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简单点就是彗星上的物质被太阳光照亮了,所以我们就能看见彗星了。彗星的核心亮度主要在于彗发彗尾而非彗星核。彗星的表面就是彗核的表面,其彗发就相当于彗星的大气层。彗核主要由水冰、冻气体、岩石融合在一起组成的,彗核表面反射太阳光非常低。

彗星是一个冰冷的小型太阳系天体,当它靠近太阳时,彗星便会开始升温并释放大量的气体,这个过程被称为释气(outgassing)。由此会产生可见的彗星大气层,也就是我们常说的彗发,有时还会产生彗尾使得我们所见。这些现象产生的原因是由太阳的辐射压力和太阳风作用于彗星核造成的。彗星核的直径范围一般从几百米到几十千米不等,它们是由松散的冰,尘埃和小岩石颗粒组成的。彗发的长度可以达到地球直径的15倍,而彗星尾部的长度可以长达一个天文单位。如果彗星足够明亮,在地球上无需使用任何望远镜直接以肉眼就可以看见彗星的身影,并且在夜空中呈现出大约30度(60 倍满月大小)的弧形。彗星自古以来就被许多文化观测过和记录过。

1997年于克罗地亚拍摄的海尔博普彗星,图:philipp salzgeber

彗星通常具有极高偏心率的椭圆轨道,它们的轨道周期范围很广,从几年到几百万年不等。短周期彗星起源于海王星轨道之外的柯伊伯带或更远的离散盘。长周期彗星被认为起源于遥远的奥尔特云,奥尔特云是一种球体状的云团,其范围可以从柯伊伯带外部延伸到最近的恒星之间。长周期的彗星会由于恒星的经过和银河潮汐引起引力摄动的缘故,而从奥尔特云朝向太阳前进。双曲线轨道运行的彗星可以穿过内太阳系,然后由于强大的引力作用而被甩到星际空间中去。彗星的外观被称为幻影火幽灵。

彗星与小行星的区别在于彗星的中心核周围存在一个延伸的、不受重力约束的大气层。这种大气层的一部分被称为彗发(紧紧的靠核周围的中心部分)和彗尾(典型的线性部分,是由太阳光压或太阳风等离子体从彗星中吹出的尘埃或气体组成的)。 然而,已经多次靠近太阳的已经灭绝的彗星几乎失去了所有挥发性冰和尘埃,可能会像小型小行星一样。小行星被认为与彗星的起源不同,它们形成于木星的轨道内而不是外太阳系。主带彗星和活跃的半人马小行星的发现,已经使得小行星和彗星之间的区别变得非常模糊。

截至2018年7月,已经发现并命名的彗星已经有6339多颗,随着不断的新发现,这个数字将稳定的增加。然而,这一数目只是占到潜在彗星总数的一小部分而已,因为外太阳系(在奥尔特云中)的彗星体的储藏量估计高达1万亿颗!!

每年大约有一颗彗星凭借肉眼就可以看见,虽然其中许多都是暗淡而不那么引人注意的。不过也有特别明亮的彗星,这些彗星被称为“大彗星”。 无人探测器曾经造访过彗星,如欧洲航天局的罗塞塔号,这个探测器成为有史以来第一次降落在一颗彗星上的无人探测器,以及nasa的深度撞击号,它主要任务是撞击坦普尔1号彗星,以此来研究其彗星的内部结构。

彗星的表面——彗核

彗核是彗星的实心部分,俗称脏雪球或冰污球。彗星核由岩石、尘埃和冰冻的气体组成。当彗核被太阳加热时,这些气体升华并产生一种围绕着彗核的大气层,这被称为彗发。太阳的辐射压力和太阳风会对彗星施加一种力,从而形成一个巨大的彗星尾巴,它永远都是指向远离太阳的方向(背向太阳)。一种典型的彗核,其反照率约为为0.04。这比煤炭还黑,原因可能是由尘埃覆盖造成的。

哈雷彗星的核中大约80%都是水冰,而冷冻的一氧化碳(co)只占另外的15%。 其余大部分是冷冻的二氧化碳,甲烷和氨。科学家认为其他彗星在化学成分上与哈雷彗星相似。 哈雷彗星的核心颜色也是一种极黑的黑色。 科学家们认为,彗星的表面,或许还有其他大多数彗星,都被覆盖了大部分冰的黑色尘埃和岩石外壳所遮掩。这些彗星只有在地壳中的洞朝向太阳自转时,才会驱使内部冰层暴露在温暖的阳光下释放气体。

太空船拜访103p/哈德利彗星的彗核和它造成的喷流。彗核的长度大约是2公里,最窄的地点宽仅约400米。图:nasa/jpl-caltech/umd

彗星最亮区域——彗发

一种围绕彗核的稀薄大气层被称为彗发,彗星在高椭圆的轨道上接近太阳时便会形成彗发;当彗星升温时,彗星的部分会升华。当我们使用望远镜观察彗星时,我们就会发现彗星呈现出“模糊”的外观,与恒星有很大的不同。彗发(coma)这个词来源于希腊语中的“kome”(κμ),意思是“头发”,是comet这个词的起源。

彗发一般由冰和彗星的尘埃组成。当彗星运行到距离太阳3-4au以内时,彗核喷出的挥发物中,水占据了整体的90%。水的母体分子主要通过光解离和较小程度的光电离被破坏。与光化学作用相比,太阳风在水的分解中起着次要的作用。较大的尘埃颗粒沿着彗星的轨道路径被遗留了下来,而较小的尘埃颗粒被太阳光压推离而进入到彗星的尾部。

哈伯太空望远镜在艾桑彗星通过近日点前不久拍到的影像,图:nasa, esa, and the hubble heritage team (stsci/aura)

参考资料

1.wj百科-英文版本(comet/comet nucleus/coma (cometary))

2.天文学名词

文章作者:零度星系(天文在线)

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