天鵝彗星經過地球之後向著太陽進發,為何會閃著綠色的光芒?

用戶110322627324 發佈 2020-08-05T02:36:37+00:00

彗星,我們在地球上用肉眼就能夠看到,是一種和其它天體運行規律不同的特殊星體,它們圍繞太陽運行的軌道的偏心率很大,意味著其近日點和遠日點與太陽的距離差距非常懸殊,而在與太陽距離發生變化的過程中,我們看到的它們呈現的外觀,也會相應地出現變化,其主要特徵就是被「雲霧」籠罩的形態在大小、方向和長度上皆會出現不同。

彗星,我們在地球上用肉眼就能夠看到,是一種和其它天體運行規律不同的特殊星體,它們圍繞太陽運行的軌道的偏心率很大,意味著其近日點和遠日點與太陽的距離差距非常懸殊,而在與太陽距離發生變化的過程中,我們看到的它們呈現的外觀,也會相應地出現變化,其主要特徵就是被「雲霧」籠罩的形態在大小、方向和長度上皆會出現不同。大家估計都對哈雷彗星如雷貫耳,它以固定的76年左右的周期圍繞著太陽公轉一圈,從來沒有爽約過,今天這裡不談哈雷彗星,我們說一下一個充滿神秘色彩的彗星-天鵝彗星。

天鵝彗星的基本情況

今年初,天文學界對造訪太陽系的另外一顆彗星ATLAS寄以厚望,本來有希望成為幾十年來北半球能夠觀測到的最亮彗星,但是可惜的是,經過深入觀察,從3月底開始這顆彗星就已經開始有碎裂的傾向,在4月底的時候通過哈勃望遠鏡觀測該彗星已經碎裂為近30塊,這個結果讓天文學家和愛好者們深感遺憾。不過,後來又發現的一顆距離太陽越來越近的彗星,逐漸取代了人ATLAS在人們心目的位置。

這顆彗星被發現的最早時間為2005年,由太陽日球層觀測衛星SOHO首先捕捉到,由於SOHO衛星上是依靠SWAN照相機拍攝到的這顆彗星,因此它被冠以SWAN(天鵝)彗星的名號。在今年3月25日,SOHO又拍攝到了它的蹤跡,不過這次的距離更加靠近了。澳大利亞業餘天文學家 Michae Mattiazzo於4月11日,在查看SOHO拍攝的照片時確認了這種現象。

從天鵝彗星的運動軌跡來看,其4月上旬的星相位置在玉夫座,4月下旬的時候已經進入水瓶座,在目前所處的5月份,其在星圖上的相對位置將依次穿過雙魚、鯨魚、白羊、英仙和御夫等星座。其中,在剛剛過去的5月12日,這顆彗星通過了與地球的最近點,當時與地球的距離約為8400萬公里,之後一路向著靠近太陽的方向挺進,預計5月27日將到達近日點,屆時與太陽的距離約為6000萬公里,此後就將逐漸遠離太陽而去。

據科學家們測算,天鵝彗星的軌道偏心率極大,達到了驚人的0.9999952,這也致使它的運行軌道非常傾向於非閉合的狀態拋物線,因此回歸周期非常漫長,達到約2670萬年,所以我們能夠目睹到這一顆彗星真的是太幸運了。不過遺憾的是,天鵝彗星與黃道平面的夾角高達110多度,因此目前易見的區域僅限於南半球。而隨著彗星與太陽距離的的日益接近,其亮度也在不斷增加,估計在5月底的時候,其目視亮度將會達到3等,處於北半球的我們有可能在太陽下山之後的很短時間內,在西北偏西的方向上觀察到它的身影。

天鵝彗星為什麼會發生綠光

大家都知道,彗星從結構上來看,可以分為兩個主要組成部分-彗頭和彗尾,其中彗頭是彗星物質的聚集地,它由俗稱「髒雪球」的彗核(主要組成物質是岩塊、冰晶、鐵、乾冰、氨氣、甲烷、塵粒等)以及包裹在彗核外圍的霧狀組合體彗發(主要組成物質是氫氣、一氧化碳、氧氣,羥基、氨基化合物等)所構成,彗發的組成物質是由彗核物質的蒸發作用形成的。彗尾則是由太陽輻射和太陽風吹拂的共同作用,使彗星的組成物質受到極大的排斥作用,逐漸與彗核分離,被甩向遠離太陽的方向所形成的,彗尾的組成物質基本上與彗發保持一致,不過由於它的長度在接近太陽時會被拉得很長,所以物質密度非常低。

一般來說,彗星在進入太陽系的行星軌道之後,就會在太陽輻射和太陽風的吹拂下,其冰晶組成物質最先開始蒸發現象,隨著與太陽距離的接近,蒸發作用越來越強烈,而在氣體呈現固態時,除了水之外,一氧化碳分子之間的結合力最弱,在太陽光線中頻率最高的伽馬射線和紫外線作用下,一氧化碳就會首先被電離,然後被吹離彗頭部位,形成離子尾,以一氧化碳為主的電離氣體所形成的離子尾則呈現出藍色。

當彗星與太陽的距離進一步增大以後,比如達到水星軌道附近,則無論是太陽風的強度,還是太陽輻射的強度都明顯得增大,這樣就會使彗核中的冰態物質發生融化,一些小型岩石碎片、塵埃等就會脫離彗頭部位,形成以塵埃物質為主的另一條彗尾,它所呈現的顏色主要以白色或者黃色為主。之所以又出現另一條彗尾,主要是兩種狀態下出現的彗尾,其組成物質的密度有明顯差別,在太陽風吹拂和自身運行方向的綜合影響之下,這些從彗頭吹出的物質發生了一定程度的偏移。

而天鵝彗星呈現出的顏色為綠色,主要是氣體在電離過程中所形成的不同物質所決定。在彗頭組成物質中,那些構成固態氣體的元素組成主要以氫、氧、碳和氮,在不同的溫度、不同的元素構成條件下,有幾率通過電離的形式,形成CN或者C2化合物,如果CN或者C2化合物所占的比例達到一定程度時,從高能量態的原子軌道降回低能量態的原子軌道時,就會釋放出具有由特定波長構成的光線,這些光線的光譜在我們的眼中就呈現了特定的綠色。

天鵝彗星有可能步ATLAS的後塵

我們能夠看到彗星發出綠色的光芒,表明它已經距離太陽非常近,而且運動速度很快,表面物質電離和揮發作用特彆強烈,這就有較大的可能,使得彗星發生解體,因此天鵝彗星有可能像ATLAS一樣發生碎裂,當然這種情況不是我們希望發生的。

為什麼彗星會發生碎裂呢?這其實與它組成物質的比較鬆散性質決定的,我們之所以能夠看到彗星的彗尾,從本質上來說就是彗星以「犧牲」自己的組成物質作為代價。其驅動力的來源除上自身的高速運動以外,還與太陽輻射和太陽風的吹拂密切相關,彗星的組成物質特別是外部的物質具有很強的揮發性,這些物質的揮發引起的動力學效應,將使彗星本體產生強烈的扭矩,而這個扭矩的產生,主要也來源於彗星的表面組成結構不均勻,其重心與質心並非完全重合,於是彗星就在這種強烈的扭矩作用下,鬆散的組合極易因光壓而解體分離。

所以,未來一段時間天鵝彗星到底如何發展,取決於受到太陽輻射和太陽風吹拂產生的光壓,與自身組成物質之間的結合力的抗衡,是否維持穩定將具有很大的不確定性,至少這種碎裂的可能性是存在的。我們不妨架起望遠鏡,有效利用好太陽下山那段極短的時間,盡力捕捉其綠色的彗發和藍色的彗尾這個壯觀唯美的景象吧。

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