彗星專欄

•   Comet Hale-Bopp (C/1995 O1)
•   百 武彗星(C/1996 B1)

背景資料

彗星是太陽系較特殊的天體，它們的軌道多數是拋物線 ，少數是極為狹長的橢圓或雙曲線，具有橢圓軌道的彗 星，週期性地在太陽附近出現。不過，長週期彗星的軌道可以和黃道面成任何夾角。

彗星要到離太陽相當近時才會被發現，出現肉眼可見的 彗星之機會極少，當預測有大而亮的彗星出現時，常激起一般大眾的彗星觀測熱潮。彗星的核心之大小約在數十公里以內，與它所吸引的注意力實在不成比率。

像百武彗星這類亮度的彗星，平均每二、三十年出現一顆。預測新發現彗星未來的可能亮度極為困難，只能依過去的經驗再加上部份臆想，粗估彗星最靠近地球時的可能亮度。Comet Hale-Bopp目前(1996年四月五日)位置距地球約七億公里或5AU左右，其現在的亮度約為8.6星等，如依天文學家估算的光度曲線發展，1997年三月廿二日最近地球距離時，光度可達0.4星等，屆時可能又會掀起另一波彗星熱。目前在地球夜空中可以看到的彗星，請參考Comets and Meteor Showers網站 。

• 彗星的命名

  一般將彗星分成長週期彗星(long-periodic comet)與短週期彗星(long-periodic comet)。週期少於200年者為短週期彗星，此類彗星的軌道大多與太陽系同一平面。而長週期彗星的軌道與太陽系面的夾角，可為任意角度，例如百武彗星的夾角約為124度，Hale-Bopp彗星的夾角為89度。

  除了以發現者的名字命名外，長週期彗星的學名(proper name)由國際 天文聯盟(International Astronomical Union)依發現的年份與月份命名。國際天文聯盟將每 年的十二個月又細分成上半月與下半月，各以除"I"與 "Z"外的廿四個英文字母標定，例如Comet Hale-Bopp(週期約3000年)發現於 1995年七月廿三日，且為該下半月所發現的第一顆彗星 ，故學名為C/1995 O1。百武彗星(週期約二萬年)發現於 1996年一月三十日，是該下半月所發現的第二顆彗星，故 學名為C/1996 B2。短週期彗星則常以發現者的名字命名，如哈雷彗星(週期76年)稱為P/Halley。

  　

• 彗星的本質與結構

  稱彗星為"髒雪球"或"塵球"皆頗恰當。彗星離太陽較遠 時，受太陽輻射蒸發尚不顯著，彗星的固體部份稱為彗核(nucleus) ，其主要組成為塵埃、石塊、冰塊及凝結成固態的氨、甲烷、二氧化碳等化合物。

  彗星的主要結構 有彗核、彗髮與彗尾。彗核的大小通常在數十公里以內。最新的微波雷達數據顯示，百武彗星的彗核出奇的小，大約介於一公里與三公里之間。哈雷彗星的彗核在十公里左右，而短週期彗星Schwassman-Wachmann的彗核則高達四十公里。

  當彗星運行到太陽附近，受太陽的光與熱的照射，冷凝物質與固體裡所吸附的氣體被蒸發出來，在彗核外圍形成反射太陽光的氣團，叫做彗髮(coma)，彗核與彗髮合稱為彗頭。此時它的大小可達十萬公里。

  當彗星非常靠近太陽時，彗髮物質受太陽輻射和太陽風的吹襲，迫使部份彗髮物質向背離太陽的方向流動，成為長髮狀的彗尾(tail)，彗尾通常遠離太陽，不過據馬王堆帛書的彗星圖 ，彗髮與彗尾的形狀相當多變，而彗尾又可細分為塵埃尾(dust tail)與離子尾(ion tail)兩部份。彗尾的長度可達數百萬公里，甚至長達上億公里。

  彗尾物質比實驗室的真空還要稀薄很多，基本上對地球應不會有任何影響，但如有彗星與地球正面對撞，則又另當別論。1908年於西伯利亞中部森林的神祕爆炸事件(Tunguska event)，有許多天文學家相信，是由一顆50至100公尺直徑的彗星或彗星碎片在森林上方爆炸所造成的。

  　

• 彗星從何而來？

  除了一些週期性的彗星外，不斷有開放式或封閉式軌道的新彗星造訪內太陽系。新彗星來自何處？這個問題就要從太陽系的形成談起了。
  

  1. 太陽系的起源：

     太陽系的前身，是氣體與塵埃所組成的一大團雲氣，在46億年前，這團雲氣或許受到超新星爆炸震波的壓縮，開始緩慢旋轉與陷縮成盤狀，圓盤的中心是年輕的太陽。盤面的雲氣顆粒相互碰撞，有相當比率的物質凝結成為行星與它們的衛星，另有部份殘存的雲氣物質凝結成彗星。

     當太陽系還很年輕時，彗星可能隨處可見，這些彗星常與初形成的行星相撞，對年輕行星的成長與演化，有很深遠的影響。地球上大量的水，可能是與年輕地球相撞的許多彗星之遺產，而這些水，後來更孕育了地球上各式各樣的生命。

     太陽系形成後的四十多億年中，靠近太陽系中心區域的彗星，或與太陽、行星和衛星相撞，或受太陽輻射的蒸發，己消失迨盡，我們現在所見的彗星應來自太陽系的邊緣。如假設殘存在太陽系外圍的彗星物質，歷經數十億年未變，則研究這些彗星，有助於了解太陽系的原始化學組成與狀態。

     　

  2. 彗星的故鄉：

     現在廣為天文學家所接受的理論認為，太陽系大家族包括九大行星與外圍的柯伊伯帶與歐特雲。長週期彗星可能來至歐特雲(Oort cloud)而短週期彗星可能來自柯伊伯帶(Kuiper Belt；凱伯帶)。

     • 歐特雲理論(Oort cloud theory)：

       在1950年，荷蘭的天文學家Jan Oort提出在距離太陽30,000 AU到一光年之間的球殼狀地帶，有數以萬億計的彗星存在，這些彗星是太陽系形成時的殘留物。有些歐特彗星偶而受到"路過" 的星體的影響，或彼此間的碰撞，離開了原來的軌道。大多數的離軌彗星，從未進入用大型望遠鏡可偵測的距離。只有少數彗星，以各式各樣的軌道進入內太陽系。不過到目前為止，歐特雲理論僅是假設，尚無直接的觀測證據。

       　

     • 柯伊伯帶(Kuiper Belt)：

       歐特雲理論可以合理的解釋，長週期彗星的來源和這些彗星與黃道面夾角的隨意性。但短週彗星的軌道在太陽系行星的軌道面上，歐特雲理論無法合理解答短週期彗星的起源。

       1951年，美國天文學家Gerard Kuiper提議在距離太陽30到100 AU之間有一柯伊伯帶 (或稱為凱伯帶) ，帶上有許多繞行太陽的冰體，這些冰體的軌道面與行星相似，偶而有些柯伊伯帶物體受到外行星的重力擾動與牽引，而向太陽的方向運行，在越過海王星的軌道時，更進一步受海王星重力的影響，而進入內太陽系成為短週期彗星。

       天文學家David Jewitt與Jane Luu自1988年起，以能偵測極昏暗物體的高靈敏度電子攝影機，尋找柯伊伯帶物體。他們在1992年找到第一個這類物體(1992 QB1)，1992 QB1距太陽的平均距離為43AU，而公轉的週期為291年。柯伊伯帶天體又常被稱為是海王星外天體(List Of Transneptunian Objects)。自1992年至2002年10月為止，陸續又發現了600 多個柯伊伯帶天體(最新的列表可參見MPC的 List Of Transneptunian Objects)。 在現階段，天文學家認為冥王星、冥衛一和海衛一，可能都是進入太陽系內部的柯伊伯帶天體，而最近發現的瓜奧瓦(Quaoar)，其大小約有冥王星的一半。

       　

流星雨(meteor shower) 與彗星：

許多流星雨發生在地球通過彗星軌道時，例如每年八月九日至十三日的英仙座流星雨，是因地球越過Swift-Tuttle彗星的軌道，而哈雷彗星是獵戶座流星雨的來源。

由彗星蒸發出來的彗星物質，顆粒較大者散佈在彗星的軌道上，並循彗星繞太陽的軌道繼續運行。當地球越過這些彗星的軌道時，彗星粒子進入地球大氣層焚毀，構成流星雨的現象。如果彗星剛回歸不久，地球穿過大團的彗星碎片時，就會形成流星暴的現象，著名的例子為2000、2001年的獅子座流星雨。下列為主要的流星雨與其成因。

對其他流星雨的日期與由來有興趣的讀者，請參考Comets and Meteor Showers網站 。