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第九章彗星（第1页）

第九章彗星

流浪汉的假说

彗星是宇宙天体中的“流浪汉”，它不是每年每天都能见到的天体，彗星分周期彗星和非周期彗星两种，即使是周期彗星的周期也不一定，有的几年回归一次，有的几十年回归一次，有的上百年和上千年回归一次。还有的非周期彗星是一去不复返。周期彗星的运行轨迹多是椭圆形和抛物线状；而非周期彗星的轨迹是开放形和双曲线状。这种运行轨道是受天体间万有引力作用所至。在行星的摄动下，有的周期彗星变为非周期彗星；反之，有的非周期彗星也可变为周期彗星。

如果彗星的寿命真的十分短暂，而且它们的命运只能是四分五裂，形成大量的宇宙尘埃而最终步入消亡，那为什么直至今日，仍有大量的彗星遨游于天际中呢?为什么在太阳系形成至今的46亿年的漫长岁月里，彗星仍未消失殆尽呢?上述问题的答案只可能有两个：其一，彗星形成的速度与其消亡的速度是同样迅速的；其二，宇宙中的彗星实在太多了，即使在46亿年后的今天仍未全部消失。不过第一种可能性成立的理由并不充分，因为天文学家们至今也未能发现彗星仍在形成的证据。

看来，我们只能从第二种可能性人手，丹麦天文学家詹·汉德瑞克-奥特于1950年指出：当太阳系形成之时，由于它的中心产生的引力无法充分束缚其最外部大量的宇宙尘埃和气体星云等原始物质。因此这些物质并未能形成整个聚合过程中产物的一部分，在这种聚合过程的初期，上述物质仍处于原始位置，并因受到的压迫较轻而形成1000亿块左右的冰态物质。这种云系虽然远离行星系，但仍受太阳吸引力的控制，人们称之为“奥特云”。至今还没人见过这些云系，但到目前为止，这仅仅解释了彗星现在存在的原因。

很显然，彗星可能存在于上述云系中，这些彗星以极缓慢而固定的速度绕太阳旋转，其运行周期达数百万年，不过，在某种时候，由于彼此间的碰撞或其他恒星的吸引，彗星的运行将发生改变。在某些情况下，其公转速度加快，此时，公转轨道半径必将加大，并最终永远脱离太阳系；反之，公转速度也可能减缓，此时，彗星将向太阳系中心靠拢。在这种情况下，彗星将以一种极为绚丽的形象出现于地球上空，从此它将以新轨迹运行（除非这一轨迹再次因星体间的碰撞而改变），并最终步人消亡。

奥特断定在太阳系存在的岁月里，有20％的彗星已经飘逸到太阳系以外或已坠人太阳而消亡了，不过，仍将有80％的彗星以其原有的姿态遨游于太空之中。

彗星起源的第二种假说认为，彗星来自太阳系边缘彗星带。

这种学说认为太阳系边缘有个彗星带，那里大约有100亿颗彗星，它们可能是在50亿年前在天王星、海王星和冥王星形成时剩下的物质云形成的，并定期地向太阳系内部飞来。

当它们从大行星附近飞过时，由于行星引力作用，轨道受到摄动，于是轨道变成椭圆形，成了周期彗星。因此，它也就成为太阳系的固定成员了。如哈雷彗星，它就是椭圆形轨道，周期为76年，周期性地回归太阳系。这种说法实际上是“俘获”说。

第三种假说认为，彗星可能来自木星喷发物。

这种假说认为大多数周期彗星的轨道远日点都在离木星轨道不远处，由此可推测彗星很可能是由木星内部向外喷发一些物质而形成的。彗星的化学成分确实也与木星大气成分相近，这一点支持了喷发说。要想喷发，必须达到60千米秒的速度才可能使喷发物摆脱木星引力而飞向太阳系的轨道。但这一速度对木星上的温度来说，又似乎很困难。所以此假说是否站得住脚，还待更多证据来证实。

还有一种更离奇的学说认为太阳有一颗姐妹星，叫复仇星。复仇星在绕太阳旋转的轨道上周期性地把致命的彗星释放到地球上，使地球上扬起弥漫持久的尘埃，环境发生剧烈变动，以致使生物从地球上消亡。每隔2600万年复仇星离太阳最近时，引力使彗星从奥尔特云中飞出，其中一部分便飞到地球大气层来。至于复仇星的来历，有人认为它与太阳同期形成；有人认为它是后来被太阳俘获的。当它闯入太阳系时，可能挤走了某颗行星，并由于摄动力而引起地球上的一场大浩劫。至于复仇星是否存在?它是一颗恒星还是一颗行星?还是一颗黑星（黑洞）?到目前还一无所知，什么也没观测到。所以关于彗星来源问题，目前仍处于假说研究证实阶段，最后打开彗星之谜的金钥匙还没有拿到手。

哈雷彗星

哈雷彗星每靠近地球时，地球上就出现神奇的彗星蛋，令人百思不解。

1682年，哈雷彗星对地球进行周期性的“访问”时，在德国的马尔堡，有只母鸡生下一个异乎寻常的蛋——蛋壳上布满星辰花纹。1758年，英国霍伊克附近乡村的一只母鸡生下一个蛋壳上清晰地描有彗星图案的蛋。1834年，哈雷彗星再次在苍穹出现，希腊科扎尼一个名叫齐西斯·卡拉齐斯的人家里，有只母鸡生下一个蛋，壳上有彗星图。他把它献给国家，得到了一笔不小的奖励。

1910年5月17日，当哈雷彗星重新装饰天空时，法国人诧异地获悉，一名叫阿伊德·布莉亚尔的妇女养的母鸡也生下一个蛋壳上绘有彗星图案的怪蛋，图案犹如雕刻，任你擦拭都不改变。

为了得到1986年的彗星蛋，早在1950年，苏联科学家便在国内联系了数以万计的农户；法国、美国、意大利、瑞典、波兰、匈牙利、西班牙等二十多个国家也建立了类似的调查网络。现在，调查结果已揭晓：1986年，意大利博尔戈的一户居民家里的母鸡生下一个彗星蛋，母鸡的主人意大利人伊塔洛·托洛埃因此暴富。为什么天空出现哈雷彗星时，地球上就出现蛋壳上描有哈雷彗星的鸡蛋呢?这个谜尚待解开，作为研究彗星的资料，被认为与免疫系统的效应原则，甚至和生物进化有关。

彗星与地球

在1994年发生的“苏梅克一利维9号”彗星碰撞木星的事件，引起了全世界科学家、政府领导人甚至平民百姓的关注。

这颗彗星闯入离木星很近的地方，被木星的潮汐作用撕裂为21块碎片。天文学家预告“苏梅克一利维9号”彗星的碎片处在一条最后要和木星碰撞的轨道上，1994年7月下半月，这些碎片将陆续和木星相碰撞。正如预告的那样，1994年7月17日至21日，这颗彗星的21块碎片一块接一块地撞到木星表面。21块碎片中最大的一块直径约3．5千米，相撞时产生的烈焰高达1600千米。碰撞之后，在木星上留下的黑斑比地球还大。撞击所产生的能量相当于3亿颗原子弹，所发出的红外辐射极其强烈。人们以极大热情关注这一宇宙碰撞事件的整个过程。同时，人们也在思考：我们的地球是否也有可能受到彗星的袭击?当然，彗星和地球相撞的机会要比彗星和木星相撞的机会少很多。然而，也不是一点可能性都没有。

今天，天文学家比以往更加重视对彗星的研究了。

扫帚星

彗星，俗称扫帚星，出现时总是以它那拖着长长尾巴的特有外形吸引着人们的注意。在古代，它往往被视作不祥之物而给人以恐惧感。尽管人们对彗星已有几个世纪的科学观测历史，但认识还是很不足的。从体积上讲，彗星堪称太阳系中的庞然大物。彗星的彗发大过太阳，彗尾则更可长达3亿千米。

然而这一切都是彗星运动到离太阳较近时在太阳光作用下从彗核发展而来的。因此，彗星又是太阳系中最为活跃的成员。

彗核太小了，地球上即使用大望远镜也观测不N‘o人们只是间接地猜测有彗核存在，并估计它的性质和大小。

那么彗核究竟是什么呢?一个世纪之前，纽顿认为彗星是一大团固体粒子，它们在相似的轨道上独立地绕太阳公转。这团粒子的中心密集区即成为弥漫的彗核，但核并不是一个整体。这就是最早的彗核沙砾模型。这类模型认为固体微粒是在太阳系外形成的，因而有星际物质成分。但各种沙砾模型的具体内容又有所不同。1953年，英国科学家里特顿在他的《彗星及其起源》一书中主张彗星是松散的粒子群，粒子间无引力束缚。而利奇特则在1963年他的《彗星本质》一书中认为彗星虽是较松散的粒子群，但粒子问有引力束缚。沙砾模型可以很自然地解释彗星的分裂以及形成流星群等观测事实。

另一种观点认为彗星具有致密彗核。这种看法上一世纪就有了，但直到1950年美国科学家惠伯才使这种观点有了重大的发展。他认为沙砾模型不能解释有关彗星的许多观测事实，如轨道长期变化，彗星爆发以及大彗星的气体尘埃比。

惠伯的致密核模型认为彗核是由冰冻的母分子和尘埃微粒混杂组成的整块团状物质，称为“脏雪球”。这种模型可以解释彗星的多种观测特征，在惠伯之后又得到很大发展，但长期以来始终没有直接的观测证据。

1985年至1986年哈雷彗星回归期间，有5艘飞船到达彗星附近进行实地探测。根据探测结果，哈雷彗星的彗核并不是惠伯认为的那种简单“脏雪球”。这首先表现在外形不是一个球，而是呈长条形。彗核外表面极不规则，看上去像是由许多碎片组成的冰砾堆。表面粗糙，颜色极黑，如天鹅绒。彗核内物质的分布是不均匀的，最外部是由非挥发性物质构成的多孔表面层。因此当彗星接近太阳，外表温度高达30～130℃时，表面层之内仍可以有冰存在，温度低于-70℃。这一结构使彗核大部分表面不呈现较为均匀的气体升华现象。只是当阳光热量通过表面层传到内部并使冰升华时，蒸汽才能穿过表面层逸出，成为喷流等彗核活动现象。因而，外部看来只有小部分彗核表面是活动的，喷流呈离散状分布，而不是从整个表面向外发出。核的不规则外形本身就表明了冰不是在一段较长时间内从包壳下部持续地通过升华释放出来，因而核的内部结构也不会均匀。

这种带有外壳的复杂脏雪球模型为许多人所接受。但这毕竟只是对哈雷彗星单一样品的研究结果，而且严格说来许多内容还是间接推测出来的，以能说明用惠伯的简单均匀结构脏雪球模型所不能很好解释的一些观测现象。有些人，比如上面提到的里特顿，长期以来仍坚持他的沙砾模型。其他彗星的彗核又怎么样呢?如果有朝一日能直接从彗核上或深入彗核内部取一些样品来分析又会得出什么结果?这些只能留待以后的进一步研究来取得正确答案了。

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