彗星課程

                                                      1997.3.26
                                                     by 電97 承傑
一.彗星在歷史上的地位及傳說
   1.西元前466年,彗星出現,雅典和斯巴達發生戰爭
   2.西元前239年,彗星出現,中國值秦始皇時代,不久便戰亂,旱災,飢荒連年
   3.西元66年,以色列滅亡的前四年,彗星出現
   4.西元1456年出現哈雷彗星,土耳其佔領君士坦丁堡
   5.西元1910年出現哈雷彗星,1914年爆發第一次世界大戰

二.彗星的軌道
   大部份為拋物線,少數為雙曲線或橢圓.一般依週期的長短分為長週期彗星(週期
   大於200年)和短週期彗星(週期小於200年).前者的軌道面和黃道面的夾角不定,
   像Hale-Bopp的角度為89度;後者的軌道面則多和黃道面在同一平面上.

   彗星的命名
   1994年8月,國際天文聯合會(IAU,International Astronomical Union),修改
   彗星命名規則,自1995年開始使用,內容簡述如下:
   1.命名包括年份,大寫英文字母(用以標示彗星被發現的時間,半個月為單位,
     I及Z摒除不用),阿拉伯數字(用以標示在該半個月內發現的先後)
   2.之前加上P/表週期性彗星(週期<200年),加C/表非週期彗星,加D/表己消失的
     週期彗星,加X/表無法算出有意義的軌道
   Example: Hale-Bopp彗為 C/1995 O1;百武彗星為C/1996 B2

三.結構
   惠伯(Fred L.Whipple)髒雪球模型(Icy Conglomerate model):1950年提出,
   認為彗星像一個髒的雪球,雪和沙石混於其中.當雪球接近熱源時,雪便蒸發,
   冰雪和沙石四散而出.
   彗核(nucleus):不規則狀,直徑約為數公里至數十公里,易受外界影響而碎裂,
                 成份為冰雪,沙石.
   彗髮(coma):由氣體及塵埃構成,包圍在彗核的周圍,直徑約從10萬至百萬公里,
              在接近太陽至3AU時,氣體向四周噴出,夾帶著塵埃,形成遠大於彗
              核的彗髮.包括許多中性的原子及分子,如:H,OH,NH,NH2,HCN,CH3,CN,
              CS,S,O,CO,C,C2,C3以及若干的鈉和鐵.
   氫氣雲(hydrogen cloud):1970年發現若干彗星有被龐大的氫氣雲包圍之現象,
                          範圍約數百萬公里(比太陽還大);當彗星接近太陽時
                          ,每秒有10的29次方個氫原子產生.由於彗星的冰核流
                          速遠比上述的產生速率,故該氫原子必另有其它的來
                          源,應該是OH成份受到陽光的照射而解離.
   彗尾(tails):包含兩部分
   塵埃尾(dust tail):呈黃色,因其反射太陽光之故,弧狀,106次方~107公里長
                     粒子10-6次方大小
   離子尾(ion tail or plasma tail):呈藍色,直線,108次方公里長,成分有CO+,OH+
                                CH+,CN+等.這些離子之所以存在乃是離子尾近乎
                                真空之故.

四.彗星的來源
   長週期彗星:歐特雲假說(Oort Cloud Theory)

        在 1950年，荷蘭的天文學家歐特(Jan Oort)提出在距離太陽 30,000
        AU到一光年之間的球殼狀地帶，有數以萬億計的彗星存在，這些彗星是
        太陽系形成時的殘留物。有些歐特彗星偶而受到 "路過"的星體的影響
        ，或彼此間的碰撞，離開了原來的軌道。大多數的離軌彗星，從未進入
        用大型望遠鏡可偵測的距離。只有少數彗星，以各式各樣的軌道進入內
        太陽系。根據動力學家衛斯曼(Paul Weissman)推測,歐特雲含有超過10
        12次方以上的彗星,其總質量約為地球的25倍.不過到目前為止，歐特雲理
        論僅是假設，尚無直接的觀測證據。

   短週期彗星:柯伊伯帶 (Kuiper Belt)：歐特雲理論無法合理解答短週期彗星的起源。

        1951年，美國天文學家柯伊伯(Gerard Kuiper)提議在距離太陽 30到 100
        AU之間有一柯伊伯帶，帶上有許多繞行太陽的冰體，這些冰體的軌道面與行
        星相似，偶而有些柯伊伯帶物體受到外行星的重力擾動與牽引，而
        向太陽的方向運行，在越過海王星的軌道時，更進一步受海王星重
        力的影響，而進入內太陽系成為短週期彗星。

        天文學家 David Jewitt與 Jane Luu自 1988年起，以能偵測極昏暗物體的
        靈敏度電子攝影機，尋找柯伊伯帶物體。他們在 1992年找到第一個
        這 類物體，其距太陽的平均距離為 43AU，而公轉的週
        期為 291年。自 1992年至 1996年四月為止，陸續又發現了 30多個 柯伊
        帶物體.


五.Hale-Boop(C/1995 O1)的運行資料
   1.發現:1995年7月23日凌晨,美國新墨西哥州的業餘天文學家海爾(Alan Hale),
     以16吋反射鏡對準人馬座的M70,發現模糊光影.幾乎在同一時間,亞利桑那州
     的波普(Thomas Bopp)也發現.
   2.震撼:此顆彗星異常活躍;因其還遠在木星和土星軌道之間距太陽7A.U.之處即被
     發現,是哈雷彗星在相同距離的1000倍亮.推測其彗核直徑約有40~50公里長;哈雷
     彗星則只有8~16公里.
   3.週期:為長週期彗星,週期在3000年以上.
   4.近地點在3月22日;近日點在4月1日.
   5.光度:最亮可達-1.8等,但此為積分值.
   6.觀測:利用運行軌跡圖和星座盤找出彗星出現的時間及方位,選定地勢較高光
     害少的地方(注意避免月光的影響),以肉眼或雙筒望遠鏡的輔助進行觀測.

六.彗星對人類的影響
   彗星可能是自太陽系形成之始就存在的,研究彗星的起源,成份,也間接為太陽系的
   起源理論提供了不少資料.

   從蘇梅克-李維(Shoemaker-Levy)九號彗星撞擊木星事件思考人類的未來
   1.發現:1993年 3月25日地質學家Eugene Shoemaker及其妻子及和英國的David
     Levy在加州帕洛瑪山 (Palomar)上發現.
   2.撞擊:1994年7月16日至7月22日,為期一週.
   3.經過:20顆彗星碎片,直徑較小的在300~500公尺,較大的則在1~1.5公里,以時速
     20萬公里的時速衝撞木星.考慮一顆直徑一公里的隕石以如此的速度撞擊,其威
     力相當於2500億噸的黃色炸藥,或是1200萬顆廣島原子彈的威力! My God!!
   4.沒想到在廣大稀薄的宇宙中,百武彗星也曾在去年(近地點日期:1996年3月25日)
     和地球"擦身而過",近地點的距離僅0.1AU(約1400萬公里),不禁令天文學家捏了
     一把冷汗!