哈雷彗星;ESA的Giotto号飞行器得到了近Halley核的照片。1986年3月4日韦加1号在距哈雷彗星1400万千米处开始对哈雷彗星进行考察,拍摄到数十张高质量的哈雷彗星照片;3月6日在距哈雷彗星只有8900千米的地方作了综合考察。1986年3月9日,韦加2号在距哈雷彗星8200千米处飞过,发回700多张哈雷彗星照片,传回有关彗核的物理化学特性、彗核周围气体与尘埃等方面的新情况。
根据测算,哈雷彗星将于2061年7月28日过近日点(即离太阳最近的点),过近日点时候,哈雷彗星在太阳辐射作用下会分解成彗头和彗尾,状如扫帚,届时人们将会一睹其风采。
哈雷彗星成分
水、氨、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳......和不完备分子的自由基,是哈雷彗星彗尾的主要成分。
彗核的成分以水冰为主,占70%,其他成分是一氧化碳(10~15%)、二氧化碳、碳氧化合物、氢氰酸等。整个彗核的密度是水冰的10~40%,所以,它只是个很松散的大雪堆而已。在彗核深层是原始物质和较易挥发的冰块,周围是含有硅酸盐和碳氢化合物的水冰包层,最外层则是呈蜂窝状的难熔的碳质层。
对哈雷慧星的紫外线和射电观测已提供了首次直接证据,证明其慧核主要是由普通水冰构成。天文学家已探测到氢氧根,它是慧星受到太阳紫外辐射辐照时水的分解产物。当哈雷慧星靠近太阳时,太阳的热量足以使其冰冻物蒸发而形成巨大的气体头部,即慧发。最近用拉帕耳马的牛顿望远镜进行的光谱观测表明在慧发中有CN、C_2和C_3基的证据,它的总延伸广度为10弧分(月亮表观尺寸的1/3)。在幽冷深邃的空间,它们和尘埃砂砾一起,冻结成硬梆梆的团块。
彗核的平均密度为每立方厘米1克。彗发和彗尾的物质极为稀薄,其质量只占总质量的1%~5%,甚至更小。彗星物质主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成,而彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和尘埃微粒混杂组成,科学家形象地把彗星称为「脏雪球」。