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(資料圖)

NO.2396-他來了他走了

作者：行星不發(fā)光

校稿：朝乾 / 編輯：飛天意面

近日，一顆萬年不遇的彗星“造訪”地球，其名為C/2022 E3 (ZTF)。

彗星掛著長長的尾巴，還有絢爛的極光綠尾焰

（圖：維基百科 ）▼

這顆彗星在北京時(shí)間2023年2月1日下午4點(diǎn)左右與地球近交匯。也就是說，它距離地球的最近距離約為0.284 au（au為天文單位，1 au約為149597870.700 千米，原始定義為地球環(huán)繞太陽的橢圓軌道半長軸）。

當(dāng)時(shí)，彗星C/2022 E3 (ZTF)的亮度達(dá)到最高，小行星中心預(yù)測其視星等約為5.4星等，其實(shí)際亮度可能達(dá)到4.9星等。

星等是衡量一個(gè)天體的亮度，星等越低其亮度越高，反之亮度越低。例如，月亮在滿月時(shí)的視星等約為-13 星等，而太陽的視星等則為-26 星等。而人類肉眼裸視的極限星等約為6 星等，這意味著如果夜天空晴朗，我們通過肉眼即可看到該彗星的身影。

天狼星的視星等約為-1.47等

是夜空中最亮的星之一

（圖：維基百科）▼

在夜空中，除了太陽系內(nèi)的一些大行星（如金星，火星、木星）之外，我們看到的星星實(shí)際上幾乎都是距離地球很遠(yuǎn)的恒星，而且即便通過天文望遠(yuǎn)鏡來觀測，它們也僅僅都是一個(gè)個(gè)星斑。在廣袤的星宇中，彗星也并不多見，而用雙眼親見彗星的機(jī)會更是少之又少。

目前，彗星C/2022 E3運(yùn)行至鹿豹座附近，其大概位于北極星和御夫座最亮星五車二的連線中點(diǎn)附近，最近幾天正好是觀賞該彗星的最佳時(shí)機(jī)。

圖中紅色十字標(biāo)識了C/2022 E3

從1月14日到2月12日在星空中的位置

（圖：維基百科）▼

彗星是一類具有揮發(fā)性質(zhì)的太陽系小天體，主要由水冰和塵埃組成，還包括一氧化碳、甲烷和氰化物等物質(zhì)。當(dāng)彗星接近太陽時(shí)，這些物質(zhì)會被加熱并揮發(fā)形成“彗尾”，俗稱“掃把星”。

著名的海爾-波普彗星就有兩條彗尾

它是近半個(gè)世紀(jì)來最亮的彗星

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

在古代，彗星通常被認(rèn)為是災(zāi)難降臨的前兆，受到人類的高度關(guān)注。然而，隨著人類對彗星的了解越來越多，彗星不僅成為科學(xué)家們探索太陽系歷史的寶貴窗口，而且成為最受天文愛好者歡迎的觀賞天體之一。

這是因?yàn)?，彗星被認(rèn)為是太陽系最原始的天體，蘊(yùn)含了太陽系早期形成的信息，同時(shí)富含水冰和有機(jī)分子等生命形成所必需的元素。人類對彗星的研究，對于探索地球上生命起源具有重要的科學(xué)價(jià)值。

現(xiàn)代天文愛好者對彗星的態(tài)度是狂熱的

（圖：shutterstock）

彗星的主要結(jié)構(gòu)分別為彗核、彗發(fā)和彗尾。

其中彗核是彗星的核心固體結(jié)構(gòu)，彗核大小一般在百米至百公里之間；而彗發(fā)則是在彗星的周圍圍繞的塵埃和氣體形成一個(gè)巨大的大氣層。

彗發(fā)受到太陽風(fēng)和太陽的輻射壓，產(chǎn)生了一個(gè)背向太陽的巨大尾巴，稱為彗尾。

彗尾可能有數(shù)千或者數(shù)百萬千米長。彗尾又包括塵埃尾和離子尾。塵埃尾一般在彗星的軌道后方，而離子尾受太陽風(fēng)影響明顯，指向背離太陽的方向。

彗尾有時(shí)候會顯示出來兩條，生成的原因各不相同

（圖：shutterstock）▼

正是這種結(jié)構(gòu)，為彗星帶來了一些神秘的色彩，使得其外形與“晴天娃娃”相似，在星空中穿梭。

彗星主要起源于半人馬天體、柯伊伯帶或者奧爾特云，那里有大量富含水冰的小天體，甚至還有部分彗星來自太陽系外。

柯伊伯帶、奧爾特云與太陽系（狹義）的關(guān)系

時(shí)常會有彗星/小行星從奧爾特云造訪太陽系

（來源：日本國家天文臺 / 歐洲航天局）▼

科學(xué)家根據(jù)彗星的軌道特征，以200年為劃分邊界，將彗星分為短周期彗星和長周期彗星。公轉(zhuǎn)周期短于200年的彗星為短周期彗星，公轉(zhuǎn)周期從200年至數(shù)千年乃至數(shù)百萬年的彗星稱為長周期彗星。

彗星的軌道十分橢長，部分彗星的軌道甚至呈雙曲線，具有此類軌道的彗星也被稱為無周期彗星。

前面提到的海爾波普彗星，就是一顆長周期彗星

（來源：《從細(xì)胞到奇點(diǎn)》游戲畫面）▼

無周期彗星的字面意思與“僅出現(xiàn)一次”是相同的，本文主角C/2022 E3就屬于無周期彗星，是一顆“不會再見的彗星”。有科學(xué)家推測其軌道周期長達(dá)5萬年，但目前還沒有準(zhǔn)確的預(yù)測。

該彗星的軌道是雙曲線型，這可能意味著它在接近太陽一次后，將永遠(yuǎn)離開太陽系。下圖為C/2022 E3的軌道示意圖。

圖中白色曲線為彗星C/2022 E3的軌道，其中較白的軌道部分位于黃道上方，白色較淡的軌道部分位于黃道下方。青色為地球的軌道。

（圖：NASA/JPL）▼

令人好奇的是，為什么彗星的名字是一串奇怪的字符？例如本文主角C/2022 E3(ZTF)，除了這串奇怪的字符，括號里的內(nèi)容又是什么？

這串字符是嚴(yán)格根據(jù)國際天文聯(lián)合會制定的彗星命名系統(tǒng)而獲得的。其中斜杠“/”前的字母表示不同類型的彗星，C表示長周期彗星，P表示短周期彗星，D表示已經(jīng)消失、不再回歸的彗星，還有一類用字母I表示的彗星，其來自太陽系外。

半人馬座也有一些特別的彗星會被天文學(xué)家觀測到

這一類的編號就應(yīng)該用字母I表示（三體星也在那邊）

（來源：《從細(xì)胞到奇點(diǎn)》游戲畫面）▼

例如人類發(fā)現(xiàn)的第一顆星際彗星為1I/2017 U1 ?Oumuamua。斜杠“/”后四位數(shù)字則表示該彗星發(fā)現(xiàn)的年份，字母表示該彗星發(fā)現(xiàn)的月份，字母后的數(shù)據(jù)則表示該彗星是在該月份發(fā)現(xiàn)的第幾顆彗星。

彗星命名系統(tǒng)將每月拆分為上下旬，用24個(gè)字母來表示，例如A代表一月上旬，B代表一月下旬。由此，我們可以清楚地了解一顆彗星被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間和其分類。

一顆彗星在被命名之前，或許已經(jīng)被多臺天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)多次

（C/2022 E3，圖：shutterstock）▼

例如本文主角的名稱C/2022 E3就表示它是在2022年3月上旬發(fā)現(xiàn)的第3顆彗星，該彗星被歸類為長周期彗星。

而括號中的內(nèi)容則是該彗星的名字，由于該彗星是被“茲維基瞬態(tài)設(shè)施”(ZTF)攜帶的寬視場巡天相機(jī)發(fā)現(xiàn)，便以其來命名該彗星。例如我國紫金山天文臺將2021年10月8日發(fā)現(xiàn)的彗星C/2021 S4命名為Tsuchinshan（紫金山的威妥瑪拼音）。

ZTF是由位于圣地亞哥附近的帕洛馬天文臺的

1.2米塞繆爾·奧斯欽望遠(yuǎn)鏡重新改造而成

（來源：加州理工大學(xué)新聞）▼

人類對彗星的認(rèn)識經(jīng)過了一個(gè)十分漫長的過程。我國在距今2600年前就有對彗星的記錄。春秋時(shí)魯國的史官寫下了“秋七月,有星孛入于北斗”的文字，完成了迄今為止人類對彗星的最早記錄。

中國古代對于哈雷彗星的觀測記錄非常之早

（圖：《春秋經(jīng)傳集解》）▼

1682年，牛頓和好友哈雷觀測了當(dāng)年出現(xiàn)的彗星，哈雷運(yùn)用牛頓引力定律成功預(yù)測該彗星在76年后（1758年）的回歸，該彗星正是最著名的彗星之一——哈雷彗星。

在現(xiàn)代科學(xué)日益發(fā)展的今天，科學(xué)家不僅能從地基望遠(yuǎn)鏡中清楚地看到很多彗星的身影，而且發(fā)射多個(gè)探測器，以抵近探測、撞擊和著陸等方式，進(jìn)一步了解彗星的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成。

2005年深度撞擊號發(fā)射探測器捕捉到的撞擊彗星畫面

（圖：維基百科）▼

例如歐空局的羅塞塔任務(wù)成功地將著陸器“菲萊號”降落于67P彗星，為人類了解彗星提供了大量信息。迄今為止（數(shù)據(jù)來源于小行星中心MPC，時(shí)間截至2023年2月2日），人類一共發(fā)現(xiàn)了4496顆彗星，而這只是太陽系內(nèi)彗星的冰山一角。

“菲萊號”（效果圖）和它計(jì)劃著陸的彗星Agilkia

（圖：維基百科）▼

當(dāng)我們仰望星空，盡管繁星滿天，但彗星的出現(xiàn)卻是可遇而不可求的。每次彗星的造訪都會引起人們的關(guān)注。

上次備受關(guān)注的彗星是C/2020 F3(NEOWISE)，中文名為“新智彗星”。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)推測，該彗星在近日點(diǎn)附近被太陽的引力“撕碎”，碎片被太陽引力捕獲，最終投入太陽的懷抱中。盡管C/2022 E3比“新智彗星”暗弱許多，但是其是繼“新智彗星”后最適合大眾觀賞的彗星。

圖為C/2020 F3(NEOWISE)彗星，十分明亮

（圖：?Steve Lewis）▼

彗星的造訪給天文攝影愛好者和廣大民眾帶來福音。因?yàn)橐恍┲牧餍怯昃团c周期彗星密切相關(guān)，例如獵戶座流星雨是哈雷彗星遺跡的產(chǎn)物，而仙女座流星雨則是地球越過比拉彗星的軌道時(shí)出現(xiàn)的。

但彗星和流星是完全不同的，前者在大氣層外，是持續(xù)性的，較大的天體；而后者則在大氣層中，是瞬時(shí)性的，較小的天體。而且流星從結(jié)構(gòu)上看主要是彗星遺留在太空中的一些灰塵微粒，體積非常小。

流星撞地球?qū)θ藖碚f叫“隕石”

彗星撞地球?qū)θ藖碚f叫“隕落”

（圖：shutterstock）▼

流星的發(fā)光原理也不同于彗星，是在地球引力的牽引下，以極快的速度進(jìn)入大氣層，和大氣層摩擦產(chǎn)生的高熱，使得電子遭到激發(fā)而散發(fā)光芒。一些顆粒較大的流星在大氣層中沒有燃燒殆盡，掉到地上便是隕石。

由于流星速度太快，下落過程中使周圍的空氣電離

而流星的顏色就是等離子體在不同能級下的顏色

（圖：shutterstock）▼

目前許多科學(xué)家認(rèn)為，地球上的水有很大一部分來自于彗星。彗星的撞擊給地球帶來了生命，但也會給地球帶來災(zāi)難。例如1908年的通古斯事件，許多人認(rèn)為是恩克彗星的碎片撞擊地球造成的。

彗星撞擊地球的概率較小行星低，這不僅是因?yàn)檫M(jìn)入內(nèi)太陽系的彗星較少，也是因?yàn)榇蠖鄶?shù)彗星在進(jìn)入內(nèi)太陽系更容易受熱揮發(fā)或分解。

相比于小行星，彗核的冰質(zhì)成分更高、更易升華

（圖：shutterstock）▼

木星具有較大的引力，是地球的守護(hù)神，它強(qiáng)大的引力捕獲了大量軌道不穩(wěn)定的小天體，其中就包括彗星，例如舒梅克-李維九號彗星在1992年被木星引力捕獲，并于1994年撞向木星。

舒梅克-李維彗星被木星的引力撕扯成了21塊碎片

并最終砸在了木星上（圖：壹圖網(wǎng)）▼

部分進(jìn)入內(nèi)太陽系的彗星也會被太陽的強(qiáng)大引力撕碎，例如“愛神彗星”和“新智彗星”。

這燦爛星空中盡管可能沒有三體人的威脅，但其它危險(xiǎn)卻無處不在，不安分的小行星和彗星來襲更是人類難以承受之重。不過科學(xué)家已經(jīng)開始致力于預(yù)防小天體撞擊地球的研究和實(shí)驗(yàn)。

撞向太陽的愛神彗星，像它的名字一樣壯烈又浪漫

（圖：維基百科）▼

2022年9月27日，雙小行星重定向測試任務(wù)順利進(jìn)行，證明人類已經(jīng)初步掌握了阻止小行星撞擊地球的技術(shù)。這是人類首次小行星防御任務(wù)，主要目的是測試防止危險(xiǎn)小行星撞擊地球的行星防御技術(shù)。

相信不久的將來，人類將不會懼怕小天體的襲擾。

雙小行星重定向測試任務(wù)▼

【C/2022 E3彗星的觀測指南】

由于彗星于北京時(shí)間2023年2月1日運(yùn)行至近地點(diǎn)，所以最佳觀測時(shí)間為2月1日-2月2日。實(shí)際上北京時(shí)間1月28日-2月7日間，彗星亮度會在6星等以下。

為了避免日光和月光的影響，選擇月落后日出前這段時(shí)間進(jìn)行觀測效果最佳，即凌晨4點(diǎn)左右至日出7點(diǎn)（以南京為準(zhǔn)）。觀測地點(diǎn)可選擇視野開闊，光污染小的地方。

對于僅觀賞彗星的人來說，最好可以攜帶雙筒望遠(yuǎn)鏡或業(yè)余天文鏡；對于天文攝影的人來說，帶好單反相機(jī)和長焦鏡頭即可。

另外，天氣較冷，觀測時(shí)注意防寒保暖。

彗星觀測的輔助軟件推薦，PC端：Stellarium；移動端：天文通。

參考資料：

1. Agrusa H F, Gkolias I, Tsiganis K, et al. The excited spin state of Dimorphos resulting from the DART impact[J]. ICARUS, 2021, 370: 114624.

2. 小行星中心歷元推算服務(wù)網(wǎng)址：https://www.minorplanetcenter.net/iau/MPEph/MPEph.html

3. 彗星C/2022 E3軌道示意圖網(wǎng)址：https://ssd.jpl.nasa.gov/tools/sbdb_lookup.html#/?sstr=C%2F2022%20E3&view=VOP

4. Foust, J. Comet Shoemaker–Levy 9 – Collision with Jupiter. Students for the Exploration and Development of Space. 2009-04-27.

5. Imake de Pater and Jack J. Lissauer. Comets//Planetary Sciences. 2010:405-444.

6. Clay Sherrod, P. Clay; Koed, Thomas L. A Complete Manual of Amateur Astronomy: Tools and Techniques for Astronomical Observations. 2003: 66. ISBN 9780486152165

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識局立場

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