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| 1997 年来访的海尔波普彗星带给大家许多惊喜。图 / www.astropix.com |
编按：新海诚的动画电影《你的名字》中那颗关键的彗星，紧紧牵动着整部片的剧情发展。人类对於彗星的观察与想像，很早就出现在中外古代的史书记载中，直到今天我们仍然对於这个拖着长长尾巴的星体有许多好奇。在这篇文章中，我们将从历史、来源和结构带你重新认识彗星。
大家常说天文爱好者有四个毕生一定得要看到的天文奇观：日全食、流星雨、极光、大彗星，不知道您亲眼目睹了几个？
彗星的历史
古时不论中外，彗星皆被当作不祥之物，认为它预兆著天灾人祸，这从中国古代对彗星的其它称呼：孛星、星孛、妖星、异星、蓬星、长星……便不难看出。中国对於彗星的历史纪录悠久而详细，在《准南子．兵马训》一书中「武王伐纣……彗星出，而受成殷人以柄。」便记载着公元前十一世纪的一次彗星天象；《春秋》鲁文公十四年「秋七月，有星孛入於北斗。」是有确切年代可考的最早记载，更是世界上关於哈雷彗星的最早史料（西元前 613 年）；《晋书·天文志》「彗星所谓扫星，本类星，末类彗，小者数寸，长或经天。彗星本无光，傅日而为光，故夕见则东指，晨见则西指。在日南北皆随日光而指，顿挫其芒，或长或短。」则是首次对彗星的性质、型态和彗尾的成因有了比较详细且正确的描述。
古人对於彗星之戒慎，更可以从长沙马王堆三号所出土的西汉古墓帛书看出，内有 29 幅各种彗星形态，记录了古代所观测到各种不同形状的彗核与彗尾。
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| 马王堆帛书中的彗星临摹图。图 / 成功大学物理学系 |
西方对彗星本质的解释，始於亚里斯多德的「宇宙论」，他认为彗星是种大气现象。1543 年哥白尼（Nicolas Copernicus）出版《天体运行论》提出日心说，却也未对彗星提出新见解。直到 16 世纪末期，麦可．麦斯特林（Michael Maestlin）及第谷．布拉罕观测 1577 年出现的大彗星时，才首次注意到彗星在天空移动的角速度要比月亮还要慢上许多，证明彗星距离比月球还来得远，也就是说彗星并非属於亚里斯多德主张的地球领域，而是在以太构成的天域之中。
西方历史中，彗星与灾难的连结也不遑多让。 著名的贝叶掛毯记载着西元 1066 年，英格兰国王哈勒德二世被告知哈雷彗星的出现，预兆黑斯廷斯战役诺曼征服英格兰。即使到了现代，彗星仍常被部份媒体或宗教渲染成灾难和世界末日的徵兆， 1998 年海尔波普彗星接近地球，天文迷雀跃欢腾之际，却有美国加州天堂之门教派 39 名教徒集体自杀。但其实每年前来拜访地球的彗星有数十颗之多，只要对这太阳系天体稍有了解，应该会觉得能遇到大彗星造访这样难得的天象， 并非灾难，而是件幸运的盛事！
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| 出现在贝叶掛毯上的哈雷彗星。图 / By Myrabella, Public Domain, wikimedia commons. |
说文解字
彗星之名，其来有自，不论中西皆然。「彗」的本意就是帚，在《说文》中便记载着：「彗，埽竹也。」在甲骨文中，是象形字，象徵扫帚之形。
西方语言中的「彗星」一词（如英语：comet；法语：comète；德语：Komet）， 源自拉丁文的 cometes，这是拉丁化的希腊文 κομήτης（komētēs），意为「长发」，而κόμη（komē）这个字的本意就是头髮的意思。希腊哲学家亚里斯多德是第一位使用κόμη/κομήτης 这个字，来形容他看见的「长头发的星星」。彗星的天文学符号
彗星的来源与分类
彗星是太阳系形成之初所遗留下来的小天体。约 46 亿年前，一团巨大的分子云因重力坍缩，中央温度升高达数百万度，点燃核融合反应形成原恒星，周围云气因自转在赤道方向形成环星盘。环星盘中距太阳越近温度越高，熔点较高的物质逐渐聚集形成了类地行星。距太阳越远温度越低，气体的逃脱速度较慢，外围行星核心周围包覆了熔点较低的物质，核心重力吸附原始云气中最丰富的氢和氦，形成外围巨大的类木行星。环星盘最外围温度已低至水的熔点以下，物质密度相当低，不足以形成行星，这些剩余的岩石、冰块组成的太阳系小天体，形成环带状分布，称为古柏带（Kuiper Belt）。在太阳系形成早期，环星盘中眾多小天体，可能因受到大行星的重力弹射，被拋向太阳系外围，形成球状分布的欧特云（Oort Cloud）。
欧特云的概念是 1950 年由荷兰天文学家 Jan Oort 所提出，可能有 1000 亿到 2 兆个冰体组成的彗星核，以球壳状分布在距离太阳 5,000 至 100,000 天文单位处。有时当巨大的分子云或恒星经过太阳系附近， 或是与银河盘面的潮汐作用，会使欧特云外围天体受到扰动进入太阳系内部，形成所谓的长週期彗星。这些彗星有着极为狭长的椭圆轨道，要好几千年到好几亿年才能绕行太阳一圈，且轨道面非常凌乱，平均散落在各个方向，这一类的彗星轨道也可能是双曲线或是拋物线，终其一生只造访内太阳系一次。2004 年发现的「赛德娜」（Sedna）， 週期长达 10,500 年，轨道非常椭圆，近日点和远日点分别是 76 和 1,000 天文单位，极有可能是来自於欧特云内侧的天体。
週期短於 200 年的短週期彗星，轨道倾角几乎都集中在黄道面 30 度内，它们来自於约 30-55 天文单位处，海王星外围呈环状分布的古柏带，因受重力扰动进入内太阳系，预测有数十万个大於 100 公里的冰质天体及上兆个小彗核散布此处。
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| 古柏带与欧特云的相对关係（想像图）。图 /By NASA, Public Domain, wikimedia commons. |
大部分的彗星都以安全的距离通过太阳附近，像是哈雷彗星与太阳的最近距离就有 8 千 9 百万公里，但有些彗星的近日点非常接近太阳，可能近至只有数千公里，这类的彗星被称为「掠日彗星」（sungrazing comet）。在太阳强大的潮汐力影响下，小彗星可能蒸发殆尽，大彗星也难逃粉身碎骨的命运。轨道类似的掠日彗星，可能源自於一颗大彗星母体。德国天文学家克鲁兹首度注意到 1843 年、1880 年及 1882 年的掠日彗星共通点，指出这些彗星可能来自於 1066 年解体的一颗大彗星碎片，称为「克鲁兹族彗星」（Kreutz Sungrazers）。1965 年明亮的池谷．关彗星，和 2011 年掀起许多惊呼的 Lovejoy（C/2011 W3）彗星，也都是克鲁兹族彗星成员。
2013 年 11 月 28 日通过近日点的C/2012 S1 ISON 彗星，与太阳表面的距离仅 110 万公里，天文学家莫不希望它能像 Lovejoy 彗星（其近日点距离据太阳表面约 14 万公里）一样，能顺利在通过近日点后存活，成为耀眼明亮的大彗星！自 SOHO 太阳观测卫星（Solar and Heliospheric Observatory） 升空以后，业余天文爱好者靠着检查 SOHO 的影像，在电脑前就能发现掠日彗星，台湾的蔡元生先生就曾在 2004 年及 2005 年分别发现两颗 SOHO 彗星呢！
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| 2011 年来访的 Lovejoy 彗星是颗非常明亮的掠日彗星。图 / skyandtelescope |
彗星不仅保存了 46 亿年前太阳系形成的早期历史，它所携带的水冰和有机物极有可能为早期的地球带来生命的起源，因此彗星的研究是行星科学中相当重要的课题。
待续... à不只是灾难扫把星，你不知道的彗星事（2）
文章摘自 泛科学 PanSci
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