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哈雷彗星

科普小知识2021-11-14 02:29:47
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哈雷彗星(周期彗星表编号:1P/Halley),是最著名的短周期彗星,是每76.1年环绕太阳一周的周期彗星,1910年4月20日到达近日点。哈雷彗星是人类首颗有记录的周期彗星,也是人类研究得最仔细的彗

中文名称:哈雷彗星

轨道周期:76~79年

外文名:1P/Halley

下次过近日点:2061年7月28日

1、基本简介

哈雷彗星(周期彗星表编号:1P/Halley)是每76.1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,至迟在西元前240年,或西元前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。据朱文鑫考证:自秦始皇七年(公元前240年)至清宣统二年(1910年)共有29次记录,并符合计算结果。

哈雷彗星是唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星,也是人一生中唯一可能以裸眼看见两次的彗星。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太空船详细观察的彗星,提供了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。这些观测支持一些长期以来有关彗星结构的假设,特别是弗雷德·惠普的“脏雪球”模型,正确的推测哈雷彗星是挥发性冰-像是水、二氧化碳、和氨-和尘埃的混合物。这个任务提供的资料还大幅改革和重新配置这些材料的想法;例如,理解哈雷彗星的表面主要是布满尘土的,没有挥发性物质,并且只有一小部分是冰。

2、记录

1695年,已是皇家学会书记官的哈雷开始专心致志地研究彗星。他从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星,用一年时间计算了它们的轨道。发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙,虽然经过近日点的时刻有一年之差,但可能解释为是由于木星或土星的引力摄动所造成的。一个念头在他脑海中迅速地闪过:这三颗彗星可能是同一颗彗星的三次回归。但哈雷没有立即下此结论,而是不厌其烦地向前搜索,发现1456年、1378年、1301年、1245年,一直到1066年,历史上都有大彗星的记录。

在哈雷生活的那个时代,还没有人意识到彗星会定期回到太阳附近。自从哈雷产生了这个大胆的念头后,便怀着极大的兴趣,全身心地投入到对彗星的观测和研究中去了。在通过大量的观测、研究和计算后他大胆地预言,1682年出现的那颗彗星,将于1758年底或1759年初再次回归。哈雷作出这个预言时已近50岁了,而他的预言是否正确,还需等待50年的时间。他意识到自己无法亲眼看见这颗彗星的再次回归,于是,他以种幽默而又带点遗憾的口吻说:如果彗星根据我的预言确实在1758年回来了,公平的后人大概不会拒绝承认这是由一位英国人首先发现的。在哈雷去世10多年后,1758年底,这颗第一个被预报回归的彗星被一位业余天文学家观测到了,它准时地回到了太阳附近。哈雷在18世纪初的预言,经过半个多世纪的时间终于得到了证实。后人为了纪念他,把这颗彗星命名为“哈雷彗星”。其实在历史上从公元前240年起的每次回归我国都有所记载,最早的一次可能是周武王伐纣之年,即公元前1057年。哈雷彗星每隔大约76年都会按时回归。在哈雷彗星回归时,可以对它进行大量的观测研究。哈雷彗星的一次回归是1986年,中国和各国一样对它进行了大量的观测,它的再次回归要等到2061年左右。

哈雷彗星是唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星,也是人一生中唯一可能以裸眼看见两次的彗星。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太空船详细观察的彗星,提供了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。这些观测支持一些长期以来有关彗星结构的假设,特别是弗雷德·惠普的“脏雪球”模型,正确的推测哈雷彗星是挥发性冰-像是水、二氧化碳、和氨-和尘埃的混合物。这个任务提供的资料还大幅改革和重新配置这些材料的想法;例如,理解哈雷彗星的表面主要是布满尘土的,没有挥发性物质,并且只有一小部分是冰。

哈雷彗星(周期彗星表编号:1P/Halley),是最著名的短周期彗星,是每76.1年环绕太阳一周的周期彗星,1910年4月20日到达近日点。哈雷彗星是人类首颗有记录的周期彗星,也是人类研究得最仔细的彗星,至少在前240,或许在更早的前466年,哈雷彗星返回内太阳系就已经被天文学家观测和记录到。在中国、巴比伦和中世纪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。哈雷彗星的周期最早是英国人爱德蒙·哈雷测量出来的,因此这颗彗星就以他为名。哈雷彗星上一次回归是在1986年,而下一次回归将在2061年。

3、古代记载

对于哈雷彗星的观测记录,从公元前613年到20世纪初,汉文载籍*有31次记录,最早的一次在公元前1057年。对于太阳黑子的观测,最早见于约公元前4世纪甘德的《星占》。正史中关于太阳黑子的记录,始于公元前28年。至1638年,见于正史中的太阳黑子记录约百余例,散见于其它汉文载籍的记载可能更多。这些珍贵的资料,至今仍有重要的科学研究价值。

中国人对哈雷彗星的记载,最早可上溯到殷商时代。“武王伐纣,东面而迎岁,至汜而水,至共头而坠。彗星出,而授殷人其柄。时有彗星,柄在东方,可以扫西人也!”(《淮南子·兵略训》)据张钰哲推算,这是公元前1057年的哈雷彗星回归的记录。更为确切的哈雷彗星记录是公元前613年(春秋鲁文公十四年)的“秋七月,有星孛入于北斗。”(《春秋左传·鲁文公十四年》)这是世界第一次关于哈雷彗星的确切记录。从公元前240年(战国秦始皇七年)起,哈雷彗星每次回归,中国均有记录。对哈雷彗星的记录有时是很详细的。其中最详细的记录,是公元前12年(汉元延元年)“七月辛未,有星孛于东井,践五诸侯,出何戍北率行轩辕、太微,后日六度有余,晨出东方。十三日,夕见西方,犯次妃,长秋,斗,填,蜂炎冉贯紫宫中。大火当后,达天河,除于妃后之域。南逝度犯大角、摄提。至天市而按节徐行,炎入市中,旬而后西去;五十六日与苍龙俱伏。”(《汉书·五行志》)中国古代彗星记录较精确可靠。

4、基本特点

周期

哈雷彗星的平均公转周期为75年或76年,但是你不能用1986年加上几个76年得到它的精确回归日期。主行星的引力作用使它周期变更,陷入一个又一个循环。非重力效果(靠近太阳时大量蒸发)也扮演了使它周期变化的重要角色。在公元前239年到公元1986年,公转周期在76.0(1986年)年到79.3年(451和1066年)之间变化。最近的近日点为公元前11年和公元66年。


哈雷彗星

公转轨道

哈雷彗星的公转轨道是逆向的,与黄道面呈18度倾斜。另外,像其他彗星一样,偏心率较大。

彗核

哈雷彗星的彗核大约为16x8x7.5千米。与先前预计的相反,哈雷彗星的彗核非常暗:它的反射率仅为0.03,使它比煤还暗,成为太阳系中最暗物体之一。

哈雷彗星的彗核是个又丑又脏的家伙。其模样长得与其说像一个带壳的花生,不如比作一个烤糊了的土豆更为贴切。表皮裂纹累累,皱皱疤疤,其脏、黑程度令人难以想象。它最长处16公里,最宽处和最厚处各约8.2公里和7.5公里,质量约为3000亿吨,体积约500立方公里。哈雷彗星彗核的密度很低:大约1克/立方厘米,说明它多孔,可能是因为在冰升华后,大部份尘埃都留了下来所致。哈雷彗星的表面比煤灰还黑的,这让它大量的吸收太阳的辐射而使温度为30~100℃。彗核表面至少有5~7个地方在不断向外抛射尘埃和气体。

彗尾

慧核渐渐靠近太阳了,表面开始受热而汽化,于是冬眠的彗星进入生命的活跃期。反射阳光和自身受激发光使它披上了辉煌灿烂的外衣。中间那团明朗而密集的凝聚物是彗核,朦胧而蓬松的气体包层是彗发,边缘还有一圈暗淡而稀薄的氢云,它们共同组成了怒发冲冠的彗头。光焰喷薄的太阳,照耀着辖区的每一寸空间,同时抛射出源源不断的亚原子流,形成吹向四面八方的太阳风。彗星上弱不禁风的尘埃和挥发物质便在太阳风的吹拂和光的压力下,拖出一条明亮的大尾巴来。难怪离太阳越近,尾巴越长,不管走到何处,尾巴总是指向背着太阳的一面。当它辞别自己的主宰再次远行时,尾巴已经成了照耀路程的一盏车灯了。


彗尾

哈雷彗星上次回归的1910年,许多地方曾举行了世界末日集会,人们怀着不可遏止的恐怖,等待地球和哈雷彗星相遭遇。直到5月19日地球安然无恙地穿过彗尾,这种杞人之忧才告结束。原来彗尾是比实验室里制造的真空更为空虚的稀薄气体,科学家把彗星比做“空口袋”,“看得见的乌有”。

5、彗星成分

水、氨、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳......和不完备分子的*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。

对哈雷慧星的紫外线和射电观测已提供了首次直接证据,证明其慧核主要是由普通水冰构成。天文学家已探测到氢氧根,它是慧星受到太阳紫外辐射辐照时水的分解产物。当哈雷慧星靠近太阳时,太阳的热量足以使其冰冻物蒸发而形成巨大的气体头部,即慧发。最近用拉帕耳马的牛顿望远镜进行的光谱观测表明在慧发中有CN、C_2和C_3基的证据,它的总延伸广度为10弧分(月亮表观尺寸的1/3)。在幽冷深邃的空间,它们和尘埃砂砾一起,冻结成硬梆梆的团块。

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,科学家形象地把彗星称为“脏雪球”。

史书记载

春秋时期

鲁文公十四年前613《春秋》“秋七月有星孛入于北斗。”

秦汉时期

秦厉共公十年前467《史记·六国年表》

秦厉共公十年,彗星见。

秦始皇七年前2405月15日《史记·秦始皇本纪》

秦始皇七年,彗星先出东方,见北方;五月,见西方,十六日。

汉文帝后元二年前1635月12日《汉书·天文志》

汉文帝后元二年正月壬寅,天夕出西南。

汉昭帝始元二年前877月10日《汉书·天文志》

孝昭始元中,汗宦者梁成恢及燕王候星者吴莫如,见蓬星出西方天市垣东门,行过河鼓,入营室中。

汉成帝元延元年前1210月9日《汉书·五行志》

元延元年七月辛未,有星孛于东井,践五诸侯,出河戌北,率行轩辕太微,后六日度有余,晨出东方;十三日,夕见西方,犯次妃,锋炎再贯紫宫中;大火当后,达天河,除于后妃之域,南逝度,犯大角摄提,至天市而按节徐行,炎入市中,旬而后西去,五十六日与苍龙俱伏。

汉明帝永平八年662月20日《后汉书·天文志》

永平八年,六月壬午,长星出柳、张三十七度,犯轩辕,刺天船,凌太微,至上阶,凡现五十六日去柳。

汉顺帝永和六年1414月10日《后汉书·天文志》

永和六年二月丁巳,彗星见东方,长六七尺,色青白,西南指营室及坟墓星。丁丑彗星在奎一度,长六尺,癸未昏见西北,历毕昴。甲申在东井,遂历舆贵柳七星张,光炎及三台,至轩辕中灭。

汉献帝建安二十三年2185月28日《后汉书·天文志》

建安二十三年三月,孛星见东方,二十余日夕出西方,犯历五车、东井、五诸侯、文昌、轩辕、后妃、太微,锋炎指帝座。

晋惠帝元康五年2954月23日《晋书·天文志》

元康五年四月有星孛于奎,至轩辕、太微,经三台、大陵。

晋孝武帝宁康二年3742月13日《晋书·天文志》

宁康二年正月丁巳,有星孛于女虚,经氐、角、亢、轸、翼、张,至三月丙戌,彗星见于氐。

宋文帝元嘉二十八年4516月26日《宋书·天文志》

元嘉二十八年五月,彗星见卷舌,入太微,逼帝座,犯上相,拂屏,出端门,灭翼轸。

北魏庄帝永安三年5309月27日《魏书·天象志》

永安三年七月甲午,有彗星晨见东北方,在东台中一丈,长六尺,正白色,东北行,西南指。丁酉距*上星西北一尺,而晨伏。庚子夕见西北方,长尺,东南指,渐移入氐,至八月己未渐见,癸亥灭。

隋唐时期

隋炀帝大业三年6073月18日《隋书·天文志》

大业三年三月辛亥,长星见西方,竟天,干历奎、娄,至角、亢而没;至九月辛未,转见南方,亦竟天,又干角、亢,频扫太微、帝座,干犯列宿,唯不及参、井,经岁乃灭。

唐武帝后光宅元年68410月7日《新唐书·天文志》

光宅元年九月丁丑,有星如半月,见于西方。

唐肃宗乾元三年7605月22日《新唐书·天文志》“乾元三年四月丁巳,有彗星见于东方,在娄、胃间,色白,长四尺,东方疾行,历昴、毕、觜、觿、参、东井、舆鬼、柳、轩辕,至右执法西,凡五旬余不见。”

唐文帝开成二年8372月28日《新唐书·天文志》“开成二年二月丙午,有彗星见于危,长七尺余,西指南斗。戊申在危西南,光耀愈盛。癸丑在虚,辛酉长丈余,西行,稍南指。壬戌在婺女,长二余丈,广三尺。癸亥愈长且阔,三月甲子在南斗。乙丑长五丈,无歧,北指,在亢七度。丁卯西北行,东指。己巳长八丈余,在张。癸未长三尺,在轩辕右不见”

梁太祖乾化二年9127月17日《新五代史·司天考》“乾化二年四月壬申,彗出于张,申戌彗出灵台。”

宋元时期

宋太宗端拱二年9899月3日《宋史·天文志》

端拱二年七月戊子,有彗出东井、积水西,青白色,光芒渐长,晨见东北,旬日,夕见西北,历右摄提,凡三十日,至亢没。

宋英治平三年10663月20日《宋史·天文志》

治平三年三月己未,彗在营室,晨见东方,长七尺许,西南指危,泊坟墓,渐东速行,近日而伏。至辛巳夕见西北,有星无芒。彗益东行,别有白气一,阔三尺许,贯紫微极星,并房宿,首尾入浊。益东行,历文昌、北斗,贯尾。至壬午星复有芒,彗长丈余,阔三尺余,东北指,历五车,白气为歧,横天,贯北河、五诸侯、轩辕、太微、五帝座内五诸侯,及角、亢、氐、房宿。癸未彗长丈五尺,有星孛气,如一升器,历营室至张,凡一十四舍,积六十七日,星气孛皆灭。

宋高宗绍兴十五年11454月18日《宋史·天文志》

绍兴十五年四月戊寅,彗星见东方。丙申复见于参度。五月丁巳,化为客星,其色青白。壬戌留守张,至六月丁亥乃销。

宋宁宗嘉定十五年12229月29日《宋史·天文志》

嘉定十五年八月甲午,彗星出右摄提,光芒约三丈以上,其体小如木星,凡两月,行历氐、房、心乃没。

元成宗大德五年130110月27日《元史·天文志》

大德五年八月庚辰,彗出东井二十四度四十分,如南河大星,色白,长五尺,直西北,后经文昌、斗魁,南扫太阳,又扫北斗、天机、紫微垣、三公、贯索,星长丈余,至天市垣,巴蜀之东,梁楚之南,宋星上,长盈尺,凡四十六日而灭。

6、明清时期

明太祖洪武十一年137811月11日《明史·天文志·客星篇》

洪武十一年九月甲戌,客星见于五车东北,发芒丈余,扫内阶,入紫微宫,扫北极五星,犯东垣少宰,入天市垣,犯天市,至十月己未阴云不见。

明景宗景泰七年14566月9日《明史·天文志》

景泰七年四月壬戌,彗星东北见于胃,长二尺,指西南。五月癸酉渐长丈余,戊子西北见于柳,长九尺余,扫犯轩辕星。甲午见于张,长七尺余,扫太微北,西南行。六月壬寅,入太微垣,长尺余。十二月甲寅,彗星复见于毕,长五寸,东南行,渐长,至癸亥而没。

明世宗嘉靖十年15318月26日《明史·天文志》

嘉靖十年闰六月乙巳,彗星见于东井,长尺余,扫轩辕第一星,芒渐长,至翼长七尺余,东北扫天罇,入太微垣,扫郎位,行角宿东南,扫亢北第二星,渐敛,积三十四日而没。

明神宗万历三十五年160710月27日《明史·天文志》

万历三十五年八月辛酉朔,彗星见于东井,指西南,渐往西北。壬午自房历心灭。

清康熙二十一年16829月15日《清朝文献通考》

七月己巳,彗星见东北方,白色,尾迹长二尺余,指西南,在井宿北河北。壬申行东北,尾迹长六尺余。

清乾隆二十四年17593月13日《清朝文献通考》

二十四年三月甲午,彗星见于虚宿之次,色苍白,尾迹长尺余,指西南,每夜顺行,十余日伏不见。四月戊辰复出,在张宿,体势甚微,向东顺行,至五月初隐伏。

清道光十五年183511月16日《清朝续文献通考》

道光十五年闰六月十一日彗星见。

清宣统二年19104月20日《清朝续文献通考》

宣统二年四月初二日寅初初刻,东北方云中彗星出见,哈雷彗星尾指西南方。因在云中,未能考测。初五日寅初一刻,东北方见彗星,在外屏之北,尾指西南危宿土公吏之间,测得彗星高四度,正东偏北十五度,嗣于十六日不见。

四月十八日戌正三刻,正西偏南柳宿间彗星出见,尾指东南,翼宿名堂之间,测得彗星高二十六度,正西偏南十二度。日渐微,至五月三十日不见。彗星探测

苏联发射的韦加号探测器是第一个造访哈雷彗星的人类使者。在韦加1号启程6天之后,12月21日韦加2号接着升空,结伴飞往哈雷彗星进行考察。

配备

两个韦加号结构相同,质量4吨,都有一碟形天线和仪器平台。平台上装有分光计、摄谱仪和相机等,4块太阳能电池板为探测器提供能源。探测器由三轴陀螺仪保持稳定,并使它指向任何方向。其主要任务是在哈雷彗星回归期间探测彗星的气体成分及其外流速度,拍摄彗核的红外和光谱照片,从而获取彗核的温度、尘埃质点和气体分子的性质、密度分布等数据。

观察记录

1985年6月韦加1号首先顺道到达金星,向金星表面投放了登陆舱,然后在金星引力作用下,转入飞向哈雷彗星的行星轨道。在1986年,五艘来自苏联、日本、欧洲委员会的飞行器拜访了哈雷彗星;ESA的Giotto号飞行器得到了近Halley核的照片。1986年3月4日韦加1号在距哈雷彗星1400万千米处开始对哈雷彗星进行考察,拍摄到数十张高质量的哈雷彗星照片;3月6日在距哈雷彗星只有8900千米的地方作了综合考察。1986年3月9日,韦加2号在距哈雷彗星8200千米处飞过,发回700多张哈雷彗星照片,传回有关彗核的物理化学特性、彗核周围气体与尘埃等方面的新情况。

在20世纪最后一次在拍摄中发现哈雷彗星为1994年1月10日,以智利的3.58米新技术望远镜(NewTechnologyTelescope)观测。2003年3月6日,天文学家以南欧天文台三座8.2米VLT望远镜在长蛇座头部再次拍到它(81张照片,共计九小时曝光),距地球27.26AU(40.8亿公里),光度28.2等;天文学家相信:以现时观测技术,即使它在2023年过远日点(35.3AU)还要暗2.5倍之下,也可拍到其影像。

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