_原题为 这一夜 ， 让我们来谈谈彗星
七月盛夏 ， 刚刚经历金环日食的震撼体验 ， 整个北半球的天文爱好者的目光又迅速聚焦到C/2020 F3 新智彗星（NEOWISE）身上 。
作为北半球自1997年的海尔-波普彗星以来最为明亮的彗星 ， 新智彗星着实火了一把 。 从繁华热闹的北京市区 ， 到大西北苍茫的戈壁沙漠 ， 从阿尔卑斯山谷小镇的灯火之上 ， 再到加拿大北部的绚烂极光中 ， 都出现了它惊艳的身影 。
进入8月 ， 随着新智彗星逐渐远离地球 ， 它也慢慢淡出了夜幕的舞台 ， 下一次想要在地球上再看到它 ， 可要等到6700多年之后了！
大彗星的造访 ， 既给人们带来新奇有趣的画面和回忆 ， 也留下了不少疑问 ， 借此机会 ， 让我想讲讲有关彗星的故事 。

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巨石阵上的NEOWISE彗星；Declan Deval ， APOD每日一图 图
作为太阳系里的自由旅行者 ， 彗星们的故乡远在太阳系寒冷寂静的遥远边缘 。 绝大多数的彗星目前被认为来自于冥王星轨道附近的“柯伊伯带” （Kuiper belt）和距离太阳数万天文单位（接近一光年）的“奥尔特云” （Oort cloud） 。
在奥尔特云这片包围着太阳系的球状地带 ， 有数以万亿计的彗星存在 ， 它们都是太阳系形成时的残留物 ， 保留下了太阳系形成初期重要的化学组成信息 。
这些彗星中的少部分 ， 偶尔因为太阳附近“路过”的恒星影响 ， 或周围行星的引力摄动 ， 或彗星相互之间的碰撞作用 ， 离开了它们原来平淡无奇、波澜不惊的轨道 ， 进入了一场前往内太阳系的冒险旅程 。

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柯伊伯带和奥尔特云的位置示意图 NASA 图
彗星本体 ， 也就是彗核 ， 主要是由松散的冰物质、小石块、尘埃等组成 ， 冰物质中除大部分是水冰之外 ， 还有干冰（固态二氧化碳）、固态一氧化碳、氨、甲烷等 。 它们也因此被称为是一颗颗“脏雪球” 。
在这场旅程的绝大多数时间里 ， 由于到太阳的距离还是很远 ， 接收到的太阳辐射热量有限 ， 星际空间的寒冷环境不足以使彗星表面物质挥发分解 ， 彗星将长时间处于一种稳定的、不活跃的状态当中 。 事实上 ， 此时的彗星和小行星没有什么明显的区别 ， 它们并不拖着尾巴 。
当彗星进入到太阳系的 “雪线”（snow line）之内时（大约为三倍的日地距离） ， 太阳辐射强到足以加热彗星使其表面冰物质挥发的程度 ， 彗星才开始进入活跃状态 ， 挥发出来的物质在彗核周围形成彗发（Coma） ， 并拖出一条彗尾来 。 往往到这时 ， 它们才开始被地球上的人们在夜空中发现并加以研究 。
随着彗星继续向太阳的方向旅行 ， 它受到的太阳辐射愈发强烈 ， 反射的太阳光强度和挥发的物质含量都迅速增加 ， 这使得彗星亮度逐渐上升 ， 彗尾也越来越长 。
有少部分彗星可以明亮到被肉眼直接看到的程度 ， 例如这次的新智彗星 。 经过轨道的近日点后 ， 彗星将逐渐远离太阳和地球 ， 在夜空中也随之暗淡下去 。 如果是走椭圆形轨道的彗星 ， 它将在许多年后再一次回归 。 如果是走抛物线轨道的彗星 ， 那么这次内太阳系的旅行它拥有的是单次往返票 ， 回到太阳系的边缘就不再回归 ， 我们只与它相遇一次 。
【彗星|这一夜，让我们来谈谈彗星】因此可以想象 ， 当彗星拖着长长的尾巴静静地现身于千年前的地球夜空 ， 经历一段时间又逐渐消失离开时 ， 会引起人们怎样的思考与关注 。
古人常常将彗星的出现与一些重要事件的发生联系起来 ， 将彗星视为神之降临或是灾难的象征 ， “扫把星”的名声就此远扬 。 当然我们现在已经知道 ， 彗星自有其客观运行规律 。分页标题#e#
相较于行星稳定近圆形的轨道 ， 彗星以其扁扁的轨道穿梭于太阳系外围和内层之间 ， 看似潇洒 ， 但自由往往是要付出代价的 。 在靠近太阳的过程中 ， 彗星物质不断挥发 ， 结构也发生变化 。
有的彗星可能过于脆弱 ， 还没飞到太阳附近就因喷发过于猛烈 ， 支撑不住而瓦解碎裂成许多碎片 。 有的彗星轨道离太阳过近 ， 称为“掠日彗星” ， 在近日点附近犹如飞蛾扑火一般灰飞烟灭 ， 一去不返 ， 再无踪迹 。 有的彗星虽然结实强壮 ， 也免不了在自己的椭圆轨道上每次接近太阳时都损耗掉一部分物质 ， 长此以往 ， 或许有一天它会陷入沉寂或彻底消失 。 有的彗星的命运更多变 ， 在旅行半路上经过木星等大行星时受到了引力摄动的影响 ， 改变了轨道 ， 进入了一场新的未知探索 。
1994年 ， 甚至出现了彗木相撞的著名天文事件 ， 这是人类第一次直接观测到太阳系内的其他天体相撞事件 。 所以这也是为什么前面提到 ， 彗星进入内太阳系的旅程是一次冒险的原因了 。

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哈勃望远镜拍摄到的C/2019 Y4 (ATLAS)彗星的彗核分裂现象 。NASA/ESA Hubble 图

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1994年著名的“彗木相撞”事件 ， 苏梅克-列维9号彗星的碎片撞击木星 ， 在木星表面留下了撞击后的黑色伤痕 。NASA、STScI 图
彗星之美 ， 很大程度上因为它形态多样的彗尾 。 仔细观察就会注意到 ， 彗星往往存在有两条尾巴 ， 其中一条是黄白色的“尘埃尾” ， 另一条是蓝绿色的“离子尾” 。
离子尾是由太阳风作用下 ， 向外推出的离子化气体组成 ， 如一氧化碳、二氧化碳、氰基和其他电离的分子 。 因为是太阳风吹出的 ， 离子尾永远都笔直的指着背朝太阳的方向 。
尘埃尾由微尘组成 ， 在太阳光子的辐射压力下推斥微尘而形成 ，又常常因为彗星的运动被甩在后面 ， 呈现出弯曲的形状 。 尘埃尾明亮而变化多端 ， 往往是一颗彗星最明显的特征 。 有的时候 ， 或许还能见到因为视角原因而指向太阳的“反常彗尾” 。 彗尾的长度很长 ， 有时可以超过一个天文单位（约1.5亿公里） ， 而密度其实非常低 。

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1986年回归时的哈雷彗星 NASA 图
彗星是美丽的 ， 但并不容易看见 。 每年都会发现不少新彗星 ， 但绝大多数只能在望远镜中才能被观测和拍摄到 。
许多人对彗星的了解或许仅限于出现在教科书上的哈雷彗星 ， 而哈雷彗星上一次回归的年代是在1986年 ， 如今还记得的人不多 。 1980年代信息不发达 ， 照相技术相对落后 ， 普罗大众很难有机会一览当年哈雷彗星的风采 。 如今的信息化时代 ， 技术已不再成为阻碍 ， 但为什么大部分人还是没有亲眼看见过彗星呢？因为亮彗星太少了 。
在城市中用肉眼可见的明亮大彗星大约要10年才出现一次 。 对于生活在北半球的我们来说 ， 从1997年海尔-波普彗星 ， 到今年的新智彗星 ， 整整23年 ， 我们经历了许多次壮观的日全食、两次金星凌日 ， 经历了狮子座流星雨大爆发 ， 都没有等到这样一颗明亮的彗星 。 另外 ， 即使彗星本身的亮度已经比较明亮 ， 它的观测也受到很多因素的影响 。
彗星的活跃程度取决于彗星到太阳的距离 ， 离太阳越近 ， 彗星也就越明亮 。 但离太阳越近 ， 也就意味着彗星往往容易淹没在太阳的光辉中 ， 只能在日出前晨光或者日落后余晖中的低空被观测到 。
彗星离地平线很近 ， 容易受到城市光污染 ， 空气质量 ， 云层雾气等影响 ， 更别说南方总是连绵不断的阴雨天了 。 每当有彗星来临时 ， 最好通过天文网站和天文app等 ， 密切关注彗星在天空中的位置变化和升落时间 ， 规划观测地点和方向 。分页标题#e#
有条件时 ， 还是要去晴天概率高、暗夜条件好、低空大气透明度更好的地区 ， 比如中国西北部的沙漠戈壁或者高原地带 ， 相信肯定能够收获肉眼见彗星的震撼体验 。

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清晨在杭州市区上空现身的C/2020 F3 (NEOWISE)新智彗星 王凯翔 图

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清晨在杭州市区上空现身的C/2020 F3 (NEOWISE)新智彗星 王凯翔 图

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在内蒙古阿拉善沙漠拍摄到的NEOWISE新智彗星 ， 在远离城市的暗夜条件里 ， 彗星极其壮观 ， 两条彗尾清晰可见 朱剑栋 图
彗星的名字是怎么来的呢？通常以最先独立发现它的最多三位观测者的名字命名 ， 这也是为数不多的适合爱好者大展身手并直接获得冠名的领域 。
彗星的编号规则 ， 以C/2020 F3为例 ， C代表周期超过两百年或者非周期彗星 ， 后面的年份、字母和数字则表明了发现的年月和顺序 。 例如C/2020 F3代表的就是2020年3月下旬发现的第三颗彗星 。 P则代表回归周期短于两百年的短周期彗星 。 大名鼎鼎的哈雷彗星的编号就是1P 。
现如今 ， 随着天文望远镜技术的发展 ， 越来越多的大视场巡天项目上线 ， 每隔几天就能把全天拍上一遍 ， 加以图像比对算法的发展 ， 大部分暗弱彗星都无处遁形了 ， 留给爱好者的空间也日渐狭窄 。
例如这次的C/2020 F3 (NEOWISE)新智彗星的名字就以发现它的NASA广域红外巡天卫星的任务“NEOWISE”来命名 。 倘若真的有好运气独立发现了一颗彗星并获得命名 ， 那无疑是非常幸运和酷炫的一件事情了！
有时候 ， 大家还会有这样的疑问：彗星跟流星到底有什么区别呢？它们都是有尾巴的 ， 看照片都傻傻分不清了 。
其实 ， 彗星和流星从表现上来说是完全不一样的两类天体 。 流星是闯入地球大气层的尘埃 ， 在天空中飞快的一闪而过 。 彗星则是在太阳系内穿梭的“脏雪球” ， 直径有几百米到数公里 ， 在天空中 ， 彗星也随地球自转 ， 和其他日月星辰一样东升西落 。
尽管表现不同 ， 但彗星和流星是有相当密切的关系的 。 流星雨的发生正是来自于彗星 。 彗星表面挥发出许多的物质 ， 其中相对较大的尘埃颗粒散布在它的整个运行轨道上 ， 称为流星体 。
如果彗星的轨道和地球轨道正好相交 ， 每当地球闯入彗星留下的这些流星体分布区时 ， 就会有许多流星体进入地球大气层 ， 产生美丽而转瞬即逝的流星现象 ， 称为流星雨 。 一般来说 ， 流星雨的母体都是彗星 ， 例如每年8月准时发生的英仙座流星雨 ， 其彗星母体是斯威夫特-塔特尔（109P/Swift-Tuttle）彗星 。
除了作为夜空中一道靓丽风景线 ， 彗星在科学研究上也是颇具意义 。 正因为它们是太阳系形成之初遗留下的残留物质 ， 是太阳系的“活化石” ， 保留下了重要的信息 ， 通过研究彗星中的物质组成 ， 就可以推测太阳系形成时的元素组成 ， 从而更好地理解太阳系的形成机制 。
彗核富含水冰 ， 近年来 ， 科学家们也在彗尾中观测到了一些有机分子 。 有理论推测 ， 地球上最初的水和有机物就来自彗星 。 彗星或许能让我们理解地球上的生命起源 。 因此 ， 近年来有不少的探测器前往彗星 ， 研究彗星的结构、成分组成 ， 收集彗星物质等 。 期待这些探测器能为我们带来更多的发现 。

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“罗塞塔”号探测器拍摄的67P/丘留莫夫－格拉西缅科彗星（67P/Churyumov–Gerasimenko）图像 ， 可见彗核上物质喷发的喷流 ESA/Rosetta/NAVCAM 图 分页标题#e#

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1986年“乔托号”探测器近距离拍摄的哈雷彗星 ESA 图
哈雷彗星每75到76年回归一次 ， 下一次回归将在2061年7月 ， 到那时 ， 我们肯定能在城市中看到它 。 事实上 ， 哈雷彗星现在仍在奔向轨道远日点的路上 ， 过了2024年之后 ， 它才会向太阳飞来 。 76年 ， 几乎已是人的一生 ， 只有少数非常幸运的人才能目睹哈雷彗星两次 。
彗星成百上千年的轨道周期 ， 放在宇宙的尺度中来看 ， 只是短暂一瞬 ， 而对于人类来说 ， 则是无法触及的遥远未来 。 告别了NEOWISE新智彗星之后 ， 希望我们能够有多一些的机会去欣赏宇宙的壮丽景象 。
（作者王凯翔 ， 系北京大学天体物理专业在读博士生 ， 主要研究方向为室女座星系团内的致密恒星系统 。 同时也是户外运动爱好者 ， 现为北京大学滑雪队双板队长 ， 完成过多场马拉松及百公里极限耐力赛 。 联系我们/投稿邮箱：sjdl_2020@163.com）
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来源：(澎湃新闻)

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