彗星

彗星是太阳系早期遗留下来的尘埃、岩石和冰的冰冻残骸。当它们接近太阳时，会受热并释放出气体和尘埃，形成一个发光的头部，看起来像一颗行星。它们的宽度从几英里到几十公里不等。由这些物质组成的尾巴可以延伸到数百万英里。这些现象是由太阳辐射和流出的太阳风等离子体与彗核的相互作用引起的。彗核的大小从几百米到几十公里不等，由松散堆积的冰、尘埃和微小岩石颗粒组成。彗发的大小可以达到地球直径的15倍，而彗尾的长度可以超过一个天文单位。如果彗星足够近且足够亮，肉眼就可以在地球上看到，无需望远镜，并且可以在天空中跨越长达30°（60个月亮）的弧度。自古以来，许多国家和宗教都注意到并记录了彗星。

彗星通常具有非常偏心的椭圆轨道，轨道周期从几年到数百万年不等。短周期彗星形成于柯伊伯带或其相关的分散盘，位于海王星轨道之外。长周期彗星被认为形成于奥尔特云，这是一个球形的冰冷天体云，延伸至柯伊伯带之外，直至距离最近恒星一半的距离。经过恒星的引力扰动以及宇宙潮汐，会将长周期彗星推向太阳。双曲线彗星可能只在内太阳系中旅行一次，然后被抛射到星际空间。彗星的出现被称为“回归”。已经多次近距离经过太阳的已灭绝彗星已经失去了几乎所有的挥发性冰和尘埃，它们可能看起来像小行星。与彗星不同，小行星被认为是在木星轨道内形成的，而不是在太阳系外围形成的。然而，主带彗星和活跃的半人马小行星的发现模糊了小行星和彗星之间的界限。在21世纪初，他们发现了一些具有长周期彗星轨道但具有内太阳系小行星特征的微小天体，它们被昵称为“曼克斯彗星”。它们仍被归类为彗星，包括C/2014 S3（PANSTARRS）。在2013年至2017年间发现了27颗曼克斯彗星。

2021年11月，据发现已知的彗星有4,584颗。然而，这只占总可能彗星总数的一小部分，因为外太阳系中彗星状天体的数量（在奥尔特云中）约为一万亿。每年大约有一颗彗星可以用肉眼看到，尽管其中许多都昏暗且不壮观。“大彗星”是指特别明亮的例子。无人探测器曾访问过彗星，包括NASA的“深度撞击”任务，该任务在坦普尔1号彗星上炸出了一个陨石坑以探索其内部，以及欧洲航天局的“罗塞塔”号，这是第一个着陆在彗星上的机器人航天器。

词源

“Comet”一词源自古英语“cometa”，拉丁语“comēta”或“comētēs”。这是希腊语 κομήτης 的罗马化，意为“拖着长发的”。根据《牛津英语词典》， κομήτης 在希腊语中意为“长发之星，彗星”。 κομ΄ης 源自 κομᾶv (Koman)，“留长发”，本身源自 κόμη (komē)，“头上的头发”，并用于指示“彗星的尾巴”。彗星的Unicode符号是U+2604 ☄ COMET，描绘了一个带有三个毛发状延伸的小圆盘。盎格鲁-撒克逊编年史提到了据称出现在公元729年的彗星。

物理特征

• 细胞核

一架航天器飞越时拍摄到了103P/Hartley彗星核的照片，该核长度约为2公里。彗核是指彗星的固体核心结构。彗核由岩石、尘埃、水、冰、固态二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨的混合物组成。因此，根据弗雷德·惠普尔的模型，它们通常被称为“脏雪球”。尘埃含量较高的彗星被称为“冰尘球”。“冰尘球”一词源于2005年7月NASA的“深度撞击”任务发射的“撞击器”撞击9P/Tempel 1彗星的观察。根据2014年的一项研究，彗星类似于“油炸冰淇淋”，因为内部的冰比表面的冰更稀薄、更冷，表面冰由致密的晶状冰和有机分子组成。

彗核的表面通常是石质、多尘或干燥的，表明冰隐藏在几米厚的表层地壳之下。彗核中发现了许多有机化学物质，包括甲醇、氰化氢、甲醛、乙醇和乙烷，以及可能的更复杂的分子，如氨基酸和长链碳氢化合物。2009年，NASA的“星尘”号航天器收集的彗星尘埃中已证实发现了甘氨酸。根据2011年8月基于NASA对地球上发现的陨石的研究，组成DNA和RNA的腺嘌呤、鸟嘌呤和其他相关有机化合物可能起源于小行星和彗星。由于彗核外表面的反照率极低，它们是太阳系中反射率最低的天体之一。根据“乔托”号探测器的数据，哈雷彗星（1P/Halley）的彗核反射的入射光仅约4%。同样，“深空1号”号报告称，Borrelly彗星表面的反射率不到3.0%，而沥青反射率为7%。彗核的暗表面材料可能由复杂的有机分子组成。当较轻的挥发性化合物被太阳加热蒸发后，会留下像焦油或原油这样通常非常黑暗的大型有机物质。彗星表面吸收了为其逸出气体过程提供动力的热量，因为它们的反射率很低。

虽然已经观测到半径达30公里（19英里）的彗核，但精确测定其大小仍然很困难。322P/SOHO彗星核的直径可能只有100-200米（330-660英尺）。即使仪器越来越灵敏，但由于发现的直径小于100米（330英尺）的彗星越来越少，所以彗星的数量可能不如以前认为的那么多。已知彗星的平均密度被认为是0.6克/立方厘米（0.35盎司/立方英寸）。彗核形状不规则，因为它们的质量很小，无法在自身引力作用下变成球形。据估计，近地小行星中约有6%是已停止逸出的已灭绝彗星的残骸，例如14827 Hypnos 和 3552 Don Quixote。根据“罗塞塔”号和“菲莱”号航天器的数据，67P/Churyumov-Gerasimenko彗星核没有磁场。这表明磁场可能没有参与行星体的早期形成。此外，释放自彗核并进入彗发的_水和二氧化碳分子的降解，归因于由太阳辐射引起的_水分子光电离产生的电子（在彗核上方1公里（0.62英里）范围内产生），而不是像之前认为的那样是由太阳光子造成的。这一发现是利用“罗塞塔”号上的ALICE光谱仪实现的。菲莱着陆器仪器在彗星表面发现了至少十六种有机化合物；其中四种化学物质_acetamide、acetone、methyl isocyanate和propionaldehyde_是以前从未在彗星上观察到的。

• 昏迷

彗星的“彗发”是由喷射出的气体和尘埃射流形成的巨大、极其稀薄的大气层。在太阳风和太阳辐射压力的作用下，形成了一个巨大的“彗尾”，指向远离太阳的方向。通常由水和尘埃组成，彗发形成于彗星距离太阳3到4个天文单位（4.5亿到6亿公里；2.8亿到3.7亿英里）的范围内。此时，高达90%的挥发物是水。太阳风在分解水方面的作用不如光化学作用重要，其中光解作用，以及程度稍小的光电离作用，是分解H2O母体分子的主要过程。较小的尘埃颗粒被光的压力推入彗尾，而较大的颗粒则留在彗星的轨道路径上。虽然彗星的固体核直径通常小于60公里（37英里），但它们的彗发可以跨越数千甚至数百万公里，有时甚至超过太阳的大小。例如，在2007年10月一次爆发后大约一个月，17P/Holmes彗星曾短暂拥有一个比太阳还大的稀薄尘埃包。

结论

彗星是太阳系早期遗留下来的尘埃、岩石和冰组成的宇宙天体。当它们接近太阳时，太阳辐射和流出的太阳风使它们形成明亮的头部和长长的尾巴。彗星的轨道可能是偏心的，周期从几年到数百万年不等，短周期彗星来自柯伊伯带，长周期彗星来自奥尔特云。它们的彗核，有时被称为“脏雪球”，含有挥发性和有机物质的混合物。自古以来，人们就观察和记录了彗星现象，而当前的空间任务也为我们了解它们的组成和行为提供了重要的见解。