彗星科学的历史时刻.docVIP

彗星科学的历史时刻 　　第谷通过彗星，推翻了旧的宇宙理论；牛顿和哈雷通过彗星，为物理学的殿堂奠定了万有引力定律的基石；航天时代的空间彗星观测带来了大量来自太阳系边疆的远古信息……在彗星科学的历史上，不乏值得我们铭记的重要时刻。 　　DANSTARRS彗星于2013年初现身苍穹，引起了公众的关注。在科学昌明的今天，人们已经认识到彗星出现是一种自然的天文现象。 　　彗星往往会在天空中呈现出奇特的形状。它们的本体是冻结的水、二氧化碳、氨、氢、氧、一氧化碳等挥发性物质与尘埃物质混杂而成的团块，其中水冰的含量尤多，人们形象地称之为“脏雪球”。彗星的最大尺度不过几十千米，而大部分都更小。彗星集中在海王星轨道之外、太阳系边缘的两个辽阔区域，环绕太阳飞行。这两个区域一个较近，叫柯伊伯带；另一个很远，叫奥尔特云。极少数彗星的轨道会深入到太阳系的内部，向太阳飞近，天文学上称为彗星的“回归”。回归的彗星中有些在椭圆的轨道上按一定的周期运行，这些彗星多来自柯伊伯带，如著名的哈雷彗星，回归周期为76年。有些沿抛物线（或双曲线）轨道运行，多来自奥尔特云，往往接近太阳后就一去不复返了，这次回归的DANSTARRS彗星就属于这一类。 　　彗星与其它太阳系小天体（小行星、流星体和陨落到地面的陨星等）被称为太阳系的化石，保留了太阳系早期的许多信息，对它们的探测对于了解太阳系的起源和演化具有重要意义。此外，有科学家认为地球上的水和生命物质都来自彗星，所以天文学家对彗星的探测和研究有很大兴趣。 　　彗星在远离太阳时并无彗尾，不过是在恒星背景上移动的雾状斑点。当彗星飞近太阳时，受到太阳加热，使其物质挥发。太阳向外喷发的高速粒子流（太阳风）把挥发出来的气态物质吹向远方，同时强烈的阳光产生的光压把原先冻结住的尘埃推向远处，这样就形成了彗尾。彗尾沿着背离太阳的方向延伸，或者有一定的弯曲。所以当彗星在天空中出现时，往往有长长的尾巴，形如一柄大扫帚，也因此俗称“扫帚星”。这时候的彗星包含彗头和彗尾两部分。彗头由彗核（即彗星本体）、彗发和包围彗发的氢云（都是挥发出来的物质）构成，而彗尾中主要成分是气体分子、离子和尘埃粒子。 　　古代的彗星观 　　在古代，无论中国或者西方，由于彗星是比较罕见的天象，而且形态奇特，人们都曾经将其看作“异兆”，以为它们预示着祸殃。 　　一个著名的例子是1066年10月英格兰国王哈罗德战死于黑斯廷斯战役。那一年的春天，哈雷彗星出现在英格兰的上空。9月27日，法国的诺曼底公爵威廉率领骑兵和步兵跨海侵入英格兰，所向披靡，沿着海岸一直东进到黑斯廷斯。10月2日，哈罗德得悉这一情况，便仓促南下。14日两军在黑斯廷斯交战，英军不支，哈罗德于薄暮时战死。后来威廉加冕成为英国国王，史称“征服者威廉”。此后，在西方织成了一幅挂毯，哈雷彗星出现在挂毯的上方，御用顾问正在对哈罗德国王解说彗星所预兆的命运。 　　从古希腊时期直到第谷的时代，西方学者一直把彗星看作是一种很神秘的现象，并不认为它们与别的天体一样遵循物理规律，甚至以为是大气内的现象。例如1618年有3颗彗星出现，连伽利略也“老马失蹄”，固执地认为彗星不是天体，而是大气里的光学幻影。 　　1577年的大发现 　　1577年11月13日，著名的丹麦天文学家第谷正在庄园的一个鱼塘里钓鱼，这时他看到一颗“新星”。随着天空逐渐转暗，他看到这颗新星有尾巴：这不是恒星，而是彗星。他测量了它的位置，证实了它在月亮上方飞行。第谷发现彗星运行的路线将穿过水星和金星的轨道。 　　根据古希腊学者亚里士多德关于宇宙结构的水晶球理论，宇宙是由大小不同的同心水晶球层构成的，地球位于球心，每个天体，包括太阳、月亮、五大行星都在各自的水晶球层上运行。这个看法被中世界的基督教会奉为金科玉律，以诠释上帝创造世界的教义，因此是不容怀疑的。第谷认为彗星将撞击水星和金星的水晶球层――但是实际上后来并没有观测到碰撞的迹象。显然，并不存在固态的水晶球层，亚里士多德的水晶球理论站不住脚；这也表明彗星并非大气现象，而是来自遥远宇宙的访客。1586年第谷撰写了一本关于彗星的书并付诸出版，书名是《论以太世界中的必威体育精装版现象》。 　　1577年的彗星对天文学的发展有两个持久的影响。首先，如上所述，第谷粉碎了水晶球层，这意味着天文学家必须寻找其它方案来解释行星的运行规律。 　　其次，在第谷所在的丹麦汶岛以南的远方，有一位母亲向年幼的儿子讲述着同一颗彗星，这个小男孩就是后来的德国天文学家约翰尼斯.开普勒。他从小受母亲卡塔琳娜.开普勒对天象观察的启蒙。母亲特地制定了一个激发时年6岁的小开普勒对天文学兴趣的计划，带他出去观看天象。三年之后，她又让他亲眼目睹了一次月食。这些天空景象点燃了开普勒对天文学毕生的热情，从而创造了伟大的业绩。 　　开普勒于