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一颗万年不遇的彗星“造访”地球,再见,以后再也见不到了!

一颗万年不遇的彗星“造访”地球,再见,以后再也见不到了!

公众号新闻
作者:行星不发光
校稿:朝乾 / 编辑:飞天意面
来源:地球知识局(ID:diqiuzhishiju)

近日,一颗万年不遇的彗星“造访”地球,其名为C/2022 E3 (ZTF)


彗星挂着长长的尾巴,还有绚烂的极光绿尾焰

(图:维基百科 )▼


这颗彗星在北京时间2023年2月1日下午4点左右与地球近交汇。也就是说,它距离地球的最近距离约为0.284 auau为天文单位,1 au约为149597870.700 千米,原始定义为地球环绕太阳的椭圆轨道半长轴)。




当时,彗星C/2022 E3 (ZTF)的亮度到达最高,小行星中心预测其视星等约为5.4星等,其实际亮度可能达到4.9星等。


星等是衡量一个天体的亮度,星等越低其亮度越高,反之亮度越低。例如,月亮在满月时的视星等约为-13 星等,而太阳的视星等则为-26 星等。而人类肉眼裸视的极限星等约为6 星等,这意味着如果夜天空晴朗,我们通过肉眼即可看到该彗星的身影。


天狼星的视星等约为-1.47等

是夜空中最亮的星之一

(图:维基百科)▼


在夜空中,除了太阳系内的一些大行星(如金星,火星、木星)之外,我们看到的星星实际上几乎都是距离地球很远的恒星,而且即便通过天文望远镜来观测,它们也仅仅都是一个个星斑。在广袤的星宇中,彗星也并不多见,而用双眼亲见彗星的机会更是少之又少


目前,彗星C/2022 E3运行至鹿豹座附近,其大概位于北极星和御夫座最亮星五车二的连线中点附近,最近几天正好是观赏该彗星的最佳时机


图中红色十字标识了C/2022 E3

从1月14日到2月12日在星空中的位置

(图:维基百科)▼


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彗星的特征和命名


彗星是一类具有挥发性质的太阳系小天体,主要由水冰尘埃组成,还包括一氧化碳、甲烷和氰化物等物质。当彗星接近太阳时,这些物质会被加热并挥发形成“彗尾”,俗称“扫把星”。


著名的海尔-波普彗星就有两条彗尾

它是近半个世纪来最亮的彗星

(图:壹图网)▼


在古代,彗星通常被认为是灾难降临的前兆,受到人类的高度关注。然而,随着人类对彗星的了解越来越多,彗星不仅成为科学家们探索太阳系历史的宝贵窗口,而且成为最受天文爱好者欢迎的观赏天体之一。


这是因为,彗星被认为是太阳系最原始的天体,蕴含了太阳系早期形成的信息,同时富含水冰和有机分子等生命形成所必须的元素。人类对彗星的研究,对于探索地球上生命起源具有重要的科学价值。


现代天文爱好者对彗星的态度是狂热的

(图:shutterstock)▼


彗星的主要结构分别为彗核、彗发和彗尾


其中彗核是彗星的核心固体结构,彗核大小一般在百米至百公里之间;而彗发则是在彗星的周围围绕的尘埃和气体形成一个巨大的大气层


彗发受到太阳风和太阳的辐射压,产生了一个背向太阳的巨大尾巴,称为彗尾。


彗尾可能有数千或者数百万千米长。彗尾又包括尘埃尾和离子尾。尘埃尾一般在彗星的轨道后方,而离子尾受太阳风影响明显,指向背离太阳的方向。


慧尾有时候会显示出来两条,生成的原因各不相同

(图:shutterstock)▼


正是这种结构,为彗星带来了一些神秘的色彩,使得其外形与“晴天娃娃”相似,在星空中穿梭。


彗星主要起源于半人马天体柯依伯带或者奥尔特云,那里有大量富含水冰的小天体,甚至还有部分彗星来自太阳系外。


柯依伯带、奥尔特云与太阳系(狭义)的关系

时常会有彗星/小行星从奥尔特云造访太阳系

(来源:日本国家天文台 / 欧洲航天局)▼


科学家根据彗星的轨道特征,以200年为划分边界,将彗星分为短周期彗星长周期彗星。公转周期短于200年的彗星为短周期彗星,公转周期从200年至数千年乃至数百万年的彗星称为长周期彗星。


彗星的轨道十分椭长,部分彗星的轨道甚至呈双曲线,具有此类轨道的彗星也被称为无周期彗星


前面提到的海尔波普彗星,就是一颗长周期彗星

(来源:《从细胞到奇点》游戏画面)▼


无周期彗星的字面意思与“仅出现一次”是相同的,本文主角C/2022 E3就属于无周期彗星,是一颗“不会再见的彗星”。有科学家推测其轨道周期长达5万年,但目前还没有准确的预测。


该彗星的轨道是双曲线型,这可能意味着它在接近太阳一次后,将永远离开太阳系。下图为C/2022 E3的轨道示意图。


图中白色曲线为彗星C/2022 E3的轨道,其中较白的轨道部分位于黄道上方,白色较淡的轨道部分位于黄道下方。青色为地球的轨道。

(图:NASA/JPL)▼


令人好奇的是,为什么彗星的名字是一串奇怪的字符例如本文主角C/2022 E3(ZTF),除了这串奇怪的字符,括号里的内容又是什么?


这串字符是严格根据国际天文联合会制订的彗星命名系统而获得的。其中斜杠“/”前的字母表示不同类型的彗星,C表示长周期彗星,P表示短周期彗星,D表示已经消失、不再回归的彗星,还有一类用字母I表示的彗星,其来自太阳系外。


半人马座也有一些特别的彗星会被天文学家观测到

这一类的编号就应该用字母I表示(三体星也在那边)

(来源:《从细胞到奇点》游戏画面)▼


例如人类发现的第一颗星际彗星为1I/2017 U1 ʻOumuamua。斜杠“/”后四位数字则表示该彗星发现的年份,字母表示该彗星发现的月份,字母后的数据则表示该彗星是在该月份发现的第几颗彗星。


彗星命名系统将每月拆分为上下旬,用24个字母来表示,例如A代表一月上旬,B代表一月下旬。由此,我们可以清楚的了解一颗彗星被发现的时间和其分类。


一颗彗星在被命名之前,或许已经被多台天文望远镜发现多次

(C/2022 E3,图:shutterstock)▼


例如本文主角的名称C/2022 E3就表示它是在2022年3月上旬发现的第3颗彗星,该彗星被归类为长周期彗星


括号中的内容则是该彗星的名字,由于该彗星是被“兹维基瞬态设施”(ZTF)携带的宽视场巡天相机发现,便以其来命名该彗星。例如我国紫金山天文台将2021年10月8日发现的彗星C/2021 S4命名为Tsuchinshan(紫金山的威妥玛拼音)。


ZTF是由位于圣地亚哥附近的帕洛马天文台的

1.2米塞缪尔·奥斯钦望远镜重新改造而成

(来源:加州理工大学新闻)▼

 



彗星的观测历史


人类对彗星的认识经过了一个十分漫长的过程。我国在距今2600年前就有对彗星的记录。春秋时鲁国的史官写下了“秋七月,有星孛入于北斗”的文字,完成了迄今为止人类对彗星的最早记录


中国古代对于哈雷彗星的观测记录非常之早

(图:《春秋经传集解》)▼


1682年,牛顿和好友哈雷观测了当年出现的彗星,哈雷运用牛顿引力定律成功预测该彗星在76年后(1758年)的回归,该彗星正是最著名的彗星之一——哈雷彗星


在现代科学日益发展的今天,科学家不仅能从地基望远镜中清楚地看到很多彗星的身影,而且发射多个探测器,以抵近探测、撞击和着陆等方式,进一步了解彗星的结构和物质组成


2005年深度撞击号发射探测器捕捉到的撞击彗星画面

(图:维基百科)▼


例如欧空局的罗塞塔任务成功地将着陆器“菲莱号”降落于67P彗星,为人类了解彗星提供了大量信息。迄今为止(数据来源于小行星中心MPC,时间截止2023年2月2日),人类一共发现了4496颗彗星,而这只是太阳系内彗星的冰山一角


“菲莱号”(效果图)和它计划着陆的彗星Agilkia

(图:维基百科)▼


当我们仰望星空,尽管繁星满天,但彗星的出现却是可遇而不可求的。每次彗星的造访都会引起人们的关注。


上次备受关注的彗星是C/2020 F3(NEOWISE),中文名为“新智彗星”。根据观测数据推测,该彗星在近日点附近被太阳的引力“撕碎”,碎片被太阳引力捕获,最终投入太阳的怀抱中。尽管C/2022 E3比“新智彗星”暗弱许多,但是其是继“新智彗星”后最适合大众观赏的彗星。


图为C/2020 F3(NEOWISE)彗星,十分明亮

(图:©Steve Lewis)▼


彗星的造访给天文摄影爱好者和广大民众带来福音。因为一些著名的流星雨就与周期彗星密切相关,例如猎户座流星雨是哈雷彗星遗迹的产物,而仙女座流星雨则是地球越过比拉彗星的轨道时出现的。


彗星流星完全不同的,前者在大气层外,是持续性的,较大的天体;而后者则在大气层中,是瞬时性的,较小的天体。而且流星从结构上看主要是彗星遗留在太空中的一些灰尘微粒,体积非常小。


流星撞地球对人来说叫“陨石”

彗星撞地球对人来说叫“陨落”😥

(图:shutterstock)▼


流星的发光原理也不同于彗星,是在地球引力的牵引下,以极快的速度进入大气层,和大气层摩擦产生的高热,使得电子遭到激发而散发光芒。一些颗粒较大的流星在大气层中没有燃烧殆尽,掉到地上便是陨石。


由于流星速度太快,下落过程中使周围的空气电离

而流星的颜色就是等离子体在不同能级下的颜色

(图:shutterstock)▼

 



彗星会撞击地球吗?


目前许多科学家认为,地球上的水有很大一部分来自于彗星。彗星的撞击给地球带来了生命,但也会给地球带来灾难。例如1908年的通古斯事件,许多人认为是恩克彗星的碎片撞击地球造成的。


彗星撞击地球的概率较小行星低,这不仅是因为进入内太阳系的彗星较少,也是因为大多数彗星在进入内太阳系更容易受热挥发或分解


相比于小行星,彗核的冰质成分更高、更易升华

(图:shutterstock)▼


木星具有较大的引力,是地球的守护神,它强大的引力捕获了大量轨道不稳定的小天体,其中就包括彗星,例如舒梅克-李维九号彗星在1992年被木星引力捕获,并于1994年撞向木星。


舒梅克-李维彗星被木星的引力撕扯成了21块碎片

并最终砸在了木星上(图:壹图网)▼


部分进入内太阳系的彗星也会被太阳的强大引力撕碎,例如“爱神彗星”和“新智彗星”。


这灿烂星空中尽管可能没有三体人的威胁,但其它危险却无处不在,不安分的小行星和彗星来袭更是人类难以承受之重。不过科学家已经开始致力于预防小天体撞击地球的研究和实验。


撞向太阳的爱神彗星,像它的名字一样壮烈又浪漫

(图:维基百科)▼


2022年9月27日,双小行星重定向测试任务顺利进行,证明人类已经初步掌握了阻止小行星撞击地球的技术。这是人类首次小行星防御任务,主要目的是测试防止危险小行星撞击地球的行星防御技术。


相信不久的将来,人类将不会惧怕小天体的袭扰。


双小行星重定向测试任务 


【C/2022 E3彗星的观测指南】


由于彗星于北京时间2023年2月1日运行至近地点,所以最佳观测时间为2月1日-2月2日。实际上北京时间1月28日-2月7日间,彗星亮度会在6星等以下。


为了避免日光和月光的影响,选择月落后日出前这段时间进行观测效果最佳,即凌晨4点左右至日出7点(以南京为准)。观测地点可选择视野开阔,光污染小的地方。


对于仅观赏彗星的人来说,最好可以携带双筒望远镜业余天文镜;对于天文摄影的人来说,带好单反相机长焦镜头即可。


另外,天气较冷,观测时注意防寒保暖


彗星观测的辅助软件推荐,PC端:Stellarium;移动端:天文通

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