彗星彗尾: 塵埃尾與離子尾－❤ 愛分享 ❤ :: 隨意窩 Xuite日誌

彗星

科胡特克彗星 1974年

彗星，或稱掃帚星，是一種天體，由太陽系外圍行星形成後所剩餘的物質（如冰凍的氣體、冰塊、塵埃）組成。彗星質量很小，只有地球質量的幾千億分之一，通常沿著扁平的軌道圍繞太陽運行。繞行一周所需的時間由幾年至幾百萬年不等。部分科學家認為研究彗星可能可以揭露生命源起的秘密。

彗星以其拖著的長尾巴而得名，「彗」的本意就是帚。《說文》：「彗，埽竹也。」。而西方語言中的「彗星」一詞（如法語：comète；德語：Komet；英語：comet），來自希臘語κομήτης，意為「長髮」。

人類歷史上第一個被觀測到周期性圍繞太陽的彗星是「哈雷彗星」。中國古人把彗星叫做「星孛」，《春秋》記載，魯文公14年（前613年）「秋七月，有星孛入於北斗」。這是世界上關於哈雷彗星的最早紀錄。中國《晉書·天文志》載有：「彗星所謂掃星，本類星，末類彗，小者數寸，長或經天。彗星本無光，傅日而為光，故夕見則東指，晨見則西指。在日南北皆隨日光而指，頓挫其芒，或長或短。」準確的描述了彗星的形態。

成分與結構

組成性質

彗星的性質目前還不能確切知道，科學家通過彗星的光譜猜測到它的一些性質：光譜分析表明彗星存在有OH、NH和NH₂基團的氣體，這很容易解釋為最普通的元素C、N和O的穩定氫化合物，即CH₄，NH₃和H₂O分解的結果，這些化合物凍結的冰可能是彗核的主要成分。

結構

彗尾因受到以高速的高能粒子為主的太陽風吹襲，其運動方向總是背離太陽。而彗尾又分為兩部分。

彗星由彗核、彗髮和彗尾組成。彗核和彗發構成彗頭。

彗核顧名思義為彗星的核心，大小通常在數十公里以內。
彗髮為彗星接近太陽時因受太陽光的照射，讓被凝結成固體的氣體成分被蒸發出來，進而在彗核外圍形成反射太陽光的氣團，其大小可達十萬公里。一些彗星的彗髮外面還有一層「彗雲」，主要由氫原子組成，又叫做氫雲。
彗尾為彗髮受太陽輻射或太陽風的吹襲，迫使部份彗髮物質向背離太陽的方向流動，成為長條型的彗尾，而彗尾又可細分為塵埃彗尾與離子彗尾兩部份；塵埃彗尾多是白色而粗的，尾巴沿著彗星軌道而分佈，離子彗尾多為藍色而幼細的，尾巴直指太陽的反方向。大家可以看1997年4月的海爾‧博普彗星的照片便容易明白。

彗尾有單條，也有好幾條。彗尾長度可高達數百萬公里，甚至上億公里，因此人們可以透過肉眼或望遠鏡觀察到彗星與太陽間的互動。

但是值得注意的是，因為距離太陽遠或者彗核不大等等的緣故，並非所有彗星都具有上面所述的這些結構。許多彗星只能通過望遠鏡觀測到，稱之為「暗彗星」。當海爾‧博普彗星還沒接近太陽（1995年8月發現～1996年末）或遠離太陽時（1998年初至今）就是這種看上去象橢圓的星雲般的形象。

軌道特性

行星的軌道、古柏帶與奧爾特雲的位置關係
左上圖描繪的是內行星與小行星帶以及橙色的木星軌道。在右上圖可以看到紫色的冥王星軌道以及古柏帶。左下圖塗成天藍色的奧爾特雲一直延伸到遠方，其範圍遠遠超過該圖所能表示的範圍。

彗星軌道多數是拋物線，少數是極為狹長的橢圓或雙曲線，具有橢圓軌道的彗星，周期性地在太陽附近出現。彗星依照軌道週期的長短區分為短週期彗星與長週期彗星兩種（見周期彗星列表），只要週期少於200年者為短週期彗星，反之則為長週期彗星。短週期彗星的軌道大多與黃道面同一平面，而長周期彗星的軌道可以和黃道面成任何夾角，比如百武彗星的夾角約為124度。而拋物線或雙曲線軌道的彗星則被稱為非周期彗星。它們只接近太陽一次。

彗星的軌道還可能會受到行星引力的影響，改變原來軌道的形狀，尤其是通過行星軌道，非常接近行星的時候。如果由於行星的影響，而使彗星速度加快，則有可能使彗星脫離太陽系；當速度減慢時，長周期彗星可能會變成短周期彗星；非周期彗星甚至被捕獲，成為周期彗星。

也正是由於彗星軌道的奇異特性，致使天文學家一直在爭論他是否是太陽系的一員。

周期彗星

彗星可根據運行軌道的不同分為三種類型：離心率e<1的橢圓、離心率e=1的拋物線和離心率e>1的雙曲線。而在橢圓型軌道上運行的慧星就稱為周期彗星。周期彗星又可分為周期小於200年的短周期彗星和周期大於200年的長周期彗星。但彗星的周期會受到大質量星體（主要是木星和土星）的擾動影響而改變。如1994年蘇梅克－列維9號彗星就是受到木星的擾動，從而使它偏離了原來的軌道並撞上了木星。

命名規則

在1995年前，彗星是依照每年的發現先後順序以英文小寫排列。如1994年發現第一顆彗星就是1994a，餘此類推，經過一段時間觀測，確定該彗星的軌道並修正後，就以該彗星過近日點的先後次序，以羅馬數字Ⅰ、Ⅱ等排在年之後（這編號通常是該年結束後二年才能編好）。如舒梅克‧利維九號彗星的編號為1993e和1994Ⅹ。

除了編號外，彗星通常都是以發現者姓氏來命名，但一顆彗星最多只能冠以三個發現者的名字，舒梅克·利維九號彗星的英文名稱為Shoemaker-Levy 9。

由1995年起，國際天文聯合會參考小行星的命名法則修改了彗星命名法^[1]，採用以半個月為單位，按英文字母順序排列的新彗星編號法。以英文全部字母去掉I和Z不用，將剩下的24個字母依順序，如1月份上半月為A、1月份下半月為B、餘此類推至12月下半月為Y。其後再以1、2、3..等數字序號編排同一個半月內所發現的彗星。此外為方便識別彗星的狀況，於編號前加上標記：

A/ 可能為小行星
P/ 確認回歸1次以上的短周期彗星，P前面再加上周期彗星總表編號（如哈雷彗星為1P/1982 U1或簡稱1P亦可）
C/ 長周期彗星（200年周期以上，如海爾·博普彗星為C/1995 O1）
X/ 尚未算出軌道根數的彗星
D/ 不再回歸或可能已消失了的彗星（如舒梅克‧利維九號彗星為D/ 1993 F2）

附 S/ 新發現的行星之衛星

如果彗星破碎，分裂成數個以上的彗核，則在編號後加上-A、-B..以區分每個彗核。回歸彗星方面，如彗星再次被觀測到回歸時，則在P/（或可能是D/）前加上一個由IAU小行星中心給定的序號，以避免該彗星回歸時重新標記。例如哈雷彗星有以下標記：1P/1682 Q1=1P/1910 A2=1P/1982 U1=1P/Halley=哈雷彗星。

目前有五顆天體被同時列入小行星和彗星的名單中，分別為:

95P/開朗=2060開朗
107P/威爾遜-哈靈頓=4015威爾遜-哈靈頓
133P/Elst-Pizarro=7968 Elst-Pizarro
174P/Echeclus=60558厄開克洛斯
176P/LINEAR=118401LINEAR

對人類文化的影響

File:CometWest.gif

威斯特彗星 1976年

彗星奇特的形態，加上偶爾才能看到，古代許多地區的人們都把它視作上天的一種徵兆。在中國古代，人們把它看作災禍降臨的不祥之兆，稱之為「災星」。歐洲曾經把它當作上帝給予的預示。錢鍾書說：「古人每借天變以諫誡帝王」，「以彗星為『天教』、熒惑為『天罰』」，「然君主復即以此道還治臣工，有災異則譴咎公卿」^[2]。

參考文獻

《彗星─性質及觀測方法》，香港太空館編製，香港市政局出版，1986年初版，1997年3月再版；ISBN 962-7054-08-8／UC 10641

注釋

^ http://www.cfa.harvard.edu/iau/lists/CometResolution.html

彗星的彗尾

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，形成長髮狀的彗尾，彗尾通常遠離太陽。

彗星很近太陽時，彗尾更進一步發展成兩部份：離子尾(或稱氣尾gas tail) 與塵尾。離子尾物質的顆粒很細，且大多是游離態的分子，受太陽輻射與太陽風的影響較大，筆直遠離太陽。而塵尾粒子的顆粒較大且大多為中性粒子，受太陽輻射的影響較小，形成分佈較廣且略彎曲的塵尾。

彗星塵埃尾的圖，塵埃尾(或反尾都是以氣體為主的彗尾。

霍姆斯彗星 (17P/霍姆斯)在2007年顯示出藍色的離子尾(在右邊)。

彗尾和彗髮是彗星在內太陽系受到太陽照射，從地球可以看見的結構，是直接反射陽光的灰塵和從發射出光輝的離子化氣體。多數的彗星都很暗淡，必須用望遠鏡才能看見，但是每十年左右，都會有幾顆亮到可以用裸眼直接看見的彗星。

每顆彗星的氣體和塵埃噴流形成的彗尾都是獨特的，指向的方向也都略有不同。塵埃尾會被拖曳在彗星軌道的後方，他經常會因為曲線的形狀而形成反尾。同時，由氣體構成的離子尾永遠都指向被像太陽的方向，因為這些氣體受到太陽風的影響遠比塵埃來得強烈，跟隨的是磁力線，而不是軌道的路徑。從地球觀測的視差有時會使彗尾看似指向相反的方向^[1]。

彗星固體的核心大小一般不會超過50公里的直徑，但是彗髮可以比太陽還要大，並且彗尾的長度可已超過1天文單位(1億5千萬公里)或是更長^[2]。對反尾的觀測在太陽風的發現上有著重大的貢獻^[3]。離子尾的形成是太陽的紫外線輻射對彗髮產生光電效應的結果。一旦質點被游離，它們會獲得淨值為正的電荷，並且產生"誘導磁層"包圍著彗星。彗星和誘導磁場對向外流動的太陽風粒子形成一個障礙，彗星在軌道上相對於太陽風的速度是超音速的，因此在太陽風流動方向的彗星前端形成弓形震波。在這個弓形震波，彗星高濃度的離子(稱為"吸合離子")聚集並"載入"活動中的電漿與太陽磁場，而這些場線披覆在彗星的周圍形成了離子尾^[4]。

在外太陽系，彗星依然維持著冰凍的狀態，由於它們的體積很小，因此很難被偵測到。從統計上，哈柏太空望遠鏡可以檢測在古柏帶中非活動狀態下的彗星^[5]^[6]，但這些檢測結果仍受到質疑^[7]^[8]，並且未能獨立的被驗證。當一顆彗星接近內太陽系，太陽輻射導致彗核內的揮發性物質蒸發，並且夾帶著塵埃顆粒一起流出。這些被釋放出的塵埃和氣體形成一個極為巨大，但也極端脆弱的大氣層包圍著彗星，稱為彗髮，太陽的輻射壓和太陽風施加在彗髮上的力導致一個巨大的彗尾形成，並且它的方向永遠是離開太陽的。