彗星是太陽系較特殊的天體,它們的軌道多數是拋物線,少數是極為狹長的橢圓或雙曲線,具有橢圓軌道的彗星,週期性地在太陽附近出現,彗星的軌道可以和黃道面成任何夾角。
彗星要到離太陽相當近時才會被發現,出現肉眼可見的彗星之機會極少,當預測有大而亮的彗星出現時,常激起一般大眾的彗星觀測熱潮。彗星的核心之大小約在數十公里以內,與它所吸引的注意力實在不成比率。像百武彗星這類亮度的彗星,平均每二、三十年出現一顆。
預測新發現彗星未來的可能亮度極為困難,只能依過去的經驗再加上部份臆想,粗估彗星最靠近地球時的可能亮度。
彗星的命名
一般將彗星分成長週期彗星(long-periodic comet)與短週期彗星(long-periodic comet)。
週期少於200年者為短週期彗星,此類彗星的軌道大多與太陽系同一平面。
而長週期彗星的軌道與太陽系面的夾角,可為任意角度,例如:百武彗星的夾角約為124度,Hale-Bopp彗星的夾角為89度。
除了以發現者的名字命名外,長週期彗星的學名(proper name)由國際天文聯盟(International Astronomical Union)依發現的年份與月份命名。
國際天文聯盟將每年的十二個月又細分成上半月與下半月,各以除"I"與"Z"外的廿四個英文字母標定,例如Comet Hale-Bopp(週期約3000年)發現於1995年七月廿三日,且為該下半月所發現的第一顆彗星,故學名為C/1995O1。
百武彗星(週期約二萬年)發現於1996年一月三十日,是該下半月所發現的第二顆彗星,故學名為C/1996 B2。
短週期彗星則常以發現者的名字命名,如哈雷彗星(週期76年)稱為P/Halley。
彗星的本質與結構
稱彗星為"髒雪球"或"塵球"皆頗恰當。彗星離太陽較遠時,受太陽輻射蒸發尚不顯著,彗星的固體部份稱為彗核(nucleus),其主要組成為塵埃、石塊、冰塊及凝結成固態的氨、甲烷、二氧化碳等化合物。
彗星的主要結構有彗核、彗髮與彗尾。彗核的大小通常在數十公里以內。
最新的微波雷達數據顯示,百武彗星的彗核出奇的小,大約介於一公里與三公里之間。哈雷彗星的彗核在十公里左右,而短週期彗星Schwassman-Wachmann的彗核則高達四十公里。
當彗星運行到太陽附近,受太陽的光與熱的照射,冷凝物質與固體裡所吸附的氣體被蒸發出來,在彗核外圍形成反射太陽光的氣團,叫做彗髮(coma),彗核與彗髮合稱為彗頭。此時它的大小可達十萬公里。
當彗星非常靠近太陽時,彗髮物質受太陽輻射和太陽風的吹襲,迫使部份彗髮物質向背離太陽的方向流動,成為長髮狀的彗尾(tail),彗尾通常遠離太陽,不過據馬王堆帛書的彗星圖,彗髮與彗尾的形狀相當多變,而彗尾又可細分為塵尾(dusttail)與離子尾(iontail)兩部份。
彗尾的長度可達數百萬公里,甚至長達上億公里。彗尾物質比實驗室的真空還要稀薄很多,基本上對地球應不會有任何影響,但如有彗星與地球正面對撞,則又另當別論。
1908年於西伯利亞中部森林的神祕爆炸事件(Tunguskaevent),有許多天文學家相信,是由一顆50至100公尺直徑的彗星或彗星碎片在森林上方爆炸所造成的。
彗星從何而來?
除了一些週期性的彗星外,不斷有開放式或封閉式軌道的新彗星造訪內太陽系。
這些新彗星來自何處?
1.太陽系的起源:
太陽系的前身,是氣體與塵埃所組成的一大團雲氣,在46億年前,這團雲氣或許受到超新星爆炸震波的壓縮,開始緩慢旋轉與陷縮成盤狀,圓盤的中心是年輕的太陽。
盤面的雲氣顆粒相互碰撞,有相當比率的物質凝結成為行星與它們的衛星,另有部份殘存的雲氣物質凝結成彗星。
當太陽系還很年輕時,彗星可能隨處可見,這些彗星常與初形成的行星相撞,對年輕行星的成長與演化,有很深遠的影響。地球上大量的水,可能是與年輕地球相撞的許多彗星之遺產,而這些水,後來更孕育了地球上各式各樣的生命。
太陽系形成後的四十多億年中,靠近太陽系中心區域的彗星,或與太陽、行星和衛星相撞,或受太陽輻射的蒸發,己消失迨盡,我們現在所見的彗星應來自太陽系的邊緣。
如假設殘存在太陽系外圍的彗星物質,歷經數十億年未變,則研究這些彗星,有助於了解太陽系的原始化學組成與狀態。
2.彗星的起源:
現在廣為天文學家所接受的理論認為,太陽系大家族包括九大行星與外圍的柯伊伯帶與歐特雲。
長週期彗星可能來至歐特雲(Oort cloud)而短週期彗星可能來自柯伊伯帶(Kuiper Belt)。
歐特雲理論(Oort cloud theory):
在1950年,荷蘭的天文學家Jan Oort提出在距離太陽30,000AU到一光年之間的球殼狀地帶,有數以萬億計的彗星存在,這些彗星是太陽系形成時的殘留物。
有些歐特彗星偶而受到"路過"的星體的影響,或彼此間的碰撞,離開了原來的軌道。大多數的離軌彗星,從未進入用大型望遠鏡可偵測的距離。
只有少數彗星,以各式各樣的軌道進入內太陽系。不過到目前為止,歐特雲理論僅是假設,尚無直接的觀測證據。
柯伊伯帶(Kuiper Belt):
歐特雲理論可以合理的解釋,長週期彗星的來源和這些彗星與黃道面夾角的隨意性。但短週彗星的軌道在太陽系行星的軌道面上,歐特雲理論無法合理解答短週期彗星的起源。
1951年,美國天文學家Gerard Kuiper提議在距離太陽30到100AU之間有一柯伊伯帶,帶上有許多繞行太陽的冰體,這些冰體的軌道面與行星相似,偶而有些柯伊伯帶物體受到外行星的重力擾動與牽引,而向太陽的方向運行,在越過海王星的軌道時,更進一步受海王星重力的影響,而進入內太陽系成為短週期彗星。
天文學家David Jewitt與Jane Luu自1988年起,以能偵測極昏暗物體的高靈敏度電子攝影機,尋找柯伊伯帶物體。他們在1992年找到第一個這類物體(1992QB1),1992 QB1距太陽的平均距離為43AU,而公轉的週期為291年。自1992年至1996年四月為止,陸續又發現了30多個柯伊伯帶物體。
彗星圖片