历史上的今天:1910年

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历史上的今天:1910年

2024-07-09 22:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

哈雷彗星 - 宇宙中的天体 

哈雷彗星(周期彗星表编号:1P/Halley)是每76.1年环绕太阳一周的周期彗星,肉眼可以看到。因英国物理学家爱德蒙·哈雷(1656-1742)首先测定其轨道数据并成功预言回归时间而得名。

哈雷彗星的轨道周期为76~79年,下次过近日点时间为2061年7月28日。哈雷彗星是人类首颗有记录的周期彗星,最迟在公元前240年,或公元前466年,在中国、古巴比伦、和中世纪的欧洲都有这颗彗星出现的清楚纪录,但是当时并不知道这是同一颗彗星的再出现。据朱文鑫考证:自秦始皇七年(公元前240年)至清宣统二年(1910年)共有29次记录,并符合计算结果。

哈雷彗星是唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星,也是人一生中唯一以裸眼可能看见两次的彗星。其它能以裸眼看见的彗星可能会更壮观和更美丽,但那些都是数千年才会出现一次的彗星。哈雷彗星上一次回归是在1986年,而下一次回归将在2061年中。在1986年回归时,哈雷彗星成为第一颗被宇宙飞船详细观察的彗星,提供了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。这些观测支持一些长期以来有关彗星结构的假设,特别是弗雷德·惠普的"脏雪球"模型,正确的推测哈雷彗星是挥发性冰-像是水、二氧化碳、和氨-和尘埃的混合物。这个任务提供的资料还大幅改革和重新配置这些材料的想法;例如,理解哈雷彗星的表面主要是布满尘土的,没有挥发性物质,并且只有一小部分是冰。猎户座流星雨是由著名的哈雷彗星造成的。

星体简介

彗星,俗名"扫帚星",是围绕太阳运行的一种天体。人们已经发现的彗星有1600多颗,但是肉眼能看到的却很少,用望远镜每年也只能看到20多颗。彗星是太阳系中质量较小的天体,其中最大最容易观测的要算哈雷彗星了。这颗彗星出现的周期为76年,是由一位叫哈雷的英国天文学家第一次算出的,因此叫哈雷彗星。 哈雷在1705年发表了《彗星天文学论说》,宣布1682年曾引起世人极大恐慌的大彗星1758年再次出现于天空(后来他估计到木星可能影响到它的运动时,把回归的日期推迟到1759年)。当时哈雷已年过五十,知道在有生之年无缘再见到这颗大彗星了。于是他在书中写道:"如果彗星最终根据我们的预言,大约在1758年再现的时候,公正的后代将不会忘记这首先是由一个英国人发现的……"

一些人嘲笑哈雷是在说胡话,一些人对哈雷的预言将信将疑,但相信哈雷预言的也大有人在。法国数学家克雷荷在彗星回归前做了精确的预报:由于木星和土星的影响,彗星将在1759年4月13日前后一个月过近日点。

记录命名

1695年,已是皇家学会书记官的爱德蒙·哈雷开始专心致志地研究彗星。他从1337年到1698年的彗星记录中挑选了24颗彗星,用一年时间计算了它们的轨道。发现1531年、1607年和1682年出现的这三颗彗星轨道看起来如出一辙,虽然经过近日点的时刻有一年之差,但可能解释为是由于木星或土星的引力摄动所造成的。一个念头在他脑海中迅速地闪过:这三颗彗星可能是同一颗彗星的三次回归。但哈雷没有立即下此结论,而是不厌其烦地向前搜索,发现1456年、1378年、1301年、1245年,一直到1066年,历史上都有大彗星的记录。在哈雷生活的那个时代,还没有人意识到彗星会定期回到太阳附近。自从哈雷产生了这个大胆的念头后,便怀着极大的兴趣,全身心地投入到对彗星的观测和研究中去了。在通过大量的观测、研究和计算后他大胆地预言,1682年出现的那颗彗星,1758年底或1759年初再次回归。哈雷作出这个预言时已近50岁了,而他的预言是否正确,还需等待50年的时间。他意识到自己无法亲眼看见这颗彗星的再次回归,于是,他以种幽默而又带点遗憾的口吻说:如果彗星根据我的预言确实在1758年回来了,公平的后人大概不会拒绝承认这是由一位英国人首先发现的。 在哈雷去世10多年后,1758年底,这颗第一个被预报回归的彗星被一位业余天文学家观测到了,它准时地回到了太阳附近。哈雷在18世纪初的预言,经过半个多世纪的时间终于得到了证实。后人为了纪念他,把这颗彗星命名为"哈雷彗星"。其实在历史上从公元前240年起的每次回归我国都有所记载,最早的一次可能是周武王伐纣之年,即公元前1057年。哈雷彗星每隔大约76年都会按时回归。在哈雷彗星回归时,可以对它进行大量的观测研究。哈雷彗星的上一次回归是1986年,中国和各国一样对它进行了大量的观测,它的再次回归要等到2062年左右。

回归证实

1758年初,法国天文台的梅西叶就动手观测了,指望自己能成为第一个证实彗星回归的人。1759年1月21日,他终于找到了这颗彗星。遗憾的是首次观测到彗星回归的光荣并不属于他。原来1758年圣诞之夜德国德雷斯登附近的一位农民天文爱好者已捷足先登,发现了回归的彗星。

1759年3月14日哈雷彗星过近日点,正是克雷荷预告的一个月前。此时,哈雷已长眠地下十几年了。科学家的生命是有限的,但他们对科学的贡献却永世长存。正像哈雷当年所希望的那样,大家没有忘记哈雷,将这颗彗星命名为哈雷彗星。

对哈雷彗星的观测和研究不仅证实了周期彗星的存在,也大大促进了彗星天文学的发展。此外,哈雷彗星还像巡回大使一样周期性地检阅太阳系各大行星并经历各种各样的环境,带回丰富的信息,因此,它的每次回归都引起天文学家的极大兴趣。

哈雷彗星每76年回归一次,绝大部分时间深居在太阳系的边陲地区,即使用现代最大的望远镜也难以搜寻到它的身影。地球上的人们只有在它回归时有三四个月的时间能够见到它。一般来说,人的寿命只有70岁左右,因此一个人很少能两次看到哈雷彗星。只有一些"老寿星"才有这种机会,第一次看到它是在咿呀学语的幼年,而第二次看到它就到了步履蹒跚的晚年了。

这里需要向读者说明的是梅西叶虽没有成为第一个证实彗星回归的人,但他并不灰心,而是开始有系统地寻找彗星,年复一年,日复一日地在凌晨和黄昏后进行观测,一生中共发现了21颗彗星,而经他观测过的彗星达到46颗。一次,法国国王路易十五开玩笑地说他是"彗星的侦探",这虽然是一句戏言,但却是对梅西叶一生寻彗工作的最高褒奖。

彗星特点

大部分彗星都不停地围绕太阳沿着很扁长的轨道运行。循椭圆形轨道运行的彗星,叫"周期彗星"。公转周期一般在3年至几世纪之间。周期只有几年的彗星多数是小彗星,直接用肉眼很难看到。不循椭圆形轨道运行的彗星,只能算是太阳系的过客,一旦离去就不见踪影。大多数彗星在天空中都是由西向东运行。但也有例外,哈雷彗星就从东向西运行的。

周期

哈雷彗星的平均公转周期为75年或76年, 但是你不能用1986年加上几个76年得到它的精确回归日期。主行星的引力作用使它周期变更,陷入一个又一个循环。非重力效果(靠近太阳时大量蒸发)也扮演了使它周期变化的重要角色。在公元前239年到公元1986年,公转周期在76.0(1986年)年到79.3年(451和1066年)之间变化。最近的近日点为公元前11年和公元66年。

公转轨道

哈雷彗星的公转轨道是逆向的,与黄道面呈18度倾斜。另外,像其他彗星一样,偏心率较大。

彗核

哈雷彗星的彗核大约为16x8x7.5千米。与先前预计的相反,哈雷彗星的彗核非常暗:它的反射率仅为0.03,使它比煤还暗,成为太阳系中最暗物体之一。

哈雷彗星的彗核是个又丑又脏的家伙。其模样长得与其说像一个带壳的花生,不如比作一个烤糊了的土豆更为贴切。表皮裂纹累累,皱皱疤疤,其脏、黑程度令人难以想象。它最长处 16公里,最宽处和最厚处各约8.2公里和7.5公里,质量约为3000亿吨,体积约500立方公里。哈雷彗星彗核的密度很低:大约1克/立方厘米,说明它多孔,可能是因为在冰升华后,大部份尘埃都留了下来所致。哈雷彗星的表面比煤灰还黑的,这让它大量的吸收太阳的辐射而使温度为30~100℃。彗核表面至少有5~7个地方在不断向外抛射尘埃和气体。

彗尾

彗核渐渐靠近太阳了,表面开始受热而汽化,于是冬眠的彗星进入生命的活跃期。反射阳光和自身受激发光使它披上了辉煌灿烂的外衣。中间那团明朗而密集的凝聚物是彗核,朦胧而蓬松的气体包层是彗发,边缘还有一圈暗淡而稀薄的氢云,它们共同组成了怒发冲冠的彗头。光焰喷薄的太阳,照耀着辖区的每一寸空间,同时抛射出源源不断的亚原子流,形成吹向四面八方的太阳风。彗星上弱不禁风的尘埃和挥发物质便在太阳风的吹拂和光的压力下,拖出一条明亮的大尾巴来。难怪离太阳越近,尾巴越长,不管走到何处,尾巴总是指向背着太阳的一面。当它辞别自己的主宰再次远行时,尾巴已经成了照耀路程的一盏车灯了。哈雷彗星在1910年回归时,许多地方曾举行了世界末日集会,人们怀着不可遏止的恐怖,等待地球和哈雷彗星相遭遇。直到5月19日地球安然无恙地穿过彗尾,这种杞人之忧才告结束。原来彗尾是比实验室里制造的真空更为空虚的稀薄气体,科学家把彗星比做"空口袋","看得见的乌有"。

质量损失

哈雷彗星横跨太阳系的跋涉并不是悠哉游哉的闲庭信步,来到太阳身边一次,它便要被剥掉一层皮。这种有去无回的物质损耗将导致哈雷彗星在遥远的将来走向消亡。

哈雷彗星在茫茫宇宙的旅行中,不断向外抛射着尘埃和气体。从上次回归以来,哈雷彗星总共已损失1.5亿吨物质,彗核直径缩小了4~5米,照此下去,它还能绕太阳2~3千圈,寿命也许到不了100万年了。

哈雷彗星每76年就会回到太阳系的核心区,每次大约会损失6公尺厚的冰、尘埃和岩石。哈雷彗星的彗尾就是由这些碎片所组成的,而散布在彗星轨道上的碎片,产生了五月五日最大的宝瓶座π流星雨和十月二十一日最大的猎户座流星雨。

发光

彗星是靠反射太阳光而发光的。一般彗星的发光都是很暗的,它们的出现只有天文学家用天文仪器才可观测到。只有极少数彗星,被太阳照得很明亮拖着长长的尾巴,才被我们所看见。

相关争议

哈雷彗星(Halley's comet)是第一颗经推算预言必将重新出现而得到证实的著名大彗星。当它在1682年出现后,英国天文学家哈雷注意到它的轨道与1607年和1531年出现的彗星轨道相似,认为是同一颗彗星的三次出现,并预言它将在1758年底或1759年初再度出现。虽然哈雷死于1742年,没能看到它的重新出现,但在1759年它果然又回来,这是天文学史上一个惊人成就。这颗彗星因而命名为哈雷彗星。它的公转周期为76年,近日距为8,800万公里(0.59天文单位),远日距为53亿公里(35.31天文单位),轨道偏心率为0.967。中国史书上对哈雷彗星的出现有详细记载。论记录时间之早,首推《春秋》。《春秋》说:鲁文公十四年(公元前613年)"秋七月,有星孛入于北斗。"这是世界上第一次关于哈雷彗星的确切记录。论所记内容之早,则首推西汉的《淮南子》。《淮南子·兵略训》说:"武王伐纣,东面而迎岁,至汜而水,至共头而坠,彗星出,而授殷人其柄。"据中国天文学家张钰哲推算,这是公元前1057年哈雷彗星回归的记录。从公元前240年起,哈雷彗星每次出现,中国都有记载,其次数之多和记录之详,是其他国家所没有的。哈雷彗星的原始质量估计小于10万亿吨。如取近似值,彗核平均密度为每立方厘米1克,则彗核半径应小于15公里。估计它每公转一圈,质量减少约20亿吨,这只是其总质量的很小一部分,因此它还会存在很久。

彗星成分

水、氨、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳......和不完备分子的自由基,是哈雷彗星彗尾的主要成分。

彗核的成分以水冰为主,占70%,其他成分是 一氧化碳(10~15%)、二氧化碳、碳氧化合物、氢氰酸等。整个彗核的密度是水冰的10~40%,所以,它只是个很松散的大雪堆而已。在彗核深层是原始物质和较易挥发的冰块,周围是含有硅酸盐和碳氢化合物的水冰包层,最外层则是呈蜂窝状的难熔的碳质层。

对哈雷慧星的紫外线和射电观测已提供了首次直接证据,证明其慧核主要是由普通水冰构成。天文学家已探测到氢氧根,它是慧星受到太阳紫外辐射辐照时水的分解产物。当哈雷慧星靠近太阳时,太阳的热量足以使其冰冻物蒸发而形成巨大的气体头部,即慧发。最近用拉帕耳马的牛顿望远镜进行的光谱观测表明在慧发中有CN、C_2和C_3基的证据,它的总延伸广度为10弧分(月亮表观尺寸的1/3)。 在幽冷深邃的空间,它们和尘埃砂砾一起,冻结成硬梆梆的团块。

彗核的平均密度为每立方厘米1克。彗发和彗尾的物质极为稀薄,其质量只占总质量的1%~5%,甚至更小。彗星物质主要由水、氨、甲烷、氰、氮、二氧化碳等组成,而彗核则由凝结成冰的水、二氧化碳(干冰)、氨和尘埃微粒混杂组成,科学家形象地把彗星称为"脏雪球"。

古代记载

对于哈雷彗星的观测记录,从公元前613年到20世纪初,汉文载籍中共有31次记录,最早的一次在公元前1057年。对于太阳黑子的观测,最早见于约公元前4世纪甘德的《星占》。正史中关于太阳黑子的记录,始于公元前28年。至1638年,见于正史中的太阳黑子记录约百余例,散见于其它汉文载籍的记载可能更多。这些珍贵的资料,时日仍有重要的科学研究价值 。

中国人对哈雷彗星的记载,最早可上溯到殷商时代。"武王伐纣,东面而迎岁,至汜而水,至共头而坠。彗星出,而授殷人其柄。时有彗星,柄在东方,可以扫西人也!"(《淮南子·兵略训》)据张钰哲推算,这是公元前1057年的哈雷彗星回归的记录。《诗经》中提到了公元前776年9月6日发生日食,这是我国历史上第一次有确切日期的日食记录。更为确切的哈雷彗星记录是公元前613年(春秋鲁文公十四年)的"秋七月,有星孛入于北斗。"(《春秋左传·鲁文公十四年》)这是世界第一次关于哈雷彗星的确切记录。从公元前240年(战国秦始皇七年)起,哈雷彗星每次回归,中国均有记录。 对哈雷彗星的记录有时是很详细的。其中最详细的记录,是公元前12年(汉元延元年)"七月辛未,有星孛于东井,践五诸侯,出何戍北率行轩辕、太微,六度有余,晨出东方。十三日,夕见西方,犯次妃,长秋,斗,填,蜂炎冉贯紫宫中。大火当后,达天河,除于妃后之域。南逝度犯大角、摄提。至天市而按节徐行,炎入市中,旬而后西去;五十六日与苍龙俱伏。"(《汉书·五行志》)中国古代彗星记录较精确可靠。



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