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[浪][浪] #科普中国# 天文知识——彗尾(Comet tail)（文字来源：科普中国.科学百科_图片来源：Sogou.科普百科）
[星星] 彗尾(huìwěi) 一颗彗星的明亮的尾部延伸部分，可以是彗头的扩展或者具有某种结构，因而能与彗头有所区别；彗尾主要由气体和尘埃组成。 除了离太阳很远时以外，彗星的长长的明亮稀疏的彗尾，在给人们这样的印象，即认为彗星很靠近地球，甚至就在我们的大气范围之内。1577年第谷指出当从地球上不同地点观察时，彗星并没有显出方位不同：因此他正确地得出它们必定很远的结论。彗星属于太阳系小天体。
[星星] 基本简介
当彗星逐渐接近太阳时，冷冻的表面开始蒸发，形成一个巨大的彗头或彗发。彗星在环绕太阳时，太阳风迫使气体和被蒸汽吹走的尘埃粒子形成两条彗尾。太阳风的平均速度是每秒300—500千米，对彗星造成一强大的推斥力，因而造成了彗尾的高加速度。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，故此彗尾要接近太阳时才出现且太阳愈壮观，但却永远背向太阳。尘埃彗尾随着彗星轨道略呈弯曲，为黄色，它是由太阳辐射的斥力产生的；气体彗尾是笔直的，呈蓝色，它是被太阳风的荷电粒子往后推出的，可长达1亿公里或更长。当彗星远离太阳而去时，彗尾又开始缩短。彗星通过火星时，它的彗尾便开始逐渐形成。接近太阳时，彗星所产生的气体最多，彗尾也最长。
最耀眼的彗星莫过于鹿林彗星，因为它来自太阳系外围的欧特云(Oort cloud)(注)，若轨道呈双曲线，这会是它唯一一次造访太阳系内部；而且相较于其它来自欧特云的彗星，它算是非常接近地球的一个，近地点约只有 0.41 天文单位(相当于 6100 万公里)，使得不少天文专家日以继夜守着它，也捕捉到难得一见的彗尾断裂、长时间“反向”彗尾等景象。
[星星] 相关原理
鹿林彗星最特殊之处莫过于它偏绿的彗尾，与一般常见的蓝色彗尾不同。“中央大学”天文研究所教授陈文屏表示，彗星的主体“彗核”是冰块与尘埃混合而成，大小约数公里。彗星接近太阳(小于 5 天文单位)时，彗核内部受热后压力逐渐增大，使气体冲破表壳，连带喷出尘粒，并包覆在彗核外，形成直径约数十万公里的球形“彗发”。当彗星继续靠近太阳，就会出现长达数千万至数亿公里的“彗尾”。彗尾分尘埃尾与离子尾两种，尘埃尾顾名思义是由尘埃组成，离子尾主要由气体组成，二者的形成原因和发光机制各不相同。
一般见到的蓝色彗尾就是离子尾，它的形成原因与太阳风有关。太阳风是太阳表面喷发出来的游离氢(即质子与电子)，当它靠近彗星时，太阳风挟带的太阳磁场会受彗星的带电离子干扰，使得磁力线往背离太阳的方向，并且绕着彗星弯曲。彗星的离子和太阳风都是沿着磁力线运动，最后二者就一起形成往背离太阳方向延伸的离子尾。
太阳风是间歇性的，每次喷出来的强弱也不一样，加上彗星本身运动也会影响磁场，所以离子尾就可能有忽长忽短、分叉、断裂、消失、再生等情况。此次鹿林彗星被观察到离子尾断裂的情形，正是在非常靠近太阳时发生的。
离子尾的发光机制也与太阳风有关。组成离子尾的气体分子被太阳风撞击后，会激发成由离子与电子组成的电浆状态，当电子与离子重新结合时，就会发光。不同离子放射出来的光颜色不同，一般见到的离子尾呈蓝色，是因为含有较多的一氧化碳离子(CO+)，其它尚有 H+、C+、 N2+、 Ca+、 CH+、 CN+、CH3OH2+、OH+、 H2O+ 等，但由于蓝光偏多，以致不易察觉出别的颜色。鹿林彗星的离子尾呈绿色，经光谱分析发现，是双原子碳(C2)发出的荧光辐射。一般彗星也有这些谱线，但是鹿林彗星似乎特别明显，不过实际机制有待进一步探讨。
[星星] 彗尾消失
如果离子尾是充分发展的，则磁场在某一点上会挤压在一起，在某一段距离上的离子尾会发生磁场重联的现象，这会造成"彗尾不连接事件"。这种现象已经多次被观测到，最显著的是当恩克彗星在2007年4月20日通过CME的物质时，彗尾数度完全的被切断。此一事件是日地关系天文台观测到的。
在1996年，发现彗星会辐射X射线。这令研究人员很惊讶，因为X射线辐射通常只出现在高温物体。这些X射线被认为是由彗星和太阳风的交互作用生成的：当高电荷的离子飞行通过彗星的大气层时，它与彗星的原子和分子碰撞，"抢夺"了彗星的一个或多个电子。这种掠夺导致X射线和远紫外线光子的辐射。
[星星] 相关实例
[半星] “反向”尘埃尾？
除了绿色离子尾，天文学家也长时间观测到鹿林彗星的“反向”尘埃尾。尘埃尾是反射太阳光而呈黄色的彗尾，其形成原因与太阳辐射光压有关。辐射光压就像是光线照在尘埃上所造成的压力，由于尘埃的颗粒有大小之分，颗粒越小越容易被推向远方，最后造成尘埃呈扇形发散出去。根据克卜勒行星运动定律，根据克卜勒行星运动定律，离太阳近的行星运动速度比远处行星快。换句话说，散在离太阳较远处的尘埃(和彗星一样绕着太阳运动)运动速度较慢，反之则快，以致尘埃尾扇形区域末端会因运动速度的快慢而弯曲。
与离子尾一样，尘埃尾的尾巴也是往背离太阳的方向延长，这是因为辐射光压的施力方向也是背离太阳；但此次鹿林彗星的尘埃尾却有很长一段时间指向太阳，出现“反向”彗尾。陈文屏解释，鹿林彗星的彗尾并非真的变成“反向”，而是因为鹿林彗星与地球运行轨道几乎在同一平面，从地球角度观测产生错觉造成。
这次鹿林彗星除了带来与往常不同的惊喜，在科学研究上也很有价值，例如观察离子尾的变化有助于了解太阳风的特性；而藉由彗尾研究彗星的结构、化学成份等，则可以探知太阳系的过去，尤其是鹿林彗星的故乡离太阳相当遥远，受太阳辐射影响少，故能保留更多太阳系形成之初的样貌，甚至可以反应欧特云天体的特性，因此它的造访可说意义非凡。
注：彗星的所在主要分布在两个区域，短周期彗星(约 200 年以下)是在海王星轨道之外的“古柏带” (Kuiper belt)；而长周期、轨道呈双曲线或抛物线的彗星，则分布在太阳系外围，距离太阳可达 10 万天文单位的欧特云区，鹿林彗星就是其中一个。
[半星] 难以预测的彗星
鹿林彗星在最接近地球，原本预估观测亮度可能达四、五等(星等数字越小表示越亮，人类肉眼可见极限约六等)，而且月相几乎逢朔，没有月光干扰，没想到鹿林彗星移至近地点的前后几天，台湾地区的天候不佳，致使观测结果大受影响。“中央大学”天文研究所教授陈文屏表示，彗星的亮度并不容易预估，除了与彗星大小、离太阳及地球远近等条件有关，最难掌握的是当时的喷发状态。以短周期彗星为例，虽然可以粗略估算彗星每次接近太阳时，会损失 0.1～1% 的物质，然而不能就此断定彗星下次接近到太阳附近时，亮度就会变暗，因为有可能下次喷发活跃程度较强，或离地球较近，而使得亮度不减反增。
除了一般人关心的亮度，彗星轨道也不容易计算。相较于行星、卫星等天体，彗星的质量小得多，其运动方式容易受其它天体干扰，特别是当它靠近太阳时，喷发物质后带来的反作用力，使得科学家很难掌握它下一步的行进方向。陈文屏表示，之所以无法确定鹿林彗星的运行轨道是抛物线、双曲线或是极狭长椭圆，是因为科学家只观察到极小段的轨道，且其运行轨迹一直有些微改变。从 2007 年 7 月累积至 2009 年 2 月的轨迹点，推算其轨道显示它可能是周期长约 2800 多万年的极狭长椭圆，但累积至 6 月的数据却显示为双曲线。究竟哪个推论才正确，尚需很长时间追踪分析。
[半星] 卡塔利纳彗星的彗尾
卡塔利纳彗星（C/2013US10）正扫过地球黎明前的天空，在明亮的大角星，即牧夫座α的附近，对双筒望远镜来说真是一场新年的盛宴。2015年12月21日的这幅望远镜合成影像展现了这颗彗星的彗尾穿越宽达10个满月的视场。背景中的些许遥远星系和昏暗恒星位于室女座。卡塔利纳的尘埃彗尾在上图中向左下方呈扇形展开，离子彗尾则斜着朝向右上方，在太阳风的吹拂下远离太阳的方向。1月17日，这个来自奥尔特云的外离的访客将到达近地点，仅1亿1千万公里远，位于北斗斗柄的亮星附近。
[半星] 爱喜彗星的彗尾
爱喜彗星（Lovejoy）的泛绿色彗头和蓝色的离子彗尾在1月13日延伸穿过了金牛座的这片星场。左上方的内插图显示1/2度（满月的角大小）作为比例尺。因此爱喜彗星的彗头看上去仅比天空中的满月小一点（但暗得多），它的彗尾在影像中超过4度宽。这颗彗星此时的估计距离在7500万公里之外，相应推算其彗尾长度超过500万公里。在太阳风的吹动下，稀薄的离子彗尾直接背向太阳，当彗星向近日点（1月30日到达）前进时不断长大。二价碳（C2）气体在阳光下发出荧光，产生了彗头的绿色，更暗的泛蓝色彗尾呈现电离态一氧化碳辐射的颜色。
百度链接：https://t.cn/A6bYq5F5
[星星] 彗尾(huìwěi) 一颗彗星的明亮的尾部延伸部分，可以是彗头的扩展或者具有某种结构，因而能与彗头有所区别；彗尾主要由气体和尘埃组成。 除了离太阳很远时以外，彗星的长长的明亮稀疏的彗尾，在给人们这样的印象，即认为彗星很靠近地球，甚至就在我们的大气范围之内。1577年第谷指出当从地球上不同地点观察时，彗星并没有显出方位不同：因此他正确地得出它们必定很远的结论。彗星属于太阳系小天体。
[星星] 基本简介
当彗星逐渐接近太阳时，冷冻的表面开始蒸发，形成一个巨大的彗头或彗发。彗星在环绕太阳时，太阳风迫使气体和被蒸汽吹走的尘埃粒子形成两条彗尾。太阳风的平均速度是每秒300—500千米，对彗星造成一强大的推斥力，因而造成了彗尾的高加速度。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，故此彗尾要接近太阳时才出现且太阳愈壮观，但却永远背向太阳。尘埃彗尾随着彗星轨道略呈弯曲，为黄色，它是由太阳辐射的斥力产生的；气体彗尾是笔直的，呈蓝色，它是被太阳风的荷电粒子往后推出的，可长达1亿公里或更长。当彗星远离太阳而去时，彗尾又开始缩短。彗星通过火星时，它的彗尾便开始逐渐形成。接近太阳时，彗星所产生的气体最多，彗尾也最长。
最耀眼的彗星莫过于鹿林彗星，因为它来自太阳系外围的欧特云(Oort cloud)(注)，若轨道呈双曲线，这会是它唯一一次造访太阳系内部；而且相较于其它来自欧特云的彗星，它算是非常接近地球的一个，近地点约只有 0.41 天文单位(相当于 6100 万公里)，使得不少天文专家日以继夜守着它，也捕捉到难得一见的彗尾断裂、长时间“反向”彗尾等景象。
[星星] 相关原理
鹿林彗星最特殊之处莫过于它偏绿的彗尾，与一般常见的蓝色彗尾不同。“中央大学”天文研究所教授陈文屏表示，彗星的主体“彗核”是冰块与尘埃混合而成，大小约数公里。彗星接近太阳(小于 5 天文单位)时，彗核内部受热后压力逐渐增大，使气体冲破表壳，连带喷出尘粒，并包覆在彗核外，形成直径约数十万公里的球形“彗发”。当彗星继续靠近太阳，就会出现长达数千万至数亿公里的“彗尾”。彗尾分尘埃尾与离子尾两种，尘埃尾顾名思义是由尘埃组成，离子尾主要由气体组成，二者的形成原因和发光机制各不相同。
一般见到的蓝色彗尾就是离子尾，它的形成原因与太阳风有关。太阳风是太阳表面喷发出来的游离氢(即质子与电子)，当它靠近彗星时，太阳风挟带的太阳磁场会受彗星的带电离子干扰，使得磁力线往背离太阳的方向，并且绕着彗星弯曲。彗星的离子和太阳风都是沿着磁力线运动，最后二者就一起形成往背离太阳方向延伸的离子尾。
太阳风是间歇性的，每次喷出来的强弱也不一样，加上彗星本身运动也会影响磁场，所以离子尾就可能有忽长忽短、分叉、断裂、消失、再生等情况。此次鹿林彗星被观察到离子尾断裂的情形，正是在非常靠近太阳时发生的。
离子尾的发光机制也与太阳风有关。组成离子尾的气体分子被太阳风撞击后，会激发成由离子与电子组成的电浆状态，当电子与离子重新结合时，就会发光。不同离子放射出来的光颜色不同，一般见到的离子尾呈蓝色，是因为含有较多的一氧化碳离子(CO+)，其它尚有 H+、C+、 N2+、 Ca+、 CH+、 CN+、CH3OH2+、OH+、 H2O+ 等，但由于蓝光偏多，以致不易察觉出别的颜色。鹿林彗星的离子尾呈绿色，经光谱分析发现，是双原子碳(C2)发出的荧光辐射。一般彗星也有这些谱线，但是鹿林彗星似乎特别明显，不过实际机制有待进一步探讨。
[星星] 彗尾消失
如果离子尾是充分发展的，则磁场在某一点上会挤压在一起，在某一段距离上的离子尾会发生磁场重联的现象，这会造成"彗尾不连接事件"。这种现象已经多次被观测到，最显著的是当恩克彗星在2007年4月20日通过CME的物质时，彗尾数度完全的被切断。此一事件是日地关系天文台观测到的。
在1996年，发现彗星会辐射X射线。这令研究人员很惊讶，因为X射线辐射通常只出现在高温物体。这些X射线被认为是由彗星和太阳风的交互作用生成的：当高电荷的离子飞行通过彗星的大气层时，它与彗星的原子和分子碰撞，"抢夺"了彗星的一个或多个电子。这种掠夺导致X射线和远紫外线光子的辐射。
[星星] 相关实例
[半星] “反向”尘埃尾？
除了绿色离子尾，天文学家也长时间观测到鹿林彗星的“反向”尘埃尾。尘埃尾是反射太阳光而呈黄色的彗尾，其形成原因与太阳辐射光压有关。辐射光压就像是光线照在尘埃上所造成的压力，由于尘埃的颗粒有大小之分，颗粒越小越容易被推向远方，最后造成尘埃呈扇形发散出去。根据克卜勒行星运动定律，根据克卜勒行星运动定律，离太阳近的行星运动速度比远处行星快。换句话说，散在离太阳较远处的尘埃(和彗星一样绕着太阳运动)运动速度较慢，反之则快，以致尘埃尾扇形区域末端会因运动速度的快慢而弯曲。
与离子尾一样，尘埃尾的尾巴也是往背离太阳的方向延长，这是因为辐射光压的施力方向也是背离太阳；但此次鹿林彗星的尘埃尾却有很长一段时间指向太阳，出现“反向”彗尾。陈文屏解释，鹿林彗星的彗尾并非真的变成“反向”，而是因为鹿林彗星与地球运行轨道几乎在同一平面，从地球角度观测产生错觉造成。
这次鹿林彗星除了带来与往常不同的惊喜，在科学研究上也很有价值，例如观察离子尾的变化有助于了解太阳风的特性；而藉由彗尾研究彗星的结构、化学成份等，则可以探知太阳系的过去，尤其是鹿林彗星的故乡离太阳相当遥远，受太阳辐射影响少，故能保留更多太阳系形成之初的样貌，甚至可以反应欧特云天体的特性，因此它的造访可说意义非凡。
注：彗星的所在主要分布在两个区域，短周期彗星(约 200 年以下)是在海王星轨道之外的“古柏带” (Kuiper belt)；而长周期、轨道呈双曲线或抛物线的彗星，则分布在太阳系外围，距离太阳可达 10 万天文单位的欧特云区，鹿林彗星就是其中一个。
[半星] 难以预测的彗星
鹿林彗星在最接近地球，原本预估观测亮度可能达四、五等(星等数字越小表示越亮，人类肉眼可见极限约六等)，而且月相几乎逢朔，没有月光干扰，没想到鹿林彗星移至近地点的前后几天，台湾地区的天候不佳，致使观测结果大受影响。“中央大学”天文研究所教授陈文屏表示，彗星的亮度并不容易预估，除了与彗星大小、离太阳及地球远近等条件有关，最难掌握的是当时的喷发状态。以短周期彗星为例，虽然可以粗略估算彗星每次接近太阳时，会损失 0.1～1% 的物质，然而不能就此断定彗星下次接近到太阳附近时，亮度就会变暗，因为有可能下次喷发活跃程度较强，或离地球较近，而使得亮度不减反增。
除了一般人关心的亮度，彗星轨道也不容易计算。相较于行星、卫星等天体，彗星的质量小得多，其运动方式容易受其它天体干扰，特别是当它靠近太阳时，喷发物质后带来的反作用力，使得科学家很难掌握它下一步的行进方向。陈文屏表示，之所以无法确定鹿林彗星的运行轨道是抛物线、双曲线或是极狭长椭圆，是因为科学家只观察到极小段的轨道，且其运行轨迹一直有些微改变。从 2007 年 7 月累积至 2009 年 2 月的轨迹点，推算其轨道显示它可能是周期长约 2800 多万年的极狭长椭圆，但累积至 6 月的数据却显示为双曲线。究竟哪个推论才正确，尚需很长时间追踪分析。
[半星] 卡塔利纳彗星的彗尾
卡塔利纳彗星（C/2013US10）正扫过地球黎明前的天空，在明亮的大角星，即牧夫座α的附近，对双筒望远镜来说真是一场新年的盛宴。2015年12月21日的这幅望远镜合成影像展现了这颗彗星的彗尾穿越宽达10个满月的视场。背景中的些许遥远星系和昏暗恒星位于室女座。卡塔利纳的尘埃彗尾在上图中向左下方呈扇形展开，离子彗尾则斜着朝向右上方，在太阳风的吹拂下远离太阳的方向。1月17日，这个来自奥尔特云的外离的访客将到达近地点，仅1亿1千万公里远，位于北斗斗柄的亮星附近。
[半星] 爱喜彗星的彗尾
爱喜彗星（Lovejoy）的泛绿色彗头和蓝色的离子彗尾在1月13日延伸穿过了金牛座的这片星场。左上方的内插图显示1/2度（满月的角大小）作为比例尺。因此爱喜彗星的彗头看上去仅比天空中的满月小一点（但暗得多），它的彗尾在影像中超过4度宽。这颗彗星此时的估计距离在7500万公里之外，相应推算其彗尾长度超过500万公里。在太阳风的吹动下，稀薄的离子彗尾直接背向太阳，当彗星向近日点（1月30日到达）前进时不断长大。二价碳（C2）气体在阳光下发出荧光，产生了彗头的绿色，更暗的泛蓝色彗尾呈现电离态一氧化碳辐射的颜色。
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