彗星：天上的流浪者 歷史上被認為是「災星」

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1997年4月1日海爾-波普彗星剛剛過近地點時拍攝的影像。

哈雷彗星1986年回歸路線圖。

牛頓

哈雷

長沙馬王堆漢墓出土的帛書彗星圖。

歐洲空間局發射的喬托空間探測器在1986年與哈雷彗星擦肩而過並拍下了其核心。

佛羅倫薩大畫家喬託大約在1303至1304年間完成的壁畫《麥基的禮物》。哈雷彗星曾於1301年出現過一次，這給了這位藝術家創作的靈感，他把伯利恆之星（耶穌出生時當地出現的星星）描繪成了燃燒的流星。本周，「世紀彗星」ISON將過近日點，成為近百年來的最亮彗星。這一天文盛觀，再一次吸引無數天文愛好者把目光投向蒼穹。雖然人類觀察和記載彗星有著很悠久的歷史，但人們真正認識彗星，還只是近代以來的事情。彗星歷史上被認為是「災星」晴朗的夜晚仰望天空，繁星點點，景色動人。有時，在暗藍色的星空天幕上，人們會看到一種拖著一條尾巴的星，這就是彗星。彗星也就是我國一般人形象地稱為「掃帚星」的一種天體。因為有些彗星的尾部看起來好像是一把倒掛著的掃帚，所以人們就給它起了這樣一個形象化的名字。實際上，漢字「彗」字就是「掃帚」的意思。在外文中，彗星這詞來自希臘語，原意是「尾巴」或「毛髮」的意思。太陽的南北回歸，月亮的圓缺盈虧，星星的出沒隱現，行星在黃道上的來往梭巡，日復一日、年復一年地在天空重複出現，人們已經習以為常，也就不感到奇怪了。但是每隔四五年或十幾年，在天空中突然出現一顆亮的大彗星，由於它越來越大的奇特外貌，在從前科學還不發達的時候，往往引起人們驚慌和恐懼的感覺，因而在過去，無論中國還是外國，都有人把彗星的出現看成是不吉祥的預兆。例如公元前44年，天空中出現了一顆彗星，當年古羅馬的大獨裁者愷撒被暗殺。公元66年，耶路撒冷城的上空出現了彗星，不久這個城市被毀，當時人們便以為這是彗星預示的結果。公元451年，出現了彗星，當時恰值羅馬和匈奴發生了戰爭，人們便將這兩件事聯繫在一起。公元590年又出現了彗星，當時歐洲各國鼠疫為災，人們又認為這是彗星帶來的。更令人可笑的是，葡萄牙國王亞豐鎖六世在1664年看見彗星時，竟用手槍向彗星射擊。1910年初，在世界各大報紙上刊載了令人恐慌的消息，說地球將要和「掃帚星」、就是那顆以英國科學家哈雷的名字命名的彗星相碰。天文學家們預言這次相碰將發生在1910年5月19日。雖然科學家們正確地指出這對地球沒有絲毫危險，但是，仍有很多人對於彗星的恐懼是如此之大，乃至認為「世界末日」到來了。僧侶們張貼了布告，號召信徒們舉行虔誠的祈禱和齋戒。很多人甚至掘好了深坑，準備到那一天藏在裡面躲避天譴。西方人很長時間認為彗星是氣團第一個對彗星問題進行仔細考慮的人，是兩千多年以前的希臘哲學家亞里士多德。他認為，所有天體在天空中都按一定的軌道運動，而彗星的移動不規則，所以彗星肯定不是天體。他以為彗星是一團燃燒的空氣，這種燃燒著的氣團會在空氣中慢慢移動，直到最後燒完，彗星就會消失。因為亞里士多德被認為是古代最偉大的思想家，人們非常認真地對待他的見解。很長一段時間以來，歐洲天文學家們都同意亞里士多德的見解，認為彗星不是天體而是燃燒著的氣團。到了1473年，德國天文學家雷吉奧蒙塔努斯一夜又一夜地對一顆彗星進行觀察，並且記錄下了它在空中的位置。他的工作是現代彗星研究的開端。1532年，又一顆彗星出現。兩位天文學家同時對它進行研究，並注意到了一些有趣的現象。其中一位是義大利天文學家吉羅拉莫·弗拉卡斯托羅，另一位是奧地利天文學家彼得·阿皮安。他們都發現彗星的尾部總是背離太陽的方向。當彗星從太陽的一側繞到另一側時，彗尾也隨著改變方向。這是首次關於彗星的重要科學發現，意味著彗星和太陽之間必定有著某種關聯。後來，在1577年，人類又獲得了一次更為驚人的發現。那一年，天空中又出現了一顆彗星，丹麥天文學家第谷·布拉赫不僅記錄了這顆彗星在天空中的位置，而且認為自己能測出這顆彗星與地球之間的距離。確定某種天體與地面的距離，方法之一是採用「視差」法。使用這個方法必須從兩個不同的地點去觀察同一天體，並且注意天體位置改變的情況。早在公元前130年，古希臘天文學家喜帕恰斯就利用視差法計算了月亮與地球的距離約為240000英里。1577年，第谷與幾百英里外的一位德國天文學家商定，在某夜某時記錄下這顆彗星相對於星空背景的位置，而第谷本人在丹麥他自己的天文台觀測。第谷對觀測結果進行了分析研究，他發現不管觀測者位於何處，觀測到的彗星相對於星空背景的位置幾乎相同，看不出有什麼改變。就是說，彗星的視差比月亮的視差要小得多。這就意味著，彗星距離地球比月亮距離地球要遠得多。事實是，第谷斷定這顆彗星與地球的距離至少是地球與月亮距離的四倍，即約一百萬英里。這個數字並不準確。實際上，這顆彗星離地球還要遠得多。但第谷的結論仍然是有重要意義的，它說明彗星不可能是一團燃燒著的空氣。由此可見，亞里士多德的理論是錯誤的，彗星跟其他行星一樣，是一種天體。牛頓萬有引力定律完美解釋了天體運動在第谷所處的時代，天文學家們已開始對宇宙有了新的看法。1543年，波蘭天文學家哥白尼寫作了《天體運行論》，哥白尼認為只有月亮在以地球為中心的圓形軌道上轉動；地球本身繞太陽作圓周運動；所有別的行星也繞太陽作圓周運動。太陽和所有繞太陽公轉的天體構成「太陽系」。德國天文學家開普勒，曾經是第谷的助手，他不完全贊同哥白尼的理論。他在研究了行星在天空中的運動以後，曾於1609年指出，行星圍繞太陽運動的軌道不是圓形的，各行星沿著「橢圓軌道」繞太陽運行。開普勒關於橢圓軌道的見解，用來解釋行星的運動是很適合的，但仍然存在不少懸而未決的問題。例如，為什麼行星繞太陽公轉的軌道不是圓形或其它形狀的曲線，而是橢圓形呢?為什麼行星在靠近太陽時要比遠離太陽時運行得快一些呢?英國科學家牛頓為這一類的問題找到了答案。1687年，他發表了一本著作，其中敘述了「萬有引力原理」。按照這一原理，宇宙間任何物體都與別的物體相互吸引，兩物體間的引力與每個物體的「質量」(它所包含的物質的多少)及兩物體之間的距離有關。引力的大小能用一個簡單的數學公式來計算。牛頓說明了如何運用這一公式準確計算月亮繞地球運行和行星繞太陽公轉的軌道。這個公式也可以用於解釋各行星的運行為什麼時而快時而慢，為什麼有的行星運行速度大於別的行星。用萬有引力原理還可以說明地球上的潮汐和許多別的現象。牛頓證明，物體在萬有引力定律的作用下，不僅循著橢圓運動，在一定的條件下，天體運行的軌道可能不是像圓周或橢圓那樣的閉合曲線，還可能是斷開曲線，也就是所謂拋物線或雙曲線。哈雷和牛頓一樣，堅定不移地相信萬有引力定律是一條普遍的定律。因此，他們認為彗星的運動，也應該符合這一定律。但是彗星的軌道究竟是哪一種曲線呢：橢圓、拋物線還是雙曲線?最早被預言回歸的哈雷彗星18世紀初，哈雷在不同的時間內觀察了24顆彗星，算出了這些彗星的軌道。哈雷把這些彗星加以比較研究之後，獲得了一個重要的發現：原來在1531年、1607年和1682年出現的三顆彗星的軌道幾乎是重合的。於是哈雷斷定這三次所看到的其實不是三顆不同的彗星，而是同一顆彗星，它每隔76年再回到太陽附近。哈雷的這一發現說明，至少有一些彗星不是按著拋物線運行，而是按著橢圓運行的。哈雷很有把握地預言說，這顆彗星將於1758年重新回到太陽附近的天空中來。哈雷沒有來得及證實他自己的預言，就在1742年死去了。但是他的研究卻聞名於世。1758年快來了，哈雷彗星引起了全世界科學家的普遍注意。哈雷的預言會不會被證實呢？哈雷彗星會不會回來呢？18世紀中葉，被稱為天體力學的天文學得到了很大的進步。天文學家們運用萬有引力定律，已經能夠將某些天體的引力對另一些天體運行的影響非常精確地計算出來。天才的法國天文學家克連勞計算了大行星木星和土星的引力對哈雷彗星運行的影響，在進行了許多極其複雜的計算之後，得出了一個結論，他說哈雷彗星應該在1759年4月通過它自己軌道的近日點。克連勞的推算在1758年11月發表了，一個月之後，在雙魚星座里發現了一個模糊的小斑點。這就是哈雷彗星，它果然重新回到太陽這裡來了。這顆彗星幾乎恰恰是在克連勞所指出的那個日期通過了它的近日點。這件事曾經被當作盛大的科學節日來慶祝。彗星的運行原來是符合萬有引力定律的，這就又一次證明了這條定律的普遍性。哈雷彗星是當今最著名的彗星。它恰好於1066年諾曼底的威廉準備進攻英格蘭時出現，也恰好在耶穌誕生的公元前11年出現。有些人認為，說不定它就是「伯利恆之星」。我國史書上對哈雷彗星的出沒有詳細的記載。《春秋》記載：魯文公十四年(公元前613年)「秋七月，有星孛入於北斗。」這是世界上最早的關於哈雷彗星的確切記載。從公元前240年起，哈雷彗星每次出現，我國都有詳細記錄，這是其他國家所沒有的。哈雷百年後才算出第二顆彗星軌道值得慶幸的是，哈雷彗星的軌道較短，每隔75年左右它就能回歸一次。19世紀出現的某些彗星，如分別在1812年、1861年、1882年出現的彗星，是十分巨大而明亮的。但它們的軌道很可能非常長，因此需要數以千年計的時間才能回歸一次。上次它們接近太陽時，地球上的居民還是穴居野處的原始人。哈雷彗星的軌道比現存的任何一顆發光彗星的軌道都短。它是至今軌道已知並能確切預告回歸時間的唯一的一顆發光彗星。哈雷對1682年彗星回歸的預見和彗星在1759年的如期回歸，使天文學家們對彗星更加註意。他們使用望遠鏡可以確定許多用肉眼看不到的暗弱彗星的位置。這樣，他們就無須坐等周期很長的亮彗星的出現了。由於一種特殊的原因，天文學家們在18世紀時，對彗星的研究曾一度失去信心。在哈雷計算出哈雷彗星的軌道以後，人們認為從此許多彗星軌道都能計算出來。但是在哈雷之後的一百年內，人們並沒有計算出其他彗星的軌道。以後，在1818年，法國天文學家吉恩·龐斯找到了一顆彗星，他認為這是一顆新的彗星。德國天文學家約翰·恩克研究了它的軌道，並且發現了有幾次出現的彗星是沿著同一軌道運行的。例如，1786年、1795年和1805年出現的彗星，都是如此。以這個數據為基礎，恩克計算了這顆彗星的軌道後發現，它的軌道是一個非常短的橢圓形，它每隔3.3年就回歸併靠近太陽一次，它的橢圓軌道很短，連木星軌道都達不到。這顆彗星從此被稱為「恩克彗星」。它是繼哈雷彗星之後，第二顆按推算時間重新出現的彗星。恩克彗星是一顆「短周期彗星」。儘管在恩克所處的時代之後，許多彗星軌道相繼被計算出來，但是，沒有一顆別的彗星軌道比恩克彗星更短，這就是說，沒有別的彗星會像它那樣經常回歸併靠近太陽。事實上，所有短周期彗星(每隔幾年回歸併靠近太陽一次的彗星)都是亮度微弱的。每次回歸中形成的彗發在斥力作用下都會成為彗尾，而且不再復現。因此，彗星每次回歸時形成彗發和彗尾的原料越來越少。這就是說，一顆彗星的亮度必然會隨著回歸次數的增加而減小，並漸漸地消失。短軌道彗星由於回歸次數頻繁而早就失去了光彩。只有那些長軌道的彗星由於相隔很長時間才返回太陽近旁一次，所以，它們在每次回歸時依然是明亮的。延伸閱讀彗星究竟是什麼？1950年，荷蘭天文學家簡·奧爾特提出，在太陽系邊遠的區域，有一個由許多小天體組成的群帶。它們離地球大約有幾億英里遠，所以即使用最高倍的望遠鏡，也無法看到。在那裡可能有一億個小天體。當它們走近太陽的時候，就變成彗星。美國天文學家弗雷德·惠普爾認為，彗星來自一個十分遙遠的地區，那裡溫度很低。構成彗星的主要成分是地球上的氣態物質，比如氨、甲烷、佩等氣體。這些物質在那裡是固態的，像冰一樣的。組成彗星的物質還有普通的冰(即凍結的水)。在冰狀物質中可能還分布著細小的岩石顆粒。而在冰狀物質的中心，有的可能還有一個岩石核心，有的卻沒有。每當彗星接近太陽一次，組成彗星的冰狀物質就會蒸發，而岩石顆粒就會被分離出來形成彗發。1958年，美國科學家尤金·諾曼·帕克指出，微小的粒子(有的甚至比原子的體積還小)不斷快速地從太陽朝四面八方發射出來，它們形成了「太陽風」。彗發受到太陽風的衝擊，在背離太陽的方向形成了彗尾。第一次接近太陽的彗星能產生比太陽體積還大的巨大彗發和伸展幾億英里的長彗尾。彗星在多次經過太陽附近以後，失去了構成自身的大量物質，亮度很快減弱。即使是哈雷彗星，它的亮度也在逐漸減弱。太陽系中的彗星很多，估計大約數以萬億計。著名的天文學家開普勒講過：「彗星在天空里就像魚在大海里那樣多。」由於絕大多數彗星很暗，離我們太遠，所以很難看到。目前人類可以看到的彗星約1500顆左右。其中，明亮的只有20多顆。彗星的質量非常小，1000億顆彗星的質量合起來也只有地球的十分之一。凌光
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