宇宙學(xué)·彗星 | 彗星為什么有尾巴？
徐來
2017-11-03
關(guān)于昨天的留的思考題，下面這位同學(xué)的回答是比較完整的。供大家了解。
世界好大，奇妙的事情每天都有，我們一起去發(fā)現(xiàn)吧！
宇宙學(xué)·彗星 | 彗星為什么有尾巴？
| 暖爸型轉(zhuǎn)述師 | ：金北平
在咱們這個(gè)專欄里，我已經(jīng)講過了咱們所在的太陽系里幾種不同的星星：太陽是恒星、火星是行星、月亮是衛(wèi)星、還有數(shù)也數(shù)不清的小行星，以及被降級(jí)的冥王星所屬的矮行星……今天，我要說的是另一種星星：彗星。
彗星為什么長(zhǎng)尾巴？
彗星在太陽系的各種星星當(dāng)中，算是比較奇怪的一類。比如說，太陽系里圍繞著太陽轉(zhuǎn)的各種星星，它走的軌道大概都是一個(gè)圓形，不是圓規(guī)畫出來的那種正圓啊，也會(huì)有點(diǎn)扁扁長(zhǎng)長(zhǎng)的，更像橢圓，但大體上是比較圓的。大多數(shù)彗星的軌道非常扁。換一個(gè)說法吧，假如我們說，太陽系里圍繞太陽轉(zhuǎn)的其他星星，軌道都是O形的，那么這些彗星走的軌道就是大寫的字母Q的形狀，也就是O形凸出來一點(diǎn)。
這個(gè)奇怪的造型，會(huì)導(dǎo)致彗星出現(xiàn)一系列很有意思的特性。扁扁的軌道，一頭有可能會(huì)出現(xiàn)在太陽系很邊緣的地方，另一頭則離太陽很近。太陽本身一直在往外面吹氣。彗星湊近之后，身上的各種東西都會(huì)被太陽吹開，看起來就好像帶了一條尾巴一樣。 科學(xué)家管彗星本身叫做彗核，而管那條尾巴叫“彗尾” ，像是彗星長(zhǎng)出了長(zhǎng)尾巴一樣。而且你想，離太陽越近，風(fēng)越大，彗尾就越長(zhǎng)，離太陽越遠(yuǎn)，風(fēng)越小，彗尾也就跟著變短了。當(dāng)然，彗星表面能被吹起來的東西是有限的，有些彗星這么被吹了幾次，就也沒辦法再長(zhǎng)出彗尾了。
古人也注意到過天空中出現(xiàn)這種怪模怪樣的星星。但是，他們不知道這東西是怎么出現(xiàn)的，再加上它不經(jīng)常出現(xiàn)，一陣兒能看見，一陣兒又看不見，所以認(rèn)為這是壞事兒的象征，一旦出現(xiàn)這種情況，就是要鬧災(zāi)荒、或者打仗了。咱們中國(guó)人有時(shí)候會(huì)說“掃把星”，這個(gè)說法就是這么來的。? ?
1997年于克羅地亞拍攝的海爾博普彗星。
深度撞擊號(hào)拍攝的坦普爾1號(hào)彗星彗核。圖片來源：wiki
哈雷彗星運(yùn)行軌道是一個(gè)扁長(zhǎng)的橢圓（圖中金色星球）。
彗星為什么去了又來？
很多彗星的軌道因?yàn)樯斓搅颂栂捣浅＿吘壍牡胤?，所以，一顆彗星需要很多年才能繞太陽轉(zhuǎn)上一圈。這么一來，在地球上的人類就沒有辦法持續(xù)追蹤觀察某一顆具體的彗星，只能隔一段時(shí)間看到它一陣。這種現(xiàn)象，叫做彗星的周期性。
要發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，還需要一些觀測(cè)方法和運(yùn)氣。古人的觀測(cè)手段有限。這個(gè)現(xiàn)象一直要到18世紀(jì)的時(shí)候才被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，英國(guó)一位很著名的天文學(xué)家艾德蒙·哈雷經(jīng)過精密的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)歷史上的4次彗星出現(xiàn)記錄，所記載的實(shí)際上是同一顆彗星。他甚至預(yù)言，在53年之后，這顆彗星將重新出現(xiàn)在天空當(dāng)中。
果然，53年之后，彗星像是之前跟他約好了一樣，再次出現(xiàn)了！不過，可惜的是，這個(gè)時(shí)候，哈雷已經(jīng)去世了10多年了。為了紀(jì)念他的成就，這顆彗星后來被命名為哈雷彗星，它的回歸周期是75年。? ?
錯(cuò)過了成名機(jī)會(huì)的維爾塔寧
不過， 眼下最受關(guān)注的彗星并不是哈雷彗星，而是一顆名字又怪又拗口的彗星：楚留莫夫－格拉希門克彗星 。彗星的名字，一般就是直接使用發(fā)現(xiàn)者的名字，所以，一看就知道，這顆彗星是楚留莫夫和格拉希門克這兩個(gè)人一起發(fā)現(xiàn)的。它之所以出名，是因?yàn)槿祟愊蛩l(fā)射了一顆探測(cè)器，并成功地在彗星上著陸了。
要說起來，這個(gè)名字拗口的楚留莫夫－格拉希門克彗星還真是個(gè)幸運(yùn)兒。因?yàn)榘凑赵ㄓ?jì)劃，它是不可能以這樣的形式被大家記住，并且成為人類探索宇宙的活動(dòng)的一個(gè)里程碑的。因?yàn)?，去探測(cè)彗星的那顆飛船，最初的目標(biāo)并不是楚留莫夫－格拉希門克彗星而是另一顆彗星：維爾塔寧彗星。不巧的是，探測(cè)器的發(fā)射比最初的計(jì)劃晚了一年，這么一來，目的地也就變成了楚留莫夫－格拉希門克彗星——至于科研內(nèi)容什么的，其實(shí)啥都沒變，除了目的地和時(shí)間。
這個(gè)飛船的名字叫做羅塞塔號(hào)，登陸器的名字則叫做菲萊 。羅塞塔是個(gè)很有意思的名字，它實(shí)際上是考古學(xué)家破譯一種失傳的古代文字的工具。科學(xué)家給它起這個(gè)名字，實(shí)際上是用了一個(gè)比喻的手法，希望它能幫助科學(xué)家破譯太陽系最初的秘密。因?yàn)榭茖W(xué)家們相信啊，彗星都是在太陽系剛開始形成的時(shí)候就出現(xiàn)了的，而且由于寒冷，它們還都保留著太陽系最初的一些信息。這些信息，或許能解答關(guān)于地球和關(guān)于我們自己的許多謎題。
羅塞塔號(hào)拍攝的彗星67P。
著陸彗星靠魚叉
回過來說這次任務(wù)，為了和目標(biāo)彗星會(huì)合，羅塞塔號(hào)可真是費(fèi)了一大番功夫。實(shí)際上，它2004年被發(fā)射出去，到2014年才抵達(dá)目標(biāo)彗星，在宇宙中，它孤獨(dú)地飛了整整10年。到了預(yù)定位置之后，找個(gè)合適的機(jī)會(huì)，就得把登陸器菲萊給發(fā)到彗星上去。跟在月球、火星上登陸很不一樣。咱們之前說過在火星上登陸的事兒。還得給火星車綁上降落傘什么的，好麻煩。為什么呢？因?yàn)橛兄亓?，這些星球，重力作用比較大，所以一旦進(jìn)入它們的引力范圍，飛船就開始往下掉了；比如，在月球上，即使重力只有地球上的六分之一，效果也是非常明顯的。
但目標(biāo)彗星太小了，重力也變得非常小。科學(xué)家一想，這不行，把菲萊登陸器往彗星表面一扔，因?yàn)殄缧堑闹亓μ。Р蛔〉顷懫?，它一定?huì)彈起來——彈多遠(yuǎn)？會(huì)不會(huì)再落回去就不好說了。你玩兒過乒乓球吧，把乒乓球往地面上一砸，它就蹦起來了，差不多就是這樣的效果。
這個(gè)結(jié)果肯定是科學(xué)家們無法接受的，所以，他們讓菲萊登陸器帶上幾根魚叉， 一旦登陸了就立即把魚叉發(fā)射出去，把自己牢牢地綁在彗星上 ，這樣一來也就不怕因?yàn)橹亓Σ蛔愕脑蚨膩肀娜チ恕?/p>
果然，科學(xué)家們的預(yù)計(jì)完全是正確的。菲萊剛一落到彗星表面，就彈了起來。雖然有魚叉的幫助，但菲萊還是彈了三四下，最后總算穩(wěn)定下來開始工作了?？茖W(xué)家們擦了擦額頭的汗，松了一口氣。
可這口氣還沒有松完呢，他們又發(fā)現(xiàn)不對(duì)勁了。菲萊著陸的位置跟原先預(yù)計(jì)的不一樣。這么一來，在一些特殊的位置上，它將會(huì)陷入陰影，無法曬太陽。不能曬太陽，它身上的太陽能電池板就沒法工作了……
到現(xiàn)在，又有好幾年過去了， 菲萊和羅塞塔都已經(jīng)相繼失去了聯(lián)絡(luò)，很可能將永遠(yuǎn)地留在彗星表面 。但它們發(fā)回來的成果，卻一直在被科學(xué)家們認(rèn)真研究，新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，也在不斷地涌現(xiàn)出來。真的是很不容易的一次探索。
博物學(xué)家養(yǎng)成記
好了，我們今天說的是彗星。古時(shí)候中國(guó)人就照著天空上的樣子，畫了很多彗星的形象。我給你在文末放了一張，你可以臨摹一下，并把你的作品發(fā)在咱們的學(xué)習(xí)小組里，我會(huì)選出優(yōu)秀的作品，為大家展示出來。
↑世界上最早的彗星圖。
1973年在湖南長(zhǎng)沙馬王堆三號(hào)漢墓中，出土了一種占卜吉兇的帛書。在這部迷信著作中，繪有二十九幅不同形狀的彗星圖。每幅圖上都能看到長(zhǎng)長(zhǎng)的、像掃帚一樣的彗尾，以及圓圈或黑點(diǎn)形狀的彗頭。每幅彗星圖下面都寫有占卜的文字，每條占卜文字的開頭都寫著彗星的名稱。這些距今已有二千二百多年的彗星圖，是我國(guó)、也是世界上最早的彗星圖。
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今天我們學(xué)習(xí)了4個(gè)知識(shí)點(diǎn)：
行星、小行星、矮行星的軌道都是接近正圓形的，而彗星的軌道一般都是扁圓形的；
彗星臨近太陽的時(shí)候，表面的物質(zhì)被吹起來，會(huì)形成長(zhǎng)長(zhǎng)的彗尾；但有些彗星無法被吹出彗尾；
哈雷彗星是第一顆被推算出運(yùn)行周期的彗星，它的回歸周期在75年左右；
因?yàn)殄缧侵亓μ?，所以菲萊登陸器攜帶了幾根魚叉，來幫助自己登陸彗星。
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徐來
今天，是博物學(xué)陪伴你的第 206 天，恭喜你，又收集了一個(gè)新知識(shí)！下一期我們繼續(xù)研究。
