彗星科学的历史时刻

计划，带他出去观看天象。三年之后，她又让他亲眼目睹了一次月食。这些天空景象点燃了开普勒对天文学毕生的热情，从而创造了伟大的业绩。

开普勒于1620年刊印了《论彗星》，在这本书里，他指出彗星的尾巴总是背着太阳，并且说那是由于太阳的光线驱动彗星头部的物质所形成的。这样他便在两个半世纪前预言了辐射压。但是他仍然相信彗星在太阳系里循直线运动。

1705年的预言

英国科学家牛顿开辟了彗星研究的新篇章。牛顿在出版于1685年的巨著《自然哲学的数学原理》里证明了1680年的彗星与行星一样，是受太阳引力驱动的天体，但是在非常扁长的轨道上运行，这个轨道伸展到当时已知的最远行星土星的轨道之外。牛顿搜集了从1337年以来24颗彗星的观测资料，交给他的朋友、天文学家哈雷进行分析。

哈雷以万有引力定律为理论基础，推算了这些彗星的轨道。发现1531年、1607年和1682年出现的3颗彗星的轨道相当一致，他断言：“那是一颗周期彗星，它每76年回归一次。”1705年，哈雷发表了《彗星天文学概论》一书，书中预言这颗彗星将于1758年再度回归。在哈雷逝世16年以后，这颗彗星果然如期而至，映照天穹。于是人们以哈雷命名这颗彗星，以示对这位杰出天文学家的永久纪念。

哈雷对彗星的预言证实了万有引力定律的正确性，也激发了当时天文学家对彗星的兴趣，他们不再消极地等待彗星的出现，而是系统地开始寻找，从此彗星天文学成了天文学的一个重要分支。

18世纪末的彗星猎手

法国天文学家梅西叶（1730年～1817年）是系统地寻找彗星的第一人，他在长期工作里发现了21颗彗星，观测了46颗彗星。当时，在望远镜视场里，彗星与被称为“星云”（其中既有现代天文学所称的星云，也有星系）的天体都呈现为模糊的视面。梅西叶为了把可能是新发现的彗星与这些“星云”区别开，编制了一个包含103个“星云”的列表（后经他人扩充为110颗），即著名的《梅西叶星表》。后来，著名英国天文学家威廉赫歇尔的妹妹卡罗琳赫歇尔（1750年～1848年）发现了8颗新彗星。在她的故居纪念馆的碑铭上，她被誉为“彗星猎手”。

1818年，一颗暗彗星为法国人庞斯（J.L.Pons，1761年～1831年）所发现。庞斯原是马赛天文台的工友，后来成为一位著名的彗星发现者，总共发现了36颗彗星。1818年所发现的这颗就是在彗星研究史上大名鼎鼎的恩克彗星。

1949年的“脏雪球”模型

德国天文学家恩克计算了这颗暗彗星的轨道，惊异地发现它的周期很短——只有3.3年。他把这颗彗星与1786年、1792年和1805年观测到的3颗彗星相比较，证明是同一颗，从而说明他的结论是正确的。于是恩克预言这颗彗星将于1822年回归，届时果然应验了。这是彗星回归预测成功的第二个例子，更揭示了彗星中有短周期的一个新族。

稍后在19世纪中叶的1858年、1861年、1862年和1863年，相继有几颗大彗星过近日点，激发了人们对彗星研究的兴趣。人们发现了彗星的无害性，这改变了彗星有害的传统观念。而且人们还从这几颗彗星发现了彗星与流星雨的关系。

至于彗核结构的理论，现在比较公认的是1949年美国天文学家惠普尔（F.L.Whipple）通过对恩克彗星的研究所提出的“冰冻团块模型”，俗称“脏雪球”模型。19世纪对恩克彗星回归的多次观测发现，它的运动有加速现象，每个回归周期比上次缩短2.5小时。但是到了1868年，人们发现这一缩短速率在逐步减小（20世纪中叶每次只缩短几分钟）。惠普尔提出，彗核是一团冰冻的“脏雪球”，每次回归时都会由于太阳辐射而喷射出大量气体，产生“火箭效应”，从而解决了恩克彗星的运动周期问题。从上世纪80年代以来开展的空间彗星探测证实了这个模型的正确性。

1932年，一位爱沙尼亚天文学家首先提出彗星都来自太阳系边缘的一块“云”。这是彗星大本营概念的最早描述。1950年，荷兰天文学家奥尔特发现许多长周期彗星的远日点位于0.8光年至2.4光年之间，于是提出了“奥尔特云”的假说，认为这个区域就是长周期彗星的大本营。目前估计，奥尔特云内的彗星数量大约有10¹¹个。尽管有这么多小天体，但是奥尔特云的范围太大了，相邻两个彗星之间的距离可能有好几千万千米之遥，相当于内太阳系中两颗行星轨道之间的距离。

人们通常将回归周期在200年以上的彗星称为长周期彗星，200年以下的为短周期彗星。短周期彗星带来了一个难题：它们频繁接近太阳，每次都会损失很多质量，因此寿命有限，早应在太阳系漫长的演化史中消失殆尽。但是直至今日仍然存在许多短周期彗星。为了解决这个矛盾，1980年乌拉圭天文学家费尔南德斯援引1951年美国天文学家柯伊伯的理论，提出在海王星之外，存在一个小天体带，不断补充着短周期彗星。这个理论与太阳系演化的理论相结合，就诞生了柯伊伯带假说。20世纪末，随着大量外海王星小天体的发现，这个小天体带的存在得到了证实，被命名为柯伊伯带。

“脏雪球”模型、奥尔特云假说和柯伊伯带理论，就是当代彗星科学的几个主要支点。

1970年开启彗星的空间探测

TSK彗星（Tago—Sato—Kosaka彗星）开启了彗星科学的航天时代。1970年1月14日，美国威斯康辛大学的科学家用OAO-22星对TSK彗星进行了紫外观测，首次在彗星上发现了包围彗核的天然氢原子云和羟基离子云。这次观测的成功立即促成了对Bennett彗星的航天观测。

1973年的科胡特克彗星被誉为“航天时代的科学彗星”。全球天文学家组织了国际联测，在这次联测中首次发现彗星射电、首次发现彗尾中的多种复杂有机分子、首次发现彗核周围的冰粒晕、首次发现水离子……

航天器在这次联测中立下殊勋：它们看到了氢原子云，特别是正飞赴水星与金星途中的“水手”10号发现该彗星的氢原子云延伸达几千万千米。美国“天空实验室”上的宇航员吉布森通过此次观测，成为世界上第一个在外太空直接看到彗星的人，他还看到了逆向尘埃彗尾。

1981年，美国海军的科学家在处理1979年8月至9月用P78—1卫星的日冕仪拍摄的图像时，发现有一颗彗星冲入日冕仪挡板的遮挡范围后就再未出现，据判断，它已经坠向日面，粉身碎骨。这是首次发现彗星撞日现象。

如今，有许多天文爱好者通过SOHO等空间探测器的日冕仪图像搜索掠日彗星，成功者中也不乏中国的爱好者。

1986年的“哈雷舰队”

1986年，人类的“老朋友”哈雷彗星再度回归。美国、苏联、欧洲和日本为观测它而发射了多个空间探测器。其中欧洲空间局的“乔托”号、苏联的“维加”1号和2号、日本的“彗星”号和“先驱”号展开联合行动，有的负责远距离观测，有的负责数据中转，有的负责彗核定位，有的负责近距成像，被天文爱好者戏称为“哈雷舰队”。美国1978年发射的“国际彗星探险者”号（ICE）也参与了“哈雷舰队”的行动，它在前一年的9月11日刚刚穿越了Giacobini-Zinner彗星的彗尾。

“乔托”号是“哈雷舰队”的尖兵，1986年3月14日它以596千米的距离、冒着彗星粒子的枪林弹雨从彗核附近通过，首次传回了哈雷彗星的近距图像。交会的途中险情不断，至少两次遭受严重撞击。第一次撞击导致“乔托”号的自转轴偏移，天线无法指向地球，并毁坏了部分仪器。经过32分钟的艰难调整，才得以继续收集数据。第二次撞击击毁了彩色相机，幸运的是，“乔托”号这时已经完成了与彗核的交会并传回了图像。

1994年，发生了彗星撞击木星的罕见天象，“伽利略”号探测器获取了丰富的数据。2005年7月4日，美国宇航局策划了一次对“坦普尔”1号彗星的撞击行动，也带来了许多有趣的发现。

随着科技的进步，人类与彗星的科学故事还远未结束，彗星科学还会谱写出什么样的新篇章呢？

推荐访问:彗星 时刻 科学 历史