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2024-07-14 12:49| 来源: 网络整理| 查看: 265

实际观测中,科学家们发现有一些彗星在彗发的外面还包围着一层 由氢原子组成的云,直径可以达到 100万-1000万公里。这种物质被称之为“彗云”或“氢云”,也可以算作彗头的组成部分。不过这只是一部分彗星才有的。

彗星的大体结构(来源:

我们看飞机在天空飞过,有时候就留下这样一条白色的痕迹。那么,彗星有着这么稀薄的气体,高速飞行的时候,“尾巴”是不是就是它身后的轨迹呢?其实,彗尾形成的原因并不是这么简单。

科学家为探索彗尾,都作出过哪些猜想?

科学家在不断的观察中发现,当彗星运行到太阳附近时,电离的彗尾总是背向太阳,而且离太阳越近尾巴越长。也就是说,如果它靠近太阳又飞走,此时它的飞行方向和彗尾的朝向都是 远离太阳的。

1950年左右,霍夫迈斯特(Hoffmeister)和比尔曼(Biermann)提出一种解释,认为这种现象可以用从太阳发射出的连续外流物质传递动量给彗星气体得到解释,而由此估算出的太阳粒子流动(太阳风)的速度约为400公里/秒。这说明: 太阳粒子流动(太阳风)是一种日常的现象,而且充斥着整个空间。

不过,这并不是猜测的开始。早在1858年,天文观测者就发现磁暴每经过27天会重新出现一次。20世纪初,对北极光和地磁活动的观测、研究发现,极光和磁暴都有27天重现性,这正好是我们站在地球上看太阳转了一圈的周期。

这么说来,肯定有什么东西从太阳表面的某个位置发出后,到达地球。因此,27天后太阳转了一圈,它就又会来拜访我们。当然我们还没法计算它的速度,说不定发出来的东西只是辐射呢?

1859年,天文学家卡灵顿(Carrington)等人先是观测到一个白光耀斑,大约两天后地球出现了很强的地磁暴。这是很奇怪的,因为耀斑辐射是电磁波,8分钟就可以到达地球。但这种类似耀斑辐射的东西却花了两天左右的时间才到达地球,从而引起了地球磁场的扰动。这种现象是引发“ 太阳会往外发出物质”想法的开始。

艺术图:太阳向外释放物质(来源:

20世纪30~40年代,英国著名科学家查普曼(Chapman)和费拉罗(Ferraro)对磁暴和极光做了大量的研究,认为这些地球物理现象都 源自射向地球的太阳粒子流。

查普曼提出一种设想:从太阳上发出的带电微粒流,冲到地球附近时,会在高空形成一个附加的电流环,从而扰乱了地磁声产生磁暴。按照这个设想,太阳上应当有一个区域在不断地发射粒子流,因为太阳在自转,这个区域也应该跟着太阳一起旋转。这个区域逐渐被叫做M区——M是“神秘”(Mystery)与“磁暴”(Magneticstorm)两个词的第一个英文字母。

1932年,Barteles提出正是M区的粒子流导致了一些与耀斑没有关系的地磁暴。现在我们管M区叫冕洞了,它流出的正是高速太阳风。

冕洞照片(来源:

有关于太阳风的争论,决定了彗尾的形成

人们离“太阳风”的想象已经如此之近,不过我们并不能肯定 太阳风是一种日常的、持续不断的现象。

在50年代,科学权威查普曼提出了太阳周围的大气(也就是日冕)处于静止模式,这是在类比地球大气的样子。太阳日冕温度很高,其中的粒子都是完全电离的离子(主要是氢离子,也就是质子)和电子。

查普曼假定日冕及其向外延伸的气体都处于静止状态(也就是静态的粒子充斥着宇宙空间),只有热传导传递能量,太阳巨大的引力把气体向里吸,但是温度很高的气体运动引起的压力把气体往外推,双方达到了平衡。可是根据计算的太阳日冕温度,按照相应的物理规律算下来,太阳的引力可拉不住温度这么快的气体往外跑,故而理论陷入了矛盾。

在1958年,科学家帕克(Parker)提出了日冕超声速膨胀的理论,很好地解释了这个问题。他认为由于日冕底部的高温,日冕中存在着比较大的压强梯度力,在此作用下,太阳大气的粒子逃脱了太阳引力的束缚向外流出后,被逐渐加速并最终达到超声速,形成了太阳风。

不过,一来查普曼是学术界的权威,笃信的人很多,帕克的论文受到打压,二来也有人提出,方程计算的太阳风一直达不到超声速,似乎也说得通,这也叫“太阳微风”,不过其实这种理论也遇到了无穷远处风压力的问题。

实践是检验真理的唯一标准。人类航天器上天之后,就开始努力寻找太阳风及其所符合的特征。以水手二号为代表的飞船探测到长期的、持续不断的超声速太阳风粒子流, 证实了太阳风的存在,也终结了查普曼和帕克关于太阳风的争论。

示意图:太阳风从太阳到地球(来源:

彗尾究竟是怎样形成的?

让我们回到彗尾的问题,在证实了太阳风的存在和特征之后,这个问题也就迎刃而解—— 彗尾是太阳风“吹”出来的彗星挥发物质,在太阳光的照射下,我们能看到明亮的结构。

彗星在远离太阳时体积其实很小,但接近太阳时,由于温度升高、挥发加剧,彗发变得越来越大,彗尾也一起变长,整个彗星体积变得十分巨大。彗尾最长可以有几亿多公里,如 1842Ⅰ彗星的彗尾长达 3.2亿公里,可以从太阳延伸到火星轨道。

彗尾如此巨大,地球都能从彗尾中穿过去。上百年前人们预测到这样的现象时相当惊恐,有谣言说,人类会被彗尾的毒气毒死。不过现在我们知道了,人类对这种现象一点感觉也没有。

按照形状,彗尾主要分为两大类:一类为 “离子彗尾”,由离子气体组成,如一氧化碳、氢、二氧化碳、碳、氢基和其他电离的分子。这类彗尾比较直,细而长,因此又称为“气体彗尾”或Ⅰ型彗尾。

另一类为“ 尘埃彗尾”,是由微尘组成,呈黄色,是在太阳光子的辐射压力下推斥微尘而成。这种彗尾是弯曲的,其中较宽的又称为Ⅱ型彗尾,而弯曲很厉害、又短又宽的又称为 Ⅲ 型彗尾。

此外还有一种叫 “反常彗尾”,彗尾是朝向太阳系方向延伸的扇状或长钉状。一般一颗彗星有两条以上的不同类型彗尾。

背向太阳的彗尾(来源:

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