據國外媒體報道,近十幾年來,有許多顆大彗星掠過了地球的天空,包括百武(Hyakutake)、海爾·波普、霍爾姆斯(Holmes)、泛星(Pan-STARRS)、麥克諾特(McNaught)等等。它們都是十分壯美迷人的天體。
現在,我們又迎來了ISON彗星(編號C/2012 S1),這注定將吸引無數人的目光。過去幾天裡,它的亮度有了顯著的提升,是時候好好看看它了!許多人都拍到了非凡的圖片,而這顆彗星本身也蘊含了許多科學事實。
1. ISON是個“新手”
一些彗星擁有細長的橢圓軌道,它們會週期性地抵達太陽系內側,隨後再次回到遙遠的太空深處。在那裡它們的速度會減慢,幾乎停滯,然後又再次返回太陽系內側,回到太陽光熱的懷抱之中。
舉例來說,哈雷彗星就處在一條週期長達75年的橢圓軌道上,目前已經越過了海王星。
不過,還有一些彗星更加極端。如果它們被突然“踢了一腳”——可能是被衝撞了一下,或者受到行星引力的加速——它們的橢圓形軌道就會變成開口的雙曲線。
這意味著它們具有了足以離開太陽系的能量。而一旦它們離開了太陽系,就永遠也不會再回來了。
ISON彗星就是一顆具有雙曲線軌道的彗星,未來幾周將是我們對它進行觀測的唯一機會。
一旦它回到宇宙深處,就再也不會回來。這也很可能是它第一次造訪太陽系內側,科學家興奮異常的原因也在於此。
我們看到的是一顆原始的彗星,具有數十億年的歷史,是古老太陽系的遺存。這是一顆時間膠囊,可以讓我們一窺太陽和其他行星年輕時的環境條件。
2. ISON是掠日彗星
ISON彗星的軌道將非常、非常靠近太陽的表面。11月28日,該彗星將以僅僅110萬公里的距離掠過太陽的表面。
考慮到太陽的直徑140萬公里,這樣的距離可以說是擦肩而過。ISON彗星將感受到太陽極端的高溫,並有可能因此壽終正寢。
3. 掠過太陽時,ISON彗星的速度將達到每秒360公里
想像一下丟出石頭的場景,站得越高,石頭受到地球引力作用的時間就越長,當它到達地面時的速度就越快。
如果你從無窮遠處扔一塊石頭,那它擊中地面的速度就會達到最快,即地球表面的逃逸速度。物理學上的自由落體是可以反轉的,因此當你以逃逸速度向上拋出石頭時,它將永遠向上,不會掉落下來——所以這一速度才被稱為“逃逸速度”。
對於圍繞太陽運行(有時候是撞上太陽)的彗星來說,情況也是如此。由於ISON彗星幾乎是從無窮遠的地方飛來,因此當它接近太陽的時候,將會達到太陽表面逃逸速度,即大約每秒360公里。這有多快?要比步槍子彈的出膛速度快數百倍,比民航客機的飛行速度快1500倍以上。依照這樣的速度,ISON彗星用大約15秒就可以橫跨北美大陸。
事實上,這一速度已經達到光速的0.1%!這比任何人造的航天器都要快,而它唯一的推動力就是引力。
4. ISON彗星的固體部分寬度僅有2公里
彗星實際上就是由岩石、砂礫和冰堆積而成的混合物。彗星的固體部分稱為彗核(nucleus),有些彗星的彗核很大,如海爾-波普彗星的彗核寬達30公里。
ISON彗星的彗核卻很小,只有大約2公里的寬度。換句話說,把它丟到落基山脈中,估計就找不到了。
這一體積數據是根據哈勃太空望遠鏡拍攝的圖片估算出來的,是個上限值,因此現實中它可能更小一些。
不過,ISON彗星依然可以讓我們用肉眼看到,即使距離達到上百萬公里,這是因為……
5. ISON彗發長度超過10萬公里
在你觀看ISON彗星(或其他任何彗星)圖片的時候,你並不是在看它的彗核,而是在看圍繞在彗核周圍的氣體。
當彗星靠近太陽的時候,彗核上的冰受熱直接昇華成氣體。這些氣體從彗核微弱的引力中逃逸出來,形成了瀰漫在其周圍的彗發。
由於彗發並非固態,因此並沒有明顯的邊緣。不過在11月15日,ISON彗星的彗發看起來已經有大約3角分寬(角分是天空中張角大小的單位,滿月的張角大小約為30角分)。
ISON距離地球大約1.4億公里,因此可以計算出其彗發大小大約為12萬公里,這相當於地球直徑的10倍!
6. ISON的彗尾至少有800萬公里長
一旦彗發中的氣體和塵埃進入太空,就會受到太陽風和陽光壓強的影響。氣體和塵埃會被“吹走”,形成一條或多條的長尾。
與彗發相似,彗尾也是極為稀薄的氣體,因此並沒有真正的邊緣,但據測算,ISON彗星的彗尾至少有800萬公里長。這相當於月地距離的20倍。
7. 彗尾基本上是真空狀態
奇怪的是,儘管看起來很明亮,但彗星的彗尾卻極其稀薄。典型的彗尾中原子密度大約為每立方厘米5萬個原子。
聽起來似乎很多,但在海平面上1立方厘米的空氣中所含有的原子/分子數約為10的19次方,即10,000,000,000,000,000,000個。與我們呼吸的空氣相比,彗尾幾乎就是真空狀態,其之所以顯得明亮,只是因為體積夠大,並能反射太陽光。
8. ISON彗星總質量大約為20億到30億噸
冰的密度並不大,它還能浮在水面上呢!如果ISON彗星是典型的由冰和岩石構成的彗星,那它的密度大約在每立方米600千克左右。
假設ISON彗星的彗核是一個2公里直徑的球體,那它的質量大約在20億到30億噸之間。這聽起來似乎很多,但實際上冰的密度比岩石小很多,一座小的岩石山就比ISON彗星重多了。
9. ISON彗星正在縮小
科學家對彗星表面逃離的水冰總量進行了測定,表明ISON彗星表面每秒鐘大約會損失10的29次方個水分子——需要注意這一數字一直在不斷變化。簡單計算一下,這相當於每秒鐘損失3噸的水,足以在10分鐘內注滿一座奧運會泳池。
這樣的損耗量相當可觀,但考慮到彗星的總質量,按照這一速度,ISON彗星還需要25年時間才會完全消失。由於彗星只會在接近太陽的幾周內才會這樣地拋散物質,因此它還有足夠的家底進行揮霍。
10. ISON可能會解體
雖然有足夠的質量,但這並不意味著ISON彗星就安全了。一些彗星並非十足的固體,是冰將其凝聚在一起。
隨著與太陽距離越來越近,冰開始昇華,大塊的物質會解體,有些情況下瓦解的景象非常壯觀。即使能在經過近日點時倖免於難,有些彗星也會因為距離太陽過近而蒸發。科學家已經觀測過這一現象。
對於ISON是否能從與太陽的“親密接觸”中存活下來,現在還不清楚。目前它看起來一切都好,但誰知道接下來幾天會發生什麼呢?
11. ISON彗星不會撞擊地球
只要一出現明亮的彗星(或者近距離飛掠地球的小行星),就會有擔心其會撞上地球的流言出現。
不用擔心ISON彗星,它將會在2013年12月16日最靠近地球,屆時距離大約為6000萬公里,比月地距離還大150倍。
12. 你能看到ISON彗星,甚至是在白天
目前,ISON彗星已經亮到肉眼可見,用雙筒望遠鏡應該更容易看到。在過去一周內,它的亮度已經提高了好幾倍。隨著與太陽距離越近,它將變得更加明亮,但同時也越來越難以尋找,因為它越來越靠近太陽。
不過,有時類似ISON這樣的彗星在接近太陽的時候,會變得異常明亮。2007年,我在正午時分觀測到了麥克諾特彗星。沒錯,就是正午。這很困難,而且要非常小心,千萬不能直視太陽,特別是用雙筒望遠鏡的時候。一定記住,不能拿起雙筒望遠鏡在太陽附近四處搜尋彗星,這很可能會帶來失明的危險。
儘管現在還不能確定,但在ISON彗星接近太陽的短暫時間內,我們很有可能在大白天也可以看到它。如果你的位置恰當,太陽被樹木或建築物擋住,那就有可能在白天看到ISON彗星。當然,這得取決於彗星與太陽之間精確的相對位置。
在此還要再強調一下,肉眼觀測是很難的,除非你知道你在做什麼,否則不要輕易嘗試。需要指出,短時間注視太陽並不會對正常眼睛造成傷害,但還是不應該多次這麼做。而且對小孩來說傷害更大,他們的晶狀體比起成年人來能夠透過更多的紫外線。
你最好還是再等上幾天。一旦ISON彗星繞出太陽附近,對於北半球的居民來說,將有數星期的時間可以在日落之後看到它。這就容易多了,現在你必須早晨大約5點起來,在太陽出來之前觀看它。
在12月20日左右,ISON彗星可能就會繞出太陽的眩光,屆時我們應該可以用雙筒望遠鏡容易地找到它。
親眼見到一顆大彗星是一種神奇的體驗,ISON彗星給我們提供了這樣的機會,而這種機會很可能只會出現一次。這不是科幻小說,也不是電影場景,而是現實存在的東西,是宏大宇宙的一小部分。希望你們能夠好好享受這樣的時刻。
