灰飞烟灭的命运
彗星的现象比较复杂。彗星是由什么物质组成的呢?目前的观测还不能够完全弄清楚。从彗星的光谱分析知道,彗星主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成。射电观测告诉我们,彗星中还有甲基氨的分子,这是太阳系早期的遗留物。
彗星的寿命有长有短,平均只有几千个自转周期。彗星每次经过太阳附近时,都被太阳辐射蒸发出一些物质形成彗尾。当彗星远离太阳时,彗尾就逐渐消失了,但其中的尘埃物质并没有缩回彗核,而是遗留在彗星的轨道上成为流星群。当地球穿过彗星轨道面时,这些由碎块和尘埃组成的流星群被地球的引力所吸引而穿越地球大气,就会形成流星雨现象。
比如,在著名的哈雷彗星和恩克彗星的轨道上都有与它们有关的流星群。彗星回归次数越多,在轨道上遗留的物质也越多。这样一来,彗星的质量越来越少,到最后物质蒸发完了,彗星也就毁灭了。也有些彗星受太阳的起潮力(引力)的作用,分裂瓦解,其碎块散布在运行的轨道上。这样,我们再看到与它相关的流星雨现象时,就将是十分壮观的了。
仙女座流星雨就是这种情况。仙女座流星群位于比拉彗星的轨道上,历史上早就有过多次对仙女座流星雨的记载。比拉彗星于1852年最后一次出现之后就失踪了,而此后仙女座流星雨就变得极为壮观。比拉彗星已经粉身碎骨,化为仙女座流星群。
当然,也并不是所有的流星群都与彗星有关。太阳系空间中还存在一些单个的流星体,当它们闯入地球大气层后,同样也会发生流星现象。
哈雷彗星
哈雷彗星是英国天文学家哈雷(1656~1742)于1682年观测到的一颗彗星。他的功劳在于,在他研究了从1337年到1698年的24颗彗星以后,确认曾于1531年和1607年出现过的以及他自己在1682年所看到的这三颗彗星是同一颗彗星。这颗彗星每75年至76年回归一次。他预言这颗彗星将于1758年底或1759年初再次回归。
1758年底,这颗彗星果然如期出现了。天文学家为了纪念他在研究彗星方面的贡献,把这颗彗星命名为哈雷彗星。
哈雷彗星在20世纪有过两次回归,即1910年和1986年。1910年那次回归十分壮观,亮度达到一等星的亮度,彗尾视角达140度,横跨大半个天空,和银河争相辉映,令人惊叹。1986年的回归,情况远不如1910年那次壮观。这次回归,哈雷彗星并不十分接近地球,彗尾不能扫过地球,而且在它最亮的时候,却处在太阳的背面,被淹没在太阳的光辉之中,观测条件不好。
但是,76年一遇的机会天文学家是不会放过的,何况1986年时地面和空间天文的观测条件已经大大改善了。各国天文学家组成哈雷彗星联合观测网,地面上的大型望远镜威力巨大,拍到了很好的照片。6艘宇宙飞船在不同区域、不同时间靠近哈雷彗星,用不同的观测仪器,对哈雷彗星进行细致的观测。这6艘飞船中以欧洲空间局的“乔托号”与哈雷彗星核最接近,所获得的资料最丰富。从考察中发现,哈雷彗星核的外形像花生,长约16千米,宽8千米,厚7.5千米。质量约为500~1300吨。估计它的原始质量为10万亿吨,而每次回归损失质量20亿吨左右,所以估计它的寿命不过几十万年时间。彗核由大小不同的冰块堆积而成,还含有一些一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物等。由此可见,有些天文学家把彗核形容成“脏雪球”是很恰当的。
延伸阅读——彗星撞木星
1993年3月,美国天文学家苏梅克夫妇和利维发现了一个特殊的彗星,命名为苏梅克——利维9号彗星。这个彗星原是一个整体,发现时早已破裂成20多个碎块,成一字排开,首尾延伸16万千米以上,有人形象地称它为“彗星列车”,或称它是挂在太阳系脖子上的一串“项链”。发现彗星两个月之后,美国哈佛——史密松天体物理中心的天文学家就做出了预报:苏梅克——利维9号彗星由于碎裂而改变了原来的运行轨道,现正朝着木星的方向飞奔而去,将于1994年7月下半月接连撞击木星。
前所未闻的特殊天象,又在一年多之前就做出了精确的预报,经过新闻媒介的宣传,一下子引起了全球的轰动,各国各界人士都在期待着一睹这千载难逢的宇宙奇观。1994年7月17日~22日,苏梅克——利维9号彗星如期与木星相撞,共撞击12次,撞击点18个,彗星以自身毁灭为代价,在整个撞击过程中释放的全部能量大约相当于40万亿吨梯恩梯炸药(三硝基甲苯)的能量。
对彗星撞击木星事件的观测,意义是非常深远的,一方面它帮助我们进一步认识木星,更重要的一方面是它提醒我们,地球也面临着会发生这类碰撞的威胁,人类应该采取及时的、有效的对策和措施。
认清彗星的真面目
公元前44年,古罗马的统帅恺撒遇刺身亡。在罗马市民为恺撒举行葬礼的时候,一颗大彗星忽然出现在天空中,并持续了7天之久才消失。面对这种景象,罗马人十分恐慌,以为这是恺撒显灵,预示将有更加残酷的内战爆发。
公元1066年,在诺曼人入侵英国的前夕,哈雷彗星正好归来。当时,人们注视着夜空中这颗拖着长尾巴的奇特天体,心情复杂,以为这是上帝给予的战争警告和预示。待到诺曼人征服英国,诺曼统帅的妻子还把当时哈雷彗星回归的景象绣在一块挂毯上以作纪念。
在古代,人们通常把彗星的出现视为灾难的征兆。中国民间也把彗星贬称为“扫帚星”、“灾星”,认为彗星关联着战争、饥荒、洪水、瘟疫等灾难。而事实上,彗星的的出现只不过是一种正常的自然现象罢了。
彗星的起源
然而,对于彗星的起源,人们至今仍然不甚了解。有人认为,在太阳系的外围,存在着一个特大彗星区,那里的彗星约有约有1000亿颗,叫奥尔特云。由于其它恒星引力的影响,一部分彗星进入了太阳系;又由于木星的影响,一些彗星逃出了太阳系,另一些被“俘获”成为短周期彗星;也有人认为,彗星形成于木星或其它行星附近;还有人认为,彗星是在太阳系的边缘地区形成的;甚至有人认为,彗星是太阳系外的来客。因为周期彗星一直处于瓦解着的状态,那么就必然有新彗星来替代老彗星。一种可能发生的方式,就是在离太阳105天文单位的半径上储藏有几十亿颗以各种可能方向绕太阳作轨道运动的彗星群。
不过,迄今为止,天文学家仍没有找到一种方法,来探测可能与太阳结成一套的大量彗星。因而对于彗星的起源问题,还有待人们进行更深入的研究和探索。
彗星的真面目
人类对彗星的探索从未间断,而彗星的面目也日渐清晰。人们已经知道,彗星是太阳系内质量很小的一种天体,只及地球质量的几千亿分之一。彗星的外观呈云雾状,由3部分构成,分别是彗核、彗发和彗尾。彗核是彗星的主要部分,由冰物质组成,冰物质在彗星接近太阳时升华成为气体,这层云雾状的气体就是彗发;彗尾则是因为太阳风推斥彗发中的气体和微尘,在背向太阳的一面形成的,彗尾有单条或是多条,一般长度达几千万千米,有时甚至可以达到9亿千米。当彗星远离太阳时,彗尾就会变得越来越短,甚至消失不见。
一般来讲,彗星的轨道是拉得又扁又长的椭圆形,不像行星轨道那样接近圆形,这种彗星被称为“周期彗星”,如哈雷彗星。此外还有非周期彗星,它的轨道是双曲线形或抛物线形,这种彗星来去匆匆,绕太阳转个弯就不见了踪影。彗星的运行轨道非常不稳定,这是因为当它靠近大行星时,会受到大行星的引力作用,而运动速度和方向就会改变,引发彗星的轨道形状也发生变化。
彗星主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等成分构成,而彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳、氨和尘埃微粒混杂组成,因而彗星是个典型的“脏雪球”。
点击谜团——流星雨是怎样形成的
你见过流星雨吗?在晴朗的夜空中,无数颗流星纷纷划过,密集如雨,景象壮观,犹如一个童话世界。那么,你知道美丽的流星雨是如何形成的吗?
实际上,诸多行星际空间的固体块和尘埃粒构成流星,当它闯入地球大气层与大气摩擦,就会产生光芒,这就是“流星雨”。天文学家们把偶然出现的零星流星称为“偶发流星”。偶发流星完全随机出现,平时我们一晚上可以看到大约一二十颗偶发流星。当一个l克重的流星体闯入地球大气燃烧发光时,它产生的亮度可以与织女星媲美。
在1827年,人们观测到一颗名为“比拉”的彗星,它就是一颗偶发流星。6年零9个月后,这颗流星又准时经过地球轨道,而且以后每年都是如此。1846年,当这颗彗星再次到来时,人们发现它已经变成了一对孪生彗星。科学家们经过分析认为:这颗彗星曾经和太阳有很近的距离,开始太阳的引力把它拉成两个部分,后来巨大的引力又把这颗彗星瓦解为碎片,最后这对孪生彗星神秘就消失了。流星雨的产生的原因,就是因为在宇宙中有许多像“比拉”这样的彗星,随着岁月流逝,或在某一个时刻,这颗彗星会慢慢瓦解,但剩下的无数数的彗星尘粒构成了流星体,仍运行在原来的轨道上。无边的太阳系中,有相当多这样的流星体物质和尘埃围绕着太阳公转,这就是流星群。当这些流星群在地球引力的作用下冲入大气层时,便出现了壮观夺目的流星雨现象。
小行星的探索
第一个小行星——谷神星,于1801年元旦夜里发现。用目前世界最大的望远镜可以看到的小行星约有100万颗,天文学家已经正式编名的约有3500颗,目前数目还在不断增加。
小行星的轨道半径
小行星的轨道半长径a,最大的是5.71天文单位,最小的是1.46天文单位。我们知道,火星的轨道半长径是1.52天文单位,木星的是5.20天文单位,所以99.8%的小行星的轨道位于火星轨道和木星轨道之间。在小行星中,95%以上的a值在2.2和3.7天文单位之间,平均值为2.7天文单位。在a等于2.50,2.82,2.96和3.28天文单位,也就是公转周期等于4.0,4.8,5.1,5.9年处,小行星特别少,形成了几个类似土星光环环缝那样的空隙。
小行星公转轨道的偏心率平均为0.14,比行星的平均值大得多。它们大部分在0和0.25之间,也有大到0.83的。小行星轨道面对黄道面的倾角平均为9.5.,也比行星的要大,甚至有大到52度的。
小行星中半径最大的是谷神星,达477.5千米。半径大于100千米的小行星只有100个,大于40千米的也只有150个。小的小行星大多不是球状的,形状很不规则。这可以从几十个小行星的亮度变化看出来。小行星亮度变化的主要原因,是形状不规则的小行星自转时向着地球的截面形状和大小在改变着,其次是表面各部分反光本领不一样,自转时反光本领不同的各部分表面轮流向着地球。小行星亮度变化(作距离变化的改正以后)的周期就是它的自转周期。
小行星的质量
小行星的质量一般是假设一个密度值由半径计算出来的,密度常取为3.5克/厘米3。近年来已开始观测最大几个小行星之间的引力作用所引起的轨道变化来推算质量,这样得到的谷神星的质量是1.19×1024克,推算出它的平均密度是1.6克/厘米 3。四号小行星灶神星的质量是2.4×1023克,半径285千米,平均密度2.5克/厘米3。有人估计,小行星的总质量为地球质量的千分之一,即约为谷神星质量的5倍。
小行星的体积
小行星的体积和质量相差很多,密度的差别也很大。这和这些小行星的物质组成有关。目前已经知道小行星有三类:石质的、碳质的和金属含量较高的。
小行星虽然很小,但也有卫星。1978年发现了第532号小行星“大力神”的卫星,小行星及其卫星的直径分别为243千米和45.6千米。目前已发现10多颗小行星有卫星。
为什么在火星和木星轨道之间会形成一个小行星带?这仍然是一个很难解答的问题。猜想还是不少的。一种说法是由大行星爆炸后的碎片形成了小行星;一种说法是在火星和木星轨道之间的物质在有可能形成大行星以前,被木星“夺”去了绝大部分,所剩无几,形不成大行星,只能成为小行星,围绕太阳流浪。
相关链接——几类特殊的小行星
大多数小行星分布在火星和木星轨道之间、距离太阳2.1~3.3天文单位的小行星带内,但小行星中也有一些“调皮鬼”,它们不安分守己,跑到主环带以外游来逛去。这样的小行星被分为几类:脱罗央群小行星、阿莫尔型小行星、阿波罗型小行星、阿登型小行星,等等。