彗星的结构、成分和运行

一说到彗星，大家脑海中肯定立刻浮现出了它拖着长长的、明亮的尾巴划过天空的情景。多数太阳系内的彗星都来自于遥远的柯伊伯带，然后被太阳的引力吸引，部分彗星会绕太阳周期运行。所以也有不是周期运行的彗星了？下面我会介绍的。

彗星在古代被称为“扫帚星”，早在3000年以前商周时代，中国就有过关于彗星的记录，《春秋》中记载说:“鲁文公十四年，秋七月，有星孛入北斗。”这颗彗星就是哈雷彗星。古代人们由于对彗星不是很了解，觉得它那长长的尾巴很诡异，便认为彗星的降临是灾难来临的前兆。而现在我们知道，彗星只是宇宙中的一种天体。下面就来说一说彗星的运行周期吧:

哈雷彗星的轨道就是椭圆的，因为它会周期性地回归到地球和太阳“身边”，所以是周期彗星。同时，它也是短周期彗星，因为它的运行周期是76年，周期是少于200年的。不过，运行周期最短的还是要属恩克彗星了，它的公转周期只有32年。那么长周期彗星呢，就是公转回归周期大于200年的彗星。比如，海尔波普彗星就是一颗长周期彗星，每2500回归太阳一次。它上次回归的时间是在1996年4月，下次它再回来和人类见面的时间就在4380年左右了。那个时候，不知道我们人类的 科技 水平发展的如何了呢？

而非周期彗星就不同了，抛物线轨道和双曲线轨道彗星，它们一生只接近太阳一次，以后就再也不会回来了。

彗星结构分为彗头和彗尾两个部分，而彗头又是由彗核和彗发两部分组成。彗核是彗星的主要部分，占整个彗星质量的70%左右。组成成分有冰、一氧化碳、二氧化碳、碳氧化合物和氢氰酸等。它看上去像一个“脏雪球”。彗发包围在彗核外面，是一层雾状气体。它的主要成分有氢气、羟基、氧、钠、氰化氢和甲基氰等。它们都是气体，密度在每立方厘米一克左右。

那么彗星的体积有多大呢？由于彗星运行周期性地接近太阳，离太阳近时它表面物质受太阳风的影响，所以物质比如冰和水，是会蒸发减少的。也就是说彗星的体积是不固定的。接近太阳时，彗星会被太阳风吹出长长的彗尾，所以彗尾都是背对着太阳的，最长的彗尾有2亿多公里长。

彗星的寿命有限，它每次接近太阳一次受太阳风的影响，质量都会减少一次。这样下去，彗星终有一天会消失殆尽。 我们最熟知的哈雷彗星，据科学家推测，它的寿命只有100万年左右的时间了，还能再绕太阳运行3千周。不过100万年这个时间对人类来说还是挺长的了，我们无需一定要想那么远。哈雷彗星的运行周期是76年，到2061年，它就又会和我们见面啦。

彗星是什么？为什么它有着长长的尾巴？

彗星（Comet），是指进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体，呈云雾状的独特外貌。彗星分为彗核、彗发、彗尾三部分。彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。由于太阳风的压力，彗尾总是指向背离太阳的方向形成一条很长的彗尾。彗尾一般长几千万千米，最长可达几亿千米。彗星的形状像扫帚，所以俗称扫帚星。彗星的运行轨道多为抛物线或双曲线，少数为椭圆。目前人们已发现绕太阳运行的彗星有1700多颗。著名的哈雷彗星绕太阳一周的时间为76年。

日本京都产业大学的研究小组发现彗星上有氨的存在。根据最新报道称：科学家们近日在追踪“67P/楚留莫夫－格拉希门克”彗星的罗塞塔号飞行器上发现了属于该彗星的一些化学残留物。科学家使用探测器对这些化学物质进行分析后，发现其主要成分为氨、甲烷、硫化氢、氰化氢和甲醛。由此，科学家得出结论称，彗星的气味闻起来像是臭鸡蛋、马尿、酒精和苦杏仁的气味综合。

彗尾被认为是由气体和尘埃组成；4个联合的效应将它从彗星上吹出：当气体和伴生的尘埃从彗核上蒸发时所得到的初始动量。阳光的辐射压将尘埃推离太阳。太阳风将带电粒子吹离太阳。朝向太阳的万有引力吸力。慧尾往往不止一条。

这些效应的相互作用使每个彗尾看上去都不一样。当然，物质蒸发到彗发和彗尾中去，消耗了彗核的物质。有时以爆发的方式出现，比拉彗星就是那样。

彗星是星际物质，也被称为“扫帚星”。在古代，人们普遍认为彗星是灾难星，将彗星的出现与世界上的战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难联系在一起。中国有彗星记录。《春秋》记载，“一星入北斗”，被公认为世界上最早准确记录哈雷彗星的地方，《天文学概论》写道:“彗星是怪异的恒星，有头有尾。它们因其共同的形状而被称为‘扫帚星’。”现在用望远镜平均每年能发现10多颗彗星，但是肉眼可见的大彗星很少。彗星的外观很特殊，它的主要部分是一个球体，即原子核，核外的雾状涂层称为彗差，两者统称为彗差头。

彗星是一种非常奇怪的天体。历史上观测到的第一颗周期性彗星是哈雷彗星。哈雷意识到它是周期性的，周期为76年。史料记载，每次经过太阳都有人观测到。哈雷彗星现在广为人知。彗星远离太阳时亮度很低，它的光谱简单来说就是反射太阳光的光谱。当彗星进入离太阳8个天文单位以内时，亮度开始迅速增加，光谱急剧变化。发生这种变化是因为构成彗星的固体物质突然变热。

彗星是太阳系中的小天体，主要由冻结的水、氨和甲烷组成，只含有少量的岩石物质，因此被冠之以“脏雪球”。典型的彗星通常以非常平坦的椭圆轨道围绕太阳运行，因此有时它们会非常靠近太阳。当它们靠近太阳时，内部的冰会因热量而融化，形成明亮的特征

根据传统的“脏雪球”模型，彗星是岩石、尘埃和挥发性物质(主要是水冰)的混合物。因为彗星轨道的偏心率往往比较大(也就是轨道很平)，大多数情况下彗星离太阳很远。这些时候彗星非常不活跃，彗星的形状也非常不规则，所以彗星和小行星除了轨道偏心之外，视觉上差别不是很大。

一旦彗星轨道运行到靠近太阳的地方(即近日点附近)，挥发性物质因受热开始挥发，会放出气体，形成长尾(即彗星尾)。近日点附近有明显的活动(彗星尾)，这是我们判断小天体是否为彗星的标准。从这个角度来看，很多小天体很可能是彗星，但由于近日点附近缺乏观测(如轨道周期过长或近日点附近太暗)而没有被人类识别。

彗星相貌古怪，拖着一条摇摇摆摆、时短时长的尾巴，发出金黄和灰白色的光，好像一把扫帚扫过夜空，人们又称它为“扫帚星”。它只是太阳系中的一颗普通星星。彗星和我们地球一样，也是在万有引力的作用下绕太阳旋转的。不同的是，地球的轨道很接近圆形，而彗星的轨道是椭圆形。因此，它有时离我们很近，最近时肉眼也能看得清清楚楚；有时离我们很远，最远时用最大的天文望远镜也找不到。彗星的轨迹除了椭圆外，还有抛物线和双曲线形。

彗星主要由彗头和彗尾组成。彗头包括彗核、彗发和彗云，但有的彗星没有彗云，甚至连彗发都没有。彗核是由冰和尘埃冻结在一起而形成的固体物质构成的，形状像一个“脏雪球”。这个脏雪球的质量大约在1000万吨到10万吨之间。

彗发在彗核的外面，是由一些云雾状的稀薄物质构成，而彗云则是彗发外面的氢原子云。

彗星的外貌随着它与太阳距离的远近而千变万化。当它远离太阳的时候，只是一个隐约可见的星状小暗斑；当它接近太阳时候，由于太阳光的压力和太阳风，使它的气体受热蒸发从而形成长长的尾巴。

彗星没有固定的体积，它在远离太阳时，体积很小；接近太阳时，彗发变得越来越大，彗尾变长，体积变得十分巨大。彗尾最长竟可达2亿多千米。彗星的质量非常小，绝大部分集中在彗核部分。彗核的平均密度为每立方厘米1克。彗发和彗尾的物质极为稀薄，其质量只占总质量的1%--5%，甚至更小。彗星物质主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成，而彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和尘埃微粒混杂组成，是个“脏雪球”。

彗星的性质还不能确切知道，因为它藏在彗发内，不能直接观察到，但我们可由彗星的光谱猜测它的一些性质。通常，这些谱线表明存在有OH、NH和NH2基团的气体，这很容易解释为最普通的元素C、N和O的稳定氢化合物，即CH4，NH3和H2O分解的结果，这些化合物冻结的冰可能是彗核的主要成分。科学家相信各种冰和硅酸盐粒子以松散的结构散布在彗核中，有些象脏雪球那样，具有约为01克/立方厘米的密度。当冰受热蒸发时它们遗留下松散的岩石物质，所含单个粒子其大小从104厘米到大约105厘米之间。当地球穿过彗星的轨道时，我们将观察到的这些粒子看作是流星。有理由相信彗星可能是聚集形成了太阳和行星的星云中物质的一部分。因此，人们很想设法获得一块彗星物质的样本来作分析以便对太阳系的起源知道得更多。这一计划理论上可以作到，如设法与周期彗星在空间做一次会合。目前这样的计划正在研究中。

哈雷彗星的周期约是76年。

哈雷彗星（周期彗星表编号：1P/Halley）是每761年环绕太阳一周的周期彗星，肉眼可以看到。因英国物理学家爱德蒙·哈雷（1656-1742）首先测定其轨道数据并成功预言回归时间而得名。

哈雷彗星的轨道周期为76～79年，下次过近日点时间为2061年7月28日。哈雷彗星是人类首颗有记录的周期彗星，最迟在公元前240年，或公元前466年，在中国、古巴比伦、和中世纪的欧洲都有这颗彗星出现的清楚纪录，但是当时并不知道这是同一颗彗星的再出现。

哈雷彗星是唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星，也是人一生中唯一以裸眼可能看见两次的彗星。其它能以裸眼看见的彗星可能会更壮观和更美丽，但那些都是数千年才会出现一次的彗星。

哈雷彗星上一次回归是在1986年，而下一次回归将在2061年中。在1986年回归时，哈雷彗星成为第一颗被宇宙飞船详细观察的彗星，提供了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。

哈雷彗星的成分：

水、氨、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和不完备分子的自由基，是哈雷彗星彗尾的主要成分。彗核的成分以水冰为主，占70%，其他成分是一氧化碳（10～15%）、二氧化碳、碳氧化合物、氢氰酸等。

整个彗核的密度是水冰的10～40%，所以，它只是个很松散的大雪堆而已。在彗核深层是原始物质和较易挥发的冰块，周围是含有硅酸盐和碳氢化合物的水冰包层，最外层则是呈蜂窝状的难熔的碳质层。

等离子体彗尾一般较直较长较细。但只从形态上看还是不够的，这与观测者所处的位置有关，比如，弯弯的一把刀，从侧面看是弯的，从刀背方向看是直的。所以确定彗尾是否是等离子体彗尾还要加上其他依据。等离子体彗尾是由离子气体组成，它的光谱有一些特殊的离子发射线。等离子体彗尾中含有一氧化碳离子(CO+)，这种离子在蓝紫波段有很强的发射线，所以等离子体彗尾略带蓝色，在蓝敏底片上显得很突出。从马库斯彗星(1957V)照片中可以看到直而细的等离子体彗尾和有许多精细结构，而且变化很大。

莫尔豪斯大彗星(1908Ⅲ)的等离子体彗尾的形状变化无常。这颗彗星是莫尔豪斯于1908年9月1日发现的。它于12月25日过近日点，近日距为0945天文单位，轨道是双曲线，偏心率为100069。、从图中可看出，这在不到20天内有非常大的变化，彗尾分成几支射线，还出现了结、扭节、云团，而且向外运动。

等离子体彗尾的中心轴，也叫“尾轴”，并不完全在从太阳到彗核中心联线的延伸线(向径)上，而是向彗星运动的反方向偏离一个不大的角度，称为“风差角”。这个角度是由于彗星的运动和太阳风的作用而产生的。1970年布兰德和海斯曾对607次等离子体彗尾照片测量了风差角，得出风差角的平均值为47°。而其中的逆行彗星的风差角要大些，平均值为55°，顺行彗星小些，平均值为37°。从顺行和逆行彗星风差角的差别，说明了太阳风不是径向流出的，而是在太阳自转方向上有速度分量。

等离子体彗尾常出现“断尾事件”，这一现象是引入注意的。早些时候的彗尾不再和彗头相连接，从“根上”断下来，接着又从彗头生出新彗尾，老彗尾和新彗尾都不停远离彗头。断尾后，新老彗尾的风差角往往不同，而且在断尾处有“节”的结构。

在1910年5月8日哈雷彗星的照片上可看到从彗头向后展开的许多彗尾射线。莫尔豪斯彗星的照片上也能看到很多射线。表明彗尾流是源自彗核而不是彗发。

观测表明，等离子体彗尾上的结和扭节有显著的运动和变化，有远离彗头的加速运动。典型的是从近彗头的约每秒10千米加速到远离彗头约每秒250千米。

等离子体彗尾的结构并不是匀称的，很“活动”。有很多“凝块”或“云”，有的还出现“螺旋”结构。

大体上说，等离子体彗尾的各种结构和现象都是和太阳风有关的。

等离子体彗尾一般是在彗星离太阳2～15天文单位才能观测到。但也有例外，赫马森彗星(1961e)彗星在离太阳5个天文单位时就有很强的CO+发射，在离太阳25天文单位就出现了螺旋结构。