宇宙学·彗星 | 彗星为什么有尾巴？

宇宙学·彗星 | 彗星为什么有尾巴？

徐来

2017-11-03

关于昨天的留的思考题，下面这位同学的回答是比较完整的。供大家了解。

世界好大，奇妙的事情每天都有，我们一起去发现吧！

宇宙学·彗星 | 彗星为什么有尾巴？

| 暖爸型转述师 | ：金北平

在咱们这个专栏里，我已经讲过了咱们所在的太阳系里几种不同的星星：太阳是恒星、火星是行星、月亮是卫星、还有数也数不清的小行星，以及被降级的冥王星所属的矮行星……今天，我要说的是另一种星星：彗星。

彗星为什么长尾巴？

彗星在太阳系的各种星星当中，算是比较奇怪的一类。比如说，太阳系里围绕着太阳转的各种星星，它走的轨道大概都是一个圆形，不是圆规画出来的那种正圆啊，也会有点扁扁长长的，更像椭圆，但大体上是比较圆的。大多数彗星的轨道非常扁。换一个说法吧，假如我们说，太阳系里围绕太阳转的其他星星，轨道都是O形的，那么这些彗星走的轨道就是大写的字母Q的形状，也就是O形凸出来一点。

这个奇怪的造型，会导致彗星出现一系列很有意思的特性。扁扁的轨道，一头有可能会出现在太阳系很边缘的地方，另一头则离太阳很近。太阳本身一直在往外面吹气。彗星凑近之后，身上的各种东西都会被太阳吹开，看起来就好像带了一条尾巴一样。 科学家管彗星本身叫做彗核，而管那条尾巴叫“彗尾” ，像是彗星长出了长尾巴一样。而且你想，离太阳越近，风越大，彗尾就越长，离太阳越远，风越小，彗尾也就跟着变短了。当然，彗星表面能被吹起来的东西是有限的，有些彗星这么被吹了几次，就也没办法再长出彗尾了。

古人也注意到过天空中出现这种怪模怪样的星星。但是，他们不知道这东西是怎么出现的，再加上它不经常出现，一阵儿能看见，一阵儿又看不见，所以认为这是坏事儿的象征，一旦出现这种情况，就是要闹灾荒、或者打仗了。咱们中国人有时候会说“扫把星”，这个说法就是这么来的。   

1997年于克罗地亚拍摄的海尔博普彗星。

深度撞击号拍摄的坦普尔1号彗星彗核。图片来源：wiki

哈雷彗星运行轨道是一个扁长的椭圆（图中金色星球）。

彗星为什么去了又来？

很多彗星的轨道因为伸到了太阳系非常边缘的地方，所以，一颗彗星需要很多年才能绕太阳转上一圈。这么一来，在地球上的人类就没有办法持续追踪观察某一颗具体的彗星，只能隔一段时间看到它一阵。这种现象，叫做彗星的周期性。

要发现这一点，需要比较复杂的数学运算，还需要一些观测方法和运气。古人的观测手段有限。这个现象一直要到18世纪的时候才被发现。当时，英国一位很著名的天文学家艾德蒙·哈雷经过精密的计算，发现历史上的4次彗星出现记录，所记载的实际上是同一颗彗星。他甚至预言，在53年之后，这颗彗星将重新出现在天空当中。

果然，53年之后，彗星像是之前跟他约好了一样，再次出现了！不过，可惜的是，这个时候，哈雷已经去世了10多年了。为了纪念他的成就，这颗彗星后来被命名为哈雷彗星，它的回归周期是75年。   

错过了成名机会的维尔塔宁

不过， 眼下最受关注的彗星并不是哈雷彗星，而是一颗名字又怪又拗口的彗星：楚留莫夫－格拉希门克彗星 。彗星的名字，一般就是直接使用发现者的名字，所以，一看就知道，这颗彗星是楚留莫夫和格拉希门克这两个人一起发现的。它之所以出名，是因为人类向它发射了一颗探测器，并成功地在彗星上着陆了。

要说起来，这个名字拗口的楚留莫夫－格拉希门克彗星还真是个幸运儿。因为按照原定计划，它是不可能以这样的形式被大家记住，并且成为人类探索宇宙的活动的一个里程碑的。因为，去探测彗星的那颗飞船，最初的目标并不是楚留莫夫－格拉希门克彗星而是另一颗彗星：维尔塔宁彗星。不巧的是，探测器的发射比最初的计划晚了一年，这么一来，目的地也就变成了楚留莫夫－格拉希门克彗星——至于科研内容什么的，其实啥都没变，除了目的地和时间。

这个飞船的名字叫做罗塞塔号，登陆器的名字则叫做菲莱 。罗塞塔是个很有意思的名字，它实际上是考古学家破译一种失传的古代文字的工具。科学家给它起这个名字，实际上是用了一个比喻的手法，希望它能帮助科学家破译太阳系最初的秘密。因为科学家们相信啊，彗星都是在太阳系刚开始形成的时候就出现了的，而且由于寒冷，它们还都保留着太阳系最初的一些信息。这些信息，或许能解答关于地球和关于我们自己的许多谜题。

罗塞塔号拍摄的彗星67P。

着陆彗星靠鱼叉

回过来说这次任务，为了和目标彗星会合，罗塞塔号可真是费了一大番功夫。实际上，它2004年被发射出去，到2014年才抵达目标彗星，在宇宙中，它孤独地飞了整整10年。到了预定位置之后，找个合适的机会，就得把登陆器菲莱给发到彗星上去。跟在月球、火星上登陆很不一样。咱们之前说过在火星上登陆的事儿。还得给火星车绑上降落伞什么的，好麻烦。为什么呢？因为有重力，这些星球，重力作用比较大，所以一旦进入它们的引力范围，飞船就开始往下掉了；比如，在月球上，即使重力只有地球上的六分之一，效果也是非常明显的。

但目标彗星太小了，重力也变得非常小。科学家一想，这不行，把菲莱登陆器往彗星表面一扔，因为彗星的重力太小，拽不住登陆器，它一定会弹起来——弹多远？会不会再落回去就不好说了。你玩儿过乒乓球吧，把乒乓球往地面上一砸，它就蹦起来了，差不多就是这样的效果。

这个结果肯定是科学家们无法接受的，所以，他们让菲莱登陆器带上几根鱼叉， 一旦登陆了就立即把鱼叉发射出去，把自己牢牢地绑在彗星上 ，这样一来也就不怕因为重力不足的原因而蹦来蹦去了。

果然，科学家们的预计完全是正确的。菲莱刚一落到彗星表面，就弹了起来。虽然有鱼叉的帮助，但菲莱还是弹了三四下，最后总算稳定下来开始工作了。科学家们擦了擦额头的汗，松了一口气。

可这口气还没有松完呢，他们又发现不对劲了。菲莱着陆的位置跟原先预计的不一样。这么一来，在一些特殊的位置上，它将会陷入阴影，无法晒太阳。不能晒太阳，它身上的太阳能电池板就没法工作了……

到现在，又有好几年过去了， 菲莱和罗塞塔都已经相继失去了联络，很可能将永远地留在彗星表面 。但它们发回来的成果，却一直在被科学家们认真研究，新的科学发现，也在不断地涌现出来。真的是很不容易的一次探索。

博物学家养成记

好了，我们今天说的是彗星。古时候中国人就照着天空上的样子，画了很多彗星的形象。我给你在文末放了一张，你可以临摹一下，并把你的作品发在咱们的学习小组里，我会选出优秀的作品，为大家展示出来。

↑世界上最早的彗星图。

1973年在湖南长沙马王堆三号汉墓中，出土了一种占卜吉凶的帛书。在这部迷信著作中，绘有二十九幅不同形状的彗星图。每幅图上都能看到长长的、像扫帚一样的彗尾，以及圆圈或黑点形状的彗头。每幅彗星图下面都写有占卜的文字，每条占卜文字的开头都写着彗星的名称。这些距今已有二千二百多年的彗星图，是我国、也是世界上最早的彗星图。

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今天我们学习了4个知识点：

行星、小行星、矮行星的轨道都是接近正圆形的，而彗星的轨道一般都是扁圆形的；

彗星临近太阳的时候，表面的物质被吹起来，会形成长长的彗尾；但有些彗星无法被吹出彗尾；

哈雷彗星是第一颗被推算出运行周期的彗星，它的回归周期在75年左右；

因为彗星重力太小，所以菲莱登陆器携带了几根鱼叉，来帮助自己登陆彗星。

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徐来

今天，是博物学陪伴你的第 206 天，恭喜你，又收集了一个新知识！下一期我们继续研究。