哈雷彗星将于1986年回归。业余爱好者和职业家早已忙着准备,迎候它的到来。

哈雷彗星是一个用肉眼能见到的著名的彗星。它由英国天文学家哈雷(Edmund Halley,1656 ~ 1742),在1705年分析以前观测得到的20多个各种彗星的资料,推断出其中三个是同一颗彗星的重复出现,周期76年,并预言将于1758年或1759年初出现。到时,哈雷虽早已去世,但他的预言得到证实,预言的彗星果然出现了。这一惊人的成就轰动了天文界,后人为纪念他,就把这颗彗星定名为“哈雷彗星”。

何谓彗星?

彗星又俗称“扫帚星”,因它有云雾状的长尾巴而得名。它是太阳系的一员,和行星、卫星、小行星一样,都是在行星际空间中运动的天体。它的外貌奇特,在天空中偶然出现而引起人们的注意。在科学不发达的过去,它的出现常使人们感到惊慌和不安,把它与灾难临头连在一起。其实,它与人间的各种天灾人祸毫不相干。千万别以为彗星只有寥寥数个。要说在太阳系中,它可能是很大的家族呢!但因它们大多很暗,用我们的肉眼很难发现;如果借助于望远镜,那就可“大开眼界”,看到许多为肉眼所不能发现的彗星。据统计,在过去20年中,每年平均发现11个彗星,要是只用肉眼看,平均2年才发现1个!所以说,彗星年年有,它不是灾难的“先兆”,而是一种自然现象。从有史以来到现在,记录到用肉眼看到的彗星已达1200颗左右。彗星的运动轨道大多是抛物线,它们给我们看到一次以后,便逃之夭夭,消形于宇宙空间中去了;少数的轨道呈扁长的椭圆形,会周期性的出现。哈雷彗星就是著名的周期彗星。

彗星可分为彗头和彗尾,彗头中密度大的部分称为彗核。它在离太阳很远的太阳系深处(超过3 ~ 5亿公里),直径不超过10公里,没有尾巴,其形状不管是谁都看不见。但由各种理由可推测,这个核是相当不规则的,它的组成物质尘粒是冻结的凝固体,是组成太阳系的原始物质。因此在彗核中,不管包含什么物质,它对于太阳系的形成理论是非常重要的问题。

彗星产生于太阳系的深处。它向太阳附近移动时,离太阳3 ~ 5亿公里左右,其表面的冰开始蒸发,如果有碳酸气的冰,稍远些就开始蒸发了。连续不断的各种蒸发的气体在核的周围生成了所谓的“彗发”。核的附近,密度相当大,会产生各种各样的化学反应,研究彗发内部的组成,能够知道从彗星本体吹出来的物质。在彗发的外缘,由于太阳紫外线的作用,使分子分解和电离,特别是各种湿润的大部分气体,通过种种过程,由冰产生大量的氢原子,在彗发外侧形成更庞大的氢的彗发,其大小可达半径1千万公里,它反射来自太阳的氢的X线而发亮。

彗尾的物质来自彗星本体,大体分为两类。一类是等离子体,它由核蒸发的分子与从太阳飞出来的质子和电子流(俗称太阳风)的作用,所生成的电离气体(等离子体)流。等离子体受太阳风的作用,可显示各种各样的结构,常常向太阳的相反方向伸展而呈现出多姿的尾巴。彗星离太阳愈近,受到太阳风的作用愈强烈,尾巴伸展得愈开愈长。第二类是尘埃,它们是微小的砂粒,大小可能是几个微米到几个厘米。砂粒中还凝聚着挥发性物质,如水、氨、甲烷、二氧化碳、一氧化碳。彗星在经过太阳附近时,这些挥发性物质,蒸发成熟的气体,并急剧地产生大量的发光分子。这些发光分子受太阳光压的影响,同样向太阳的相反方向伸展,呈弯曲状,曲率的大小由组成尾巴的粒子的大小来决定。

哈雷彗星的情况

哈雷彗星的尾巴成分既有等离子体,又有尘埃微粒,因此是混合型的。它的原始质量小于10万亿吨,彗核的平均密度约为1克/厘米3核半径小于公里,周期76年。公转一周损失质量约20亿吨,所以它还会存在很久。在上次出现时(1910年),接近地球时的亮度达到-1等,观测到的尾巴长达140°,其尾竟扫过地球!这次出现,地球上可在两个时期番到,第一次是在1985年11月 ~ 次年1月中月(出现在北半球天空),最好观测时间在11月27日,估计亮度为6等,位于昴星团附近,在太阳之东,昏见。第二次是在1986年3 ~ 4月,最好时间在4月初(出现在南半球天空),估计亮度为4等,尾巴伸展的角度达8. ~ 10°,在太阳之西,晨见。但是要确切地断言尾巴的亮度和伸展的直线距离是困难的。这次彗星通过近日点是在1986年2月9日,但由于它位于太阳的另一侧,因此最好的时刻在地球上不能见到其形状。所以说,这次回归的观测条件与上次相比是很差的。这对于只用肉眼观测的人来说,真是扫兴。

1986年,哈雷彗星的轨道要素如下(坐标系是1950.0平均黄道和春分点):

4.1

观测意义

哈雷彗星引人注目,一方面固然是因为它明亮,便于观测,而且七十六年出现一次,在人的一生中能碰上这个机会,可说是“幸运”的,因而不少人出于好奇心或爱好,对它感兴趣了。另一方面,哈雷彗星能给我们提供许多知识,在科学研究上有很多意义,因此有关科学家、职业家对它感兴趣。

观测哈雷彗星的意义主要有:

1. 普遍认为,彗星的彗核是形成行星、卫星的初始阶段,常当作是非常原始状态的天体,是原始太阳系星云中凝缩气体和尘埃的混合体。彗核起初在海王星、天王星的附近形成,以后在这些行星的重力作用下,形成奥特彗星云,进而形成彗星。因而,当今研究彗星的最大课题是要寻求核的物理结构、化学组成、物质状态等,就是要确定彗星的本质。掌握了彗星的本质,可以进一步了解太阳系形成的情况,特别可了解太阳系的外行星的组成,包括土卫六、天王星、海王星的大气以及和地球的大气演变相关的问题。

2. 彗尾的形状和长度同太阳的引力及太阳风的强度有关,也与行星际间的磁场有关,研究彗星的形态和位置随时间而改变的情况,就可以了解太阳本身的活动、太阳的引力效应和星际间磁场的状况。

3. 在彗核中,挥发物质受到太阳热量而蒸发,对它的研究,就有助于了解行星际物质的种类及生成量。

4. 哈雷彗星的轨道是相当特殊的。它与黄道的倾角仅为18°,是逆行轨道。而在至今所发现的100多个短周期彗星中(通常周期在200年以下),其他逆行轨道的彗星只有3个。在周期比哈雷彗星短的彗星中,近日点距离比哈雷彗星小的只有2个;周期接近或比它长的彗星中,近日点距离小的彗星—般又能长期生存。这些情况也许从轨道进化的理论能够说明,而哈雷彗星的轨道研究是作为研究彗星轨道演变的中心课题。

哈雷曾星的观测——IHW计划

何谓彗星的观测?即观测和研究彗头的光度变化、发光物质的种类和数量的多少,彗尾的形态和光变等现象。

哈雷彗星,举世瞩目,对它的回归,人们早已关注。

我国在1982年,由中国科学院数理学部在宁主持召开了“哈雷彗星观察工作会议”,商讨组织观测事宜,准备利用现有的观测手段,添置必要的小型的设备进行观测。1983年夏,集训了全国业余观测者的骨干,动员和培训骨干;1983年底,培训了部分业余观测者。

其他各国也纷纷行动,对彗星的观测已经进行了周密的布置。在1982年10月16日,美国帕洛玛山上的口径5米的望远镜,配以CCD,首先拍摄到了哈雷彗星的像;同年10月20日,美国基特峰天文台的4米望远镜,配以CCD,也搜索到了哈雷彗星的行踪。

这次观测与以往的观测不同之处主要有两点:一是利用宇宙飞行器的新手段,上天到哈雷彗星近傍直接观测;二是组织和建立严密的世界观测网,即制定了IHW计划。

这次观测,准备发射探测器的有:欧洲空间局(ESA)将于1985年7月发射名叫乔托(以描绘哈雷彗星形态的意大利画家的名字命名)的卫星,用于探测彗发的化学成分、彗星的微粒及等离子体,卫星将于1986年3月13日在近彗核500公里 ~ 100公里处通过。苏联拟定了“织女星计划”,将在1984年12月发射两颗探测器,1号探测器预定在1986年3月6日离彗星1万公里处接近彗核,2号探测器在1986年3月9日离彗星3000公里处接近彗核。日本发射《行星A》探测器,计划离核几十万公里的地方探测;在此之前,还发射试验性的MS-T5探测器,将在离彗星1千公里的地方通过。以上五个专门观测哈雷彗星的探测器将在1986年3月10日前发射上天,到哈雷彗星的近旁去观测。此外,美国将利用《ISSE-3》和《OSS-3》空间站观测彗星。

对于地面的观测,上次(1910)哈雷彗星回归,虽然一些知名的天文学家尝试组织国际观测,把观测细则分送到世界上许多天文台,还号召天文爱好者进行观测,但那时候没有协调机构,也没有国际天文学联合会这样的科学机构,因而协调工作没有成功,这次回归,首先由美国国家航空和宇宙航行局(NASA)倡议,并得到了第十八届国际天文学联合会大会的承认和支持,决定成立哈雷彗星联合观测的国际组织,取名为“国际哈雷监测”(International Halley Watch),简称《IHW》。

IHW的任务是鼓励和协调对哈雷彗星的所有观测,竭力促成观测方法和观测仪器的标准化,保证按统一格式来正确记载观测资料和结果。

IHW领导中心设有两个办公室。一个是设在西半球美国加利福尼亚州的帕萨迪纳的地方,另一个是设在东半球西德境内的班贝格。所有的资料将全部汇总到上述两个地方。还设指导小组,它是领导中心的参谋决策机构,由十个国家的22位科学家组成,另有发射和利用探测器观测彗星的苏联、欧洲空间局、日本、美国的共5位代表参加进去。

IHW从1982年开始分四个阶段进行工作,1,观测网的设定和制订方法、规格;2,1984年度,按照彗星情况实地练习;3,1985 ~ 86年度,哈雷彗星观测;4,1987 ~ 89年度,资料的出版和保管。在帕萨迪纳,定期出版《IHW新闻通讯》(IHW News Letter)和《IHW业余观测者通报》(IHW Amateur Observer's Bulletin)。

IHW共设立7个工作学科:

1,大范围现象的研究:哈雷彗星的等离子体的尾巴长度通常超过2×107公里。1986年3 ~ 4月当它在南天空出现时,用视场≥5°的广角照相机照相,可得到彗尾的宽的像。等离子体尾巴是CO+分子,辐射波长为入4273 A°,对蓝光底片敏感。不用滤光片,用Ⅱa-0底片能得到很满意的结果。曝光3 ~ 10分钟;如果距离远,曝光需超过20分钟。把地面观测和空间观测结合在一起,能建立第一张哈雷彗星的立体像。

2,位置测定:精密位置的精确测定和计算。

3,核近傍的现象研究:观测彗核的结构、晕光度、包层、形状及其变化。

4,分光、分光测光:波长区域300 ~ 1000毫微米(3000 A° ~ 10000 A°)。用衍射光栅、棱镜。

6,测光、偏振观测:波长区域300 ~ 1000毫微米(3000 A° ~ 10000 A°)。用于涉滤光片。

6,红外观测:波长1 ~ 500微米。研究尘埃、气体、核的组成、散射特性、热辐射。

7,射电观测:波长0.5毫米以上。研究物质组成、热辐射、非热辐射。

在IHW的计划中,特别注意到组织和协调哈雷彗星的业余观测,计划把业余观测者得到的资料和宇宙探测器得到的全部资料归入哈雷彗星的档案。