彗星：你需要知道的关于太空“脏雪球”的一切

洛夫乔伊彗星是2011年11月发现的长周期彗星。(图片来源:uux.cn/Jim Miller via Getty Images)
（神秘的彗星地球uux.cn）据美国太空网（黛西·多布里耶维奇）：彗星被定义为大约46亿年前太阳系形成时遗留下来的冻结气体、岩石和尘埃的需知冰体。
它们以高度椭圆形的道的的切轨道绕太阳运行，需要几十万年才能完成。关于根据月球和行星研究所的太空说法，当彗星接近太阳时，脏雪球它会迅速升温，彗星导致固态冰通过一种称为升华的需知过程直接变成气体。气体中含有水蒸气、道的的切一氧化碳、关于二氧化碳和其他微量物质，太空最终被扫入独特的脏雪球彗星尾部。
根据美国宇航局的彗星说法，科学家有时称彗星为脏雪球或雪脏球，需知这取决于它们是否包含更多的冰物质或岩石碎片。
根据美国宇航局的数据，截至2023年1月，目前已知的彗星数量为3743颗。尽管人们认为还有数十亿颗行星在海王星之外的柯伊伯带和远在冥王星之外的奥尔特云中绕着太阳运行。
偶尔，一颗彗星划过内太阳系；有些人定期这样做，有些人每隔几个世纪才做一次。许多人从未见过彗星，但见过的人不会轻易忘记这场天象秀。
最近成为头条新闻的彗星是最近发现的彗星C/2022 E3 (ZTF)，它将于2023年2月1日相对靠近地球，经过2800万英里(4200万公里)以内。这颗引人注目的绿色彗星最后一次出现在我们附近是在5万年前，这使得最后一批人仰望并见证了这位来自外太阳系深处的访客，可能是非常早期的智人或尼安德特人。
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彗星是由什么组成的？
彗星主要由彗核、彗发、氢包层、尘埃和等离子体尾组成。根据欧空局的说法，科学家们分析这些成分，以了解这些冰体的大小和位置。
彗核

67P/Churyumov-Gerasimenko彗星的彗核由Rosetta的OSIRIS窄角相机从177英里(285公里)的距离拍摄。(图片来源:uux.cn/欧空局/罗塞塔OSIRIS团队的MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)
彗核是彗星的固体核心，由冻结的分子组成，包括水、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨以及其他无机和有机分子——尘埃。彗星的核心通常直径约6英里(10公里)或更小。
彗发
随着彗星越来越靠近太阳，彗核表面的冰开始通过升华过程变成气体，在彗星周围形成一层称为彗发的云。据科学网站howstuffworks.com报道，彗发通常比彗核大1000倍。
氢气包层
根据欧空局的说法，围绕彗发的是一个长达620万英里(1000万公里)的氢包层，由氢原子组成。随着彗星越来越靠近太阳，氢包层变得越来越大。
尾部

1997年3月14日拍摄的彗星C/1995 01 Hale-Bopp。在这幅图像中，你可以看到尘埃尾向右移动，而蓝色离子尾指向远离太阳的方向。(图片鸣谢:uux.cn/ESO/E. Slawik)
有两种主要类型的彗尾，尘埃和气体。彗星尾巴是由阳光和太阳风形成的，并且总是指向远离太阳的方向。
随着彗星接近太阳，彗尾变得越来越长，最终可能长达数百万英里。当太阳风将彗发中的小粒子推入一条拉长的弯曲路径时，就形成了尘埃尾。而离子尾由带电的气体分子形成。
当彗星靠近太阳时，我们可以用肉眼看到许多彗星，因为它们的彗发和彗尾反射阳光，甚至因为它们从太阳吸收能量而发光。然而，大多数彗星太小或太暗，没有望远镜是看不见的。
彗星在身后留下一串碎片，可能会导致地球上的流星雨。例如，英仙座流星雨发生在每年的8月9日至13日之间，当时地球穿过斯威夫特-塔特尔彗星的轨道。
彗星与专家的问答
我们向美国里贾纳大学研究太阳系边缘天体的天文学家Samatha Lawler博士询问了一些关于彗星的常见问题。
Samatha Lawler博士是美国里贾纳大学的天文学家，研究太阳系边缘的天体。
萨马塔·劳勒Samatha Lawler博士是美国里贾纳大学的天文学家，研究太阳系边缘的天体。
彗星是由什么组成的？
彗星由一点点岩石、几种不同类型的冰(包括水、二氧化碳、氨和甲烷)和一点点复杂的有机分子组成。它们经常被描述为“肮脏的雪球”，它们的形状和组成总是让我想起冬天结束时城市道路边上古老、肮脏、冰冷的雪。
彗星什么时候可见？
彗星大部分时间都远离太阳，在太阳系非常寒冷的外围，每隔几千年甚至几百万年才会靠近太阳。
当彗星接近太阳时，它们最容易被看到，它们表面的许多不同类型的冰开始升华(从固体变成气体)。这使得彗星从一个小而暗的岩石变成一个巨大的蓬松的气体和尘埃云，这使得用望远镜或者有时甚至只用你的眼睛就能更容易地看到它。随着彗星变得越来越热，它会长出一条长达数百万英里的气体和尘埃尾巴，总是指向远离太阳的方向。
彗星是如何形成的？
彗星是太阳系形成初期遗留下来的小冰块。它们形成于形成八大行星的同一个气体和尘埃盘，但因为它们形成于远离太阳的非常寒冷的地区，所以它们包含了更多的冰。
天文学家仍在测量彗星的成分，并进行计算机模拟，以了解彗星形成的确切位置和方式，但它们很可能形成于我们太阳系的同一个区域，即今天冥王星等柯伊伯带物体的轨道，并在太阳系历史早期巨行星改变位置时分散到巨大的椭圆形轨道上。
彗星从哪里来？
我们偶尔在夜空中看到的彗星通常来自太阳系真正遥远的地方，它们在那里度过了我们大部分的时间。这个区域被称为奥尔特云，它从柯伊伯带延伸到最近的恒星。彗星可以运行到地球和太阳之间距离的几十万倍，然后在长达百万年的轨道上慢慢回到内太阳系。
这些彗星太小太暗，直到它们开始靠近太阳融化时才能被看到，你可能足够幸运，在你的一生中能看到一些明亮的奥尔特云彗星。最著名的彗星，哈雷彗星，在一个更近的轨道上，并且正在迅速变暗，因为它每76年融化一次，失去了大量的挥发性物质。
业余天文爱好者如何看待彗星？
如果你有像样的双筒望远镜或小型望远镜，在夜空的某个地方总会看到一些微弱的彗星。一个伟大的数据库与发现者图表可在in-the-sky.org。下一颗明亮的彗星可能是2024年秋天的Tsuchinshan-ATLAS彗星，但在它接近太阳并开始令人印象深刻地升华之前，我们不会知道它会变得多么明亮。
彗星轨道
天文学家根据彗星围绕太阳运行的时间长短对它们进行分类。短周期彗星大约需要200年或更少的时间完成一个轨道，长周期彗星需要200年以上，单显灵彗星并不局限于太阳，它们的轨道将它们带出太阳系。最近，科学家还在主小行星带发现了彗星——这些主带彗星可能是内侧类地行星的关键水源。
科学家认为，短周期彗星，也称为周期性彗星，来自海王星轨道以外的一个被称为柯伊伯带的盘状冰天体带，与外部行星的引力相互作用将这些天体拖入内部，在那里它们成为活跃的彗星。长周期彗星被认为来自更远的近球形奥尔特云，它被经过的恒星的引力向内抛出。2017年，科学家发现，大型长周期彗星的数量可能比之前想象的多7倍。
一些被称为“掠日者”的彗星直接撞向太阳，或者靠得太近，以至于分裂并蒸发。一些研究人员还担心彗星也可能对地球构成威胁。

智利阿塔卡马沙漠中帕拉纳尔山后面的麦克诺特彗星(彗星C/2006 P1)。这张照片拍摄于2007年1月。麦克诺特彗星是自1965年以来看到的最亮的彗星，在某些地方，它甚至可以在白天用肉眼看到！(图片来源:uux.cn/S. Deiries/ESO)
彗星是如何得名的？
彗星通常以其发现者的名字命名。例如，苏梅克-列维9号彗星得名于它是尤金、卡罗琳·舒梅克和大卫·列维发现的第九颗短周期彗星。航天器被证明在发现彗星方面也非常有效，因此许多彗星的名字都包含了诸如SOHO或WISE等任务的名称。
有史以来最大的流星风暴
在古代，彗星激发了人们的敬畏和警惕，“长毛星”看起来像火焰剑，不可预测地出现在天空中。通常，彗星似乎是厄运的预兆——已知的最古老的神话，巴比伦的“吉尔伽美什史诗”，描述了彗星到来时的火、硫磺和洪水，罗马皇帝尼禄通过处决所有可能的王位继承人，将自己从“彗星的诅咒”中拯救出来。这种恐惧不仅仅局限于遥远的过去——1910年，芝加哥的人们封住了窗户，以保护自己免受他们认为是彗星有毒尾巴的伤害。
几个世纪以来，科学家们认为彗星在地球的大气层中运行，但在1577年，丹麦天文学家第谷·布拉尼的观测显示，彗星实际上运行到了月球以外的地方。艾萨克·牛顿后来发现彗星以椭圆、卵形轨道绕太阳运行，并正确预测它们可以一次又一次地返回。
几个世纪以来，中国天文学家对彗星进行了广泛的记录，包括至少可以追溯到公元前240年的哈雷彗星观测，以及为后来的天文学家提供了宝贵资源的历史记录。
彗星任务
一些任务已经冒险去彗星。
美国宇航局的深度撞击项目在2005年将一个撞击器撞上了坦普尔1号彗星，并记录下了这场戏剧性的爆炸，揭示了原子核的内部组成和结构。该飞行任务还包括一次飞越哈特利2号彗星，并在一次延长的飞行任务中对加拉德彗星进行遥感。

坦普尔1 67秒后，美国国家航空航天局的深度撞击的撞击器飞船撞上了彗星。这幅图像是由任务中的飞行器上的高分辨率相机拍摄的。(图片来源:uux.cn/美国宇航局/JPL加州理工学院/UMD)
2009年，美国国家航空航天局宣布，星尘号任务期间从怀尔德2号彗星返回的样本揭示了生命的基石——甘氨酸。这是第一次在彗星中发现氨基酸。
2014年，欧洲航天局的罗塞塔飞船进入了67P/Churyumov-Gerasimenko彗星周围的轨道。菲莱着陆器于2014年11月12日着陆。在罗塞塔任务的众多发现中，第一次探测到彗星表面的有机分子；彗星67P/丘留莫夫-格拉西缅科的一首怪歌；这颗彗星奇怪的形状可能是由于它旋转分开，或者是两颗彗星融合在一起的结果；事实上，彗星可能拥有坚硬、酥脆的外部和冰冷但柔软的内部，就像油炸冰淇淋一样。2016年9月30日，罗塞塔号故意在彗星上着陆，结束了它的使命。
2019年6月19日，欧空局选择彗星拦截器任务作为最后一次“fast”或F级任务。这项新任务将在一颗尚未发现的彗星进入内太阳系时对其进行拦截。该任务由三个航天器组成，它们将从不同角度捕捉彗星的快照，创建该物体的3D轮廓，并描述其表面、成分、形状和结构。彗星拦截器将于2029年发射。
著名的彗星
哈雷彗星可能是世界上最著名的彗星，甚至在记载1066年黑斯廷斯战役的贝叶挂毯中也有描绘。当它靠近太阳时，大约每隔75年肉眼就能看到它。当哈雷彗星在1986年靠近地球时，五个航天器飞过它并收集了前所未有的细节，足够接近以研究它的核心，它通常被彗星的彗发所掩盖。
这颗大致呈土豆形状、9英里长(15公里)的彗星包含等量的冰和尘埃，其中约80%的冰由水组成，约15%由冻结的一氧化碳组成。研究人员认为其他彗星在化学成分上与哈雷彗星相似。哈雷彗星的彗核出乎意料地呈深黑色——它的表面，或许还有其他大多数表面，显然被覆盖在大部分冰上的黑色尘埃外壳所覆盖，只有当外壳中的孔洞将冰暴露在阳光下时，它才会释放气体。
1994年，苏梅克-利维9号彗星与木星发生了壮观的碰撞，这颗巨大行星的引力将彗星撕裂，造成至少21次可见的撞击。最大的一次碰撞产生了一个火球，上升到木星云顶上方约1800英里(3000公里)处，以及一个直径超过7460英里(12000公里)的巨大黑斑——大约相当于地球的大小——据估计，爆炸的力量相当于6000千兆吨TNT。

哈勃太空望远镜于1994年5月17日拍摄到了舒梅克-列维9号彗星的碎片。这些碎片于1994年7月撞击了木星。(图片来源:uux.cn/NASA/ESA/H. Weaver和E. Smith (STSci))
一颗高度可见的彗星是海尔-波普彗星，它在1997年出现在距离地球1.22亿英里(1.97亿公里)的地方。它异常巨大的核心释放出大量的尘埃和气体——估计直径约为18至25英里(30至40公里)——肉眼看起来很亮。
ISON彗星预计将在2013年进行一场壮观的表演。然而，太阳食草动物在与太阳的近距离接触中没有幸存下来，并于同年12月被摧毁。
2021年，科学家发现了有史以来最大的彗星。彗星C/2014 UN271或Bernardinelli-Bernstein以其发现者宾夕法尼亚大学研究生Pedro Bernardinelli和天文学家Gary Bernstein的名字命名，于6月23日被正式指定为彗星。天文学家估计这个冰体的直径为62英里至124英里(100公里至200公里)，比典型的彗星宽10倍左右。这颗彗星将在2031年最接近我们的星球，但即使在那时也将保持相当的距离。

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