彗星：拖著長尾巴的「掃把星」

知識 08-05

在古代，每當天空中出現了一顆帶有一條長長的「尾巴」的星星，人們就總認為將要有災禍或是戰爭發生。古人把這種星星當做是上天的警告，是一種預示災難和天罰到來的信號。這顆星星就是彗星。因為它身後長長的尾巴看上去很像掃把，所以彗星也被叫做「掃把星」。我們現在知道彗星預兆災禍的說法僅僅是古人的猜想和巧合，那麼，讓彗星如此與眾不同的長尾巴究竟是怎麼一回事呢？彗星是從何而生，又將要去往何處呢？

圖1：在著名的貝葉掛毯上出現的哈雷彗星，這個場景講述在西斯廷斯戰役之前哈雷彗星在天空中出現的情況，當時的人們認為彗星預示了戰爭的到來。

拖著長尾巴的訪客

我們所說的彗星（Comet），絕大多數都是太陽系裡面的一種具有周期性運動規律的小天體。它的主要成分包括氣體、塵埃、岩石和冰等。彗星受到太陽引力而向著太陽前進。當它接近太陽的時候，被太陽釋放的熱量加熱，因此其中的氣體和塵埃被釋放了出來，在宇宙中拖出長長的軌跡，這就是彗星的尾巴了。

彗星圍繞太陽運動，不同的彗星的軌道周期也不同，從幾年到幾百萬年不等。根據它們圍繞太陽運動周期的長短，天文學家們把彗星分為短周期彗星和長周期彗星。短周期彗星的運動周期一般小於200年，它們發源於海王星軌道外的柯伊伯帶（Kuiper belt）。長周期彗星的運動周期從200年到數千甚至上百萬年不等，它們發源於奧爾特雲（Oort cloud），這個天體距離太陽有2光年那麼遠。

圖2：哈德利彗星的彗核

一個臟雪球

彗星的結構分為彗核、彗發和彗尾，它的核心固體叫做彗核，與其他小行星以岩石為主的結構不同，彗核的成分主要是冰、岩石和凍結的氣體。所以天文學家給它取了一個形象的昵稱「臟雪球」。在彗核中可能還包括很多有機化合物，例如甲醇、甲醛和乙烷等等。

慧發是彗星周圍圍繞的塵埃和氣體，它是彗星表面的一個稀薄的大氣層。當彗星離太陽很遠的時候，它還處於冰凍的狀態，因此很難觀測得到。不過當彗星飛進太陽系以後，表面圍繞的慧發就會受到太陽風和太陽的輻射壓而向彗星飛行的反方向形成一個延長的軌跡，這就是彗尾。我們所看到的「掃把星」的「掃把」就是這樣形成的。

由於氣體收到太陽輻射的壓力比較小，而塵埃收到的壓力比較大，所以當彗星接近太陽的時候由塵埃形成的尾巴會拖在彗星軌道的後方，而氣體形成的尾巴則正好指向背向太陽的方向。在這個時候，我們就可以觀測到兩條彗尾了。

圖3：彗星在靠近太陽的時候所能觀測到的兩條彗尾

76年才見一面的老朋友

在人類歷史上第一顆被確認的短周期彗星是哈雷彗星。這是唯一一顆能夠在地球上用肉眼直接觀看的短周期彗星。早在公元前240年就已經有過對它的記載。英國人埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）最先算出了它的回歸周期，它每隔76年左右就會經過一次軌道上的近日點。也就是說每隔76年我們就可以從地球上看到它的出現。

可惜的是，哈雷在當時預測，這顆彗星將在1758年再次通過近日點，而他本人卻於1742年逝世，沒能親眼見證彗星的回歸。後來這顆彗星被命名為哈雷彗星，以紀念這位天文學家的工作。