彗星是如何形成的
彗星是如何形成的
彗星，是進(jìn)入太陽系內(nèi)亮度和形狀會隨日距變化而變化的繞日運動的天體，呈云霧狀的獨特外貌。彗星分為彗核、彗發(fā)、彗尾三部分。下面由學(xué)習(xí)啦小編為你詳細(xì)介紹彗星的相關(guān)知識。
彗星是如何形成的：
彗尾被認(rèn)為是由氣體和塵埃組成;4個聯(lián)合的效應(yīng)將它從彗星上吹出：
(1)當(dāng)氣體和伴生的塵埃從彗核上蒸發(fā)時所得到的初始動量。
(2)陽光的輻射壓將塵埃推離太陽。
(3)太陽風(fēng)將帶電粒子吹離太陽。
(4)朝向太陽的萬有引力吸力。
這些效應(yīng)的相互作用使每個彗尾看上去都不一樣。當(dāng)然，物質(zhì)蒸發(fā)到彗發(fā)和彗尾中去，消耗了彗核的物質(zhì)。有時以爆發(fā)的方式出現(xiàn)，比拉彗星就是那樣;1846年它通過太陽時破裂成兩個，1852年那次通過以后就全部消失。
(彗尾往往不止一條)
彗星的起源：
除了一些周期性的彗星外，不斷有開放式或封閉式軌道的新彗星造訪內(nèi)太陽系。新彗星來自何處?這個問題就要從太陽系的形成談起了。
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(tuán)云氣，在46億年前，這團(tuán)云氣或許受到超新星爆炸震波的壓縮，開始緩慢旋轉(zhuǎn)與陷縮成盤狀，圓盤的中心是年輕的太陽。盤面的云氣顆粒相互碰撞，有相當(dāng)比率的物質(zhì)凝結(jié)成為行星與它們的衛(wèi)星，另有部份殘存的云氣物質(zhì)凝結(jié)成彗星。
當(dāng)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(yuǎn)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(chǎn)，而這些水，后來更孕育了地球上各式各樣的生命。
太陽系形成后的四十多億年中，靠近太陽系中心區(qū)域的彗星，或與太陽、行星和衛(wèi)星相撞，或受太陽輻射的蒸發(fā)，己消失迨盡，我們所見的彗星應(yīng)來自太陽系的邊緣。如假設(shè)殘存在太陽系外圍的彗星物質(zhì)，歷經(jīng)數(shù)十億年未變，則研究這些彗星，有助于了解太陽系的原始化學(xué)組成與狀態(tài)。
彗星的起源
彗星的起源是個未解之謎。有人提出，在太陽系外圍有一個特大彗星區(qū)，那里約有1000億顆彗星，叫奧爾特云，由于受到其它恒星引力的影響，一部分彗星進(jìn)入太陽系內(nèi)部，又由于木星的影響，一部分彗星逃出太陽系，另一些被“捕獲”成為短周期彗星;也有人認(rèn)為彗星是在木星或其它行星附近形成的;還有人認(rèn)為彗星是在太陽系的邊遠(yuǎn)地區(qū)形成的;甚至有人認(rèn)為彗星是太陽系外的來客。
因為周期彗星一直在瓦解著，必然有某種產(chǎn)生新彗星以代替老彗星的方式?？赡馨l(fā)生的一種方式是在離太陽105天文單位的半徑上儲藏有幾十億顆以各種可能方向繞太陽作軌道運動的彗星群。這個概念得到觀測的支持，觀測到非周期彗星以隨機(jī)的方向沿著非常長的橢圓形軌道接近太陽。
隨著時間的推移，由于過路的恒星給予的輕微引力，可以擾亂遙遠(yuǎn)彗星的軌道，直至它的近日點的距離變成小于幾個天文單位。當(dāng)彗星隨后進(jìn)入太陽系時，太陽系內(nèi)的各行星的萬有引力的吸力能把這個非周期彗星轉(zhuǎn)變成新的周期彗星(它瓦解前將存在幾千年)。另一方面，這些力可將它完全從彗星云里拋出。如果這說法正確，過去幾個世紀(jì)以來一千顆左右的彗星記錄只不過是巨大彗星云中很少一部分樣本，這種云迄今尚未直接觀察到。
與個別恒星相聯(lián)系的這種彗星云可能遍及我們所處的銀河系內(nèi)。迄今還沒有找到一種方法來探測可能與太陽結(jié)成一套的大量彗星，更不用說那些與其他恒星結(jié)成一套的彗星云了。彗星云的總質(zhì)量還不清楚，不只是彗星總數(shù)很難確定，即使單個彗星的質(zhì)量也很不確定。估計彗星云的質(zhì)量在10⁻¹³至10⁻³地球質(zhì)量之間。
彗星的故鄉(xiāng)
歐特云。長周期彗星可能來至歐特云(Oort cloud)而短周期彗星可能來自柯伊伯帶(Kuiper Belt;凱伯帶)。
歐特云理論(Oort cloud theory)：在1950年，荷蘭的天文學(xué)家Jan Oort提出在距離太陽30,000 AU到一光年之間的球殼狀地帶，有數(shù)以萬億計的彗星存在，這些彗星是太陽系形成時的殘留物。有些歐特彗星偶爾受到"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(shù)的離軌彗星，從未進(jìn)入用大型望遠(yuǎn)鏡可偵測的距離。只有少數(shù)彗星，以各式各樣的軌道進(jìn)入內(nèi)太陽系。不過到目前為止，歐特云理論僅是假設(shè)，尚無直接的觀測證據(jù)。
柯伊伯帶(Kuiper Belt)：歐特云理論可以合理的解釋，長周期彗星的來源和這些彗星與黃道面夾角的隨意性。但短周彗星的軌道在太陽系行星的軌道面上，歐特云理論無法合理解答短周期彗星的起源。
1951年，美國天文學(xué)家Gerard Kuiper提議在距離太陽30到100 AU之間有一柯伊伯帶(或稱為凱伯帶) ，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，偶爾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(jìn)一步受海王星重力的影響，而進(jìn)入內(nèi)太陽系成為短周期彗星。
天文學(xué)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(jī)，尋找柯伊伯帶物體。他們在1992年找到第一個這類物體(1992 QB1)，1992 QB1距太陽的平均距離為43AU，而公轉(zhuǎn)的周期為291年?？乱敛畮祗w又常被稱為是海王星外天體(List Of Transneptunian Objects)。自1992年至2002年10月為止，陸續(xù)又發(fā)現(xiàn)了600多個柯伊伯帶天體(最新的列表可參見MPC的List Of Transneptunian Objects)。在現(xiàn)階段，天文學(xué)家認(rèn)為冥王星、冥衛(wèi)一和海衛(wèi)一，可能都是進(jìn)入太陽系內(nèi)部的柯伊伯帶天體，而發(fā)現(xiàn)的瓜奧瓦(Quaoar)，其大小約有冥王星的一半。
彗星的觀測方法：
彗星的目視觀測是青少年業(yè)余愛好者的主要觀測項目，其方法筒單易做，經(jīng)費少，大多數(shù)的業(yè)余觀測者都能進(jìn)行，而且也為部分專業(yè)觀測者所運用。盡管照相觀測已較普遍，但由于歷史上保留有大量多顆彗星目視觀測資料，因此，目視觀測資料可同以前的聯(lián)系起來，保持目視觀測的連續(xù)性，并能很直觀地反映彗星所在的狀態(tài)，這對研究彗星演化有重要意義，一直受到國際彗星界的重視。
目視觀測有彗星的亮度估計、彗發(fā)的大小和強度測定，以及彗尾的研究和描繪等幾方面的內(nèi)容。
彗星的亮度估計
彗星需要測光的有三個部分：核、彗頭和彗尾。由于彗尾稀薄、反差小，呈纖維狀，對它測光是十分困難的，因此彗尾測光不作為常規(guī)觀測項目。通常所謂彗星測光是測量彗星頭部(即總星等M1)和核(即核星等M2)的亮度。彗核常常是看不到的，或者彗頭中心部分凝結(jié)度很高，彗核分辨不清等等原因，彗核的測光相對來說要困難些。另外，我們所指的彗星測光不僅是測量它的光度，記錄測量時刻，而且要密切監(jiān)視彗星亮度變化，記下突變時刻，所有這些資料對核性質(zhì)的分析是十分有用的。
估計彗星亮度的幾種方法：
1.博勃羅尼科夫方法(B法)
使用這個方法時，觀測者先要選擇幾個鄰近彗星的比較星(有一些比彗星亮，有些比彗里暗)。然后按下面步驟：
(A)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的焦距，使恒星和彗星有類似的視大小(即恒星不在望遠(yuǎn)鏡的焦平面上，成焦外像，稱散焦)。
(B)來回調(diào)節(jié)焦距，在一對較亮和較暗恒星之間內(nèi)插彗星星等(內(nèi)插方法見莫里斯方法)。
(C)在幾對比較星之間，重復(fù)第二步。
(D)取第二和第三步測量的平均值，記錄到0.1星等。
2.西奇威克方法(S法)
當(dāng)彗星太暗，用散焦方法不能解決問題時，可使用此法。
(A)熟記在焦平面上彗發(fā)的“平均”亮度(需要經(jīng)常實踐，這個“平均”亮度可能對不同觀測者是不完全一樣的)。
(B)對一個比較星進(jìn)行散焦，使其視大小同于對焦的彗星。
(C)比較散焦恒星的表面亮度和記住的對焦的彗發(fā)的平均亮度。
(D)重復(fù)第二和第三步，一直到一顆相配的比較星找到，或?qū)﹀绨l(fā)講，一種合理的內(nèi)插能進(jìn)行。
3.莫里斯方法(M法)
這個方法主要是把適中的散焦彗量直徑同一個散焦的恒星相比較。它是前面兩種方法的綜合。
(A)散焦彗星頭部，使其近似有均勻的表面亮度。
(B)記住第一步得到的彗星星像。
(C)把彗星星像大小同在焦距外的比較星進(jìn)行比較，這些比較星比起彗星更為散焦。
(D)比較散焦恒星和記住的彗星星像表面亮度，估計彗星星等。
(E)重復(fù)第一步至第四步，直到能估計出一個近似到0.1星等的彗星亮度。
另外，還有拜爾(Bayer)方法，由于利用這個方法很困難，以及此法對天空背景亮度非常靈敏，一般不使用它來估計彗星的亮度了。
當(dāng)一個彗星的目視星等是在兩比較星之間時，可用如下的內(nèi)插方法。估計彗星亮度同較亮恒星亮度之差數(shù)，以兩比較量的星等差的1/10級差來表示。用比較星星等之差乘上這個差數(shù)，再把這個乘積加上較亮星的星等，四舍五人，就可得到彗星的目視星等。例如，比較星A和B的星等分別是7.5和8.2，其星等差8.2-7.5=0.7。若彗星亮度在A和B之間，差數(shù)約為6X1/10，于是估計的彗星星等為：0.6X0.7+7.5=0.42+7.5=7.92，約等于7.9。
應(yīng)用上面三種方法估計彗星星等時，應(yīng)參考標(biāo)注大量恒星星等的星圖，如AAVSO星圖(美國變星觀測者協(xié)會專用星圖)。該星圖的標(biāo)注極限為9.5等，作為彗星亮度的比較星圖是合適的。，那些明顯是紅色的恒星，不用作比較星。使用該星圖時，應(yīng)注意到星等數(shù)值是不帶小數(shù)位的，如88，就是 8.8等。另外，星等數(shù)值分為劃線和不劃線兩種，劃線的表示光電星等。如33，表示光電星等3.3等，在記錄報告上應(yīng)說明。
另外，SAO星表或其它有準(zhǔn)確亮度標(biāo)識的電子星圖中的恒星也可作為估計彗星亮度的依據(jù)。細(xì)心的觀測者，還可以進(jìn)行“核星等”的估計。使用一架15厘米或口徑再大一些的望遠(yuǎn)鏡，要具有較高放大率。進(jìn)行觀測時，觀測者的視力要十分穩(wěn)定，而且在高倍放大情況下，核仍要保持恒星狀才行。把彗核同在焦點上的比較星進(jìn)行比較，比較星圖還是用上述星圖。利用幾個比較星，估計的星等精確度可達(dá)到0.1等。彗星的核星等對研究彗核的自轉(zhuǎn)、彗核的大小等有一定的參考價值。