Gadget

目前仍無法透過加密連線提供此內容。

2013年5月21日

彗星

在今年二至三月, 各位天文愛好者或許聽過那時候有一顆名叫泛星的彗星(C/2011 L4 Pan-STARRS)並對它很感興趣吧!究竟那看上去金黃色的小球是一顆甚麼東西呢?究竟它是怎樣形成?它會為地球帶來甚麼呢?現在讓我為你把問題逐一解答吧!


圖片來源:Daniel Yim Wing Chun (AC49 Steward)


以上的圖片就是泛星彗星, 它在3月5日最接近地面, 在地球1.1天文單位外掠過(1天文單位=地球與太陽的平均距離) 可惜香港觀測條件並不理想,彗星在日落後距地平線不足10度,加上天氣不太好,所以較難觀測。

那有「尾巴」東西是甚麼呢?


圖片來源: http://aeea.nmns.edu.tw


彗星是由冰塊、塵埃及氣體組成。從結構上來說它大致上由彗核、彗髮及彗尾組成。我們可稱彗髮和被包著的彗核為彗頭。有些彗尾很長而且相當光亮,是彗星最顯眼的部分。

如果我們把彗星放大來看,便可清楚看見彗星美麗的結構(看下圖):




這些美麗的彗星是怎麼組成的呢?


圖片來源: Wikipedia

它們本身的直徑的範圍從數百米到數十公里不等。當彗星接近太陽時,太陽的熱力會蒸發彗核內的冰塊,形成煙霧狀的氣體包圍著彗核而形成彗髮。彗尾通常包括直長的「離子尾」(gas tail)和彎曲的「塵埃尾」(dust tail)。

離子尾:長而直,它是由電漿物質構成,易受太陽風的影響。太陽光照射離子尾時,受到很強的散射。紅光有小角度的散射,大部份散射是透過離子尾。而藍光受到大角度的散射,與陽光原進行方向反向,所以離子尾的顏色是淺藍色的。這與晴空為何是藍色的理由完全相同。彗星的彗尾永遠背向太陽,彗尾的形狀隨時都有變化。

塵埃尾:瀰散而彎曲, 是由塵埃物質構成,物質顆粒較大,受太陽風的影響較小。這些塵埃顆粒反射陽光形成了塵埃尾, 塵埃尾中的塵粒會受到太陽重力場的影響而略偏向太陽,這正是塵埃尾並非恰在彗星與太陽的反側,而略彎向太陽的原因。彗尾的長度可以相差很大,有些彗尾很短。

現在我們知道那 「尾巴」和發光點怎樣形成, 但最初的時候彗星是在甚麼地方形成的呢?彗星的形成大體上有兩種看法。

第一個說法就要從太陽系的形成談起了。太陽系的前身,是氣體與塵埃所組成的一大團雲氣,其半徑約15萬個天文單位 , 在46億年前,這團雲氣或許受到超新星爆炸震波的壓縮,開始緩慢旋轉與陷縮成盤狀,圓盤的中心是年輕的太陽。


圖片來源: Nature of the universe

盤面的雲氣顆粒相互碰撞,有相當比率的物質凝結成為行星與它們的衛星,另有部份殘存的雲氣物質凝結成彗星。太陽系形成後的四十多億年中,靠近太陽系中心區域的彗星,或與太陽、行星和衛星相撞,或受太陽輻射的蒸發已消失,我們現在所見的彗星應來自太陽系的邊緣。

所以現在廣為天文學家所接受的理論認為,太陽系大家族包括八大行星與外圍的奧爾特雲與柯伊伯帶。首先解釋何謂彗星週期。彗星週期是彗星沿著自己的軌道繞太陽公轉一圈的時間。一般將彗星分成長週期彗星(long-periodic comet)與短週期彗星(short-periodic comet)。週期少於200年者為短週期彗星,此類彗星的軌道大多與太陽系同一平面。而長週期彗星的軌道與太陽系面的夾角,可為任意角度。長週期彗星可能來至奧爾特雲而短週期彗星可能來自柯伊伯帶。

奧爾特雲理論:在1950年,荷蘭的天文學家Jan Oort提出在距離太陽30,000 天文單位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。有些彗星偶爾受到"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。 不過到目前為止,奧爾特雲理論僅是假設,尚無直接的觀測證據。 柯伊伯帶: 奧爾特雲理論可以合理的解釋,長週期彗星的來源和這些彗星與黃道面(太陽在天球上的軌道平面)夾角的隨意性。但短週期彗星的軌道在太陽系行星的軌道面上,奧爾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Gerard Kuiper提議在距離太陽30到100天文單位之間有一柯伊伯帶 (或稱為凱伯帶) ,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,偶爾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。


彗星還會為我們帶來甚麼天文現象?

由彗星蒸發出來的彗星物質,顆粒較大者散佈在彗星的軌道上,並循彗星繞太陽的軌道繼續運行。當地球越過這些彗星的軌道時,彗星粒子(流星體)受大氣層影響,進入地球大氣層焚毀發出光芒,構成流星雨的現象。(見下圖)


圖片來源: Journal of Earth Science


流星雨

 

錯過了2013年年頭的泛星彗星嗎? 不要緊,今年大約十一月將可觀測一顆光度可媲美月亮,將是人類史上有觀測紀錄以來,最亮的「光科網」彗星(C/2012 S1 ISON) 。屆時可以與我們天文學會一起追星,一起親眼見證它在天空閃耀的時刻。


Written by Kernel Ng

沒有留言:

發佈留言