帕米兰·罗塞特教授曾根据综合科学家们的独到见解,在一次讲座中对彗星做了如下的定义:
“彗星是一种天体,它由三部分组成,即中心的彗核以及云雾状的彗发以及形状犹如扫帚的明亮的彗尾部分。由于它环绕太阳运行的轨道具有很大的偏心率,因此地球上的人只能在某个时期才能看到。”
帕米兰·罗塞特认为,这个定义非常准确。不过,这种天体有时也会没有彗核,或者没有彗发和彗尾,但它不失为一颗彗星。
然后,他又补充说,根据阿拉戈的理论,一个天体要成为彗星,必须具备以下条件;
一、有自己的运行轨道。
二、它的轨道必须呈扁长的椭圆形,因此可以运行到距离太阳和地球无限遥远的地方。
如果一个天体具备了第一条,就会和恒星有明显的区别,如果具备了第二条就会有别于行星。照此推论,如果这个天体不是流星,也不是行星或恒星,那它无疑就是彗星了。
通常,帕米兰·罗塞特教授给人们讲解有关彗星的知识时,他对自己有一天会被某个彗星带到太阳系去漫游这一点从未发生过怀疑。他历来对这种天体有一种特殊的偏爱,无论它有没有彗发。或许,他对这一天的到来早有预感!在彗星研究方面,他有着极深的造诣。如果说有什么事是让他最为遗憾的,那一定是当彗星和地球碰撞之后,没有人前来弗芒特拉岛听他演讲,不然他一定会立即召开一个演讲会,按照以下顺序进行更为详尽的论述。
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星空背景下的一颗彗星
一、太空中有多少颗彗星?
二、哪些是周期彗星,也就是说在一定周期内反复出现的彗星?哪些是无周期彗星?
三、在什么情况下,地球才会与彗星发生碰撞?
四、地球与彗星碰撞后会产生怎样的后果?是不是与彗核的质量有关?
如果有听众能够亲耳恭听帕米兰·罗塞特教授对上述问题所做的解答,那么他一定会感到非常满意的。
在这里,我们来替教授对这四个问题进行一番讨论。
第一个问题是:太空有多少颗彗星?
开普勒曾认为天上的彗星多得像水中的游鱼。
阿拉戈根据在太阳和水星之间运行的彗星数目,得出过以下结论:单单太阳系就有1700万颗彗星。
朗贝尔(1)认为,在从太阳到土星的145600万公里的范围内,共有500000万颗彗星。
还有人认为这一空间内的彗星是740万亿颗。
事实上,任何人也说不清到底有多少颗,因为没有人数过它们,而且也不会去数,但是可以肯定的是这是一个相当庞大的数目。为了解释这个问题,我们不妨借用开普勒讲过的一个比喻:如果一个渔夫站在太阳表面向着太空垂钓,那么他一钓竿下去肯定能“钓”起一颗彗星。
这还算不得什么。在太阳系以外的广阔区域,还有无数颗彗星。这些彗星没有一定的规则,而是任意在太空中漫游,很容易就会从一个引力范围被吸入另一个引力范围。它们就这样漫游在太阳系,一直穿梭不息。至于有些彗星,人们在地球上根本没见过它们的踪迹,但它们却忽然在地球的天际一闪,随后又突然失踪了,从此再也不知去向。
在太阳系内活动的彗星是否有既定的轨道呢?它们相互之间会不会发生碰撞呢?它们与地球会不会相撞呢?哦,答案是否定的,因为外力很容易对彗星的运行轨道产生影响,从而使它们的运动不断发生变化。它们的运行轨道可以从椭圆而变为抛物线或双曲线。
木星属于干扰彗星轨道的“高手”。天文学家发现,木星总是在大路中央阻拦彗星的去路,对这些小天体施加强大的影响。当然,这主要是因为木星的吸力太大了,令那些彗星无法抗拒。
上述只是简要地介绍了一下彗星这个大家庭的基本情况,它的家庭成员却是多得数不胜数。
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在宇宙中看星星
接下来是第二个问题:哪些彗星是周期彗星?哪些彗星是无周期彗星?
翻开天体史,我们会发现,有史以来被人们认真观测过的彗星有500颗至600颗。但人们能够准确地了解其公转周期的也不过只有40颗而已。
这40颗彗星又有周期彗星和无周期彗星之分。周期彗星往往都是很有规律地在一定的时间出现在地球上空。无周期彗星与太阳之间的距离相当遥远,至于何时能够返回原来的轨道,那就很难说了。
在周期彗星中,有16颗彗星被人们称之为“短周期彗星”,它们的轨道目前已经被人类精确测算出来,这就是哈雷彗星、恩克彗星、甘巴尔彗星、法耶彗星、布罗森彗星、阿莱斯特彗星、图特尔彗星、维纳克彗星、维科彗星和堂佩尔彗星等。
在这里,我们有必要阐述一下关于这16颗彗星的情况,因为其中一颗与加利亚的情况相同,也曾经与地球相遇。
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以名字命名哈雷彗星的天文学家哈雷
其中,最早被人类发现的是哈雷彗星。据说,早在公元前134年和52年就有人见过哈雷彗星,随后在公元400年、855年、930年、1000年、1230年、1305年、1380年、1456年、1531年、1607年、1682年、1759年和1835年又相继多次出现。哈雷彗星的运动规律是自西向东作顺行运动(2),与行星围绕太阳运行的方向恰好相反。哈雷彗星出现的时间间隔大约为75年至76年,但由于受到木星和土星的影响,有时出现的时间会推迟600天。这颗彗星在1835年出现时,伟大的天文学家赫歇尔(3)为了选择较好的观测地点,曾专门赶到好望角,一直对它进行追踪观测直到1836年3月末。哈雷彗星的近日点距太阳8800万公里,还不及金星的近日点,这情况也与加利亚很有些相似。它的远日点距太阳52亿公里,越过了海王星的轨道。
恩克彗星的公转周期是这些彗星中最小的,平均只有1205天,也就是说不到三年半的时间。它的运行规律是自西向东,人们发现它的时间是1818年11月26日。经过观测和运算,人们发现它就是1805年出现的一颗彗星。天文学家据此预测了它出现的规律,后来果然发现它在1822年、1825年、1829年、1832年、1835年、1838年、1842年、1845年、1848年、1852年等重新出现。这颗彗星总是定时出现,它总是在一定的时间出现在地平线上。它的轨道在木星轨道内侧,其远日点要小于62400万公里,近日点为52000万公里,它与太阳之间的距离比水星还要近。此外,还有一个重要情况,它的椭圆轨道的最大直径正在逐渐缩小,因此与太阳的平均距离也在逐渐越小,所以恩克彗星总有一天会被太阳吸附过去,从而化为灰烬,甚至在落到太阳上之前,就全部蒸发了。
甘巴尔彗星又被称为比拉彗星,在1772年、1789年、1795年、1805年它曾多次被人看到,但到1826年2月26日,它的轨道才被测定出来。它按顺行方向运动,需要七年的时间才能绕太阳一周。其近日点为13084万公里,要略微小于地球与太阳之间的距离。其远日点为94148万公里,超过了木星轨道。1846年,曾发生过一件怪事,那就是比拉彗星突然分成两半出现在天际。无疑,这种情况的出现是由于其内部力量的爆炸形成的。两个碎块从此同时在太空游历,它们之间的距离只有24万公里,可是到了1852年,这段距离已经增加到了200万公里。
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威廉·赫歇尔
法耶彗星第一次被发现的时间是在1843年11月22日,它也按顺行方向运动。在对它的轨道进行过计算之后,人们预言它将于1850年或1851年,也就是说七年半之后再次出现。后来这一预言果然应验。这颗彗星的近日点为25860万公里,这一距离要超过火星的轨道,它的远日点为90624万万公里,要远远大于木星的轨道。
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17世纪的天文学家在工作
还有一个按照顺行方向运动的彗星是布罗森彗星。它被发现的时间是在1846年2月26日,它的公转周期是五年半,而其近日点为9846万公里,远日点为86400万公里。
在其他短周期彗星中,阿莱斯特彗星的公转周期为六年半多。1862年,它与木星之间的距离只有4400万公里。
图特彗星的公转周期为十三又三分之二年。
维纳克彗星是五年半,堂佩尔彗星也接近五年半。
至于维科彗星,大概在太空中迷失了方向,早已不见其踪影。不过,人们只是对前五颗彗星进行了全方位的观测,后面这几颗只是泛泛地对其有一些了解。
现在,我们再来看看一些主要的“长周期”彗星。在这些彗星中,已被人们做过精确研究过的有40颗。
又名“查理十五代彗星”的1556年彗星,人们原以为它再次出现的时间是在1860年,但结果并没有出现。
牛顿研究过的1680年彗星,惠司顿认为如果这颗彗星向地球靠拢,造成流星雨的可能性会很大。该彗星被人发现的时间可能是在公元前619年或43年,它再次出现是在531年和1106年,其公转周期大约是675年。当它处于近日点时,它与太阳的距离非常近,是地球从太阳那里所获得的热量的28000倍,也就是相当于铁的熔点的2000倍。
1586年,彗星相当于一等星的亮度。
1744年,彗星拖着好几条彗尾,样子好像围绕在奥斯曼帝国的皇帝身边转悠的帕夏(4)。
1811年,彗星带有一个光环,光环的直径为684公里。其彗发长180万公里,彗尾长18000万公里。
有人认为,1843年彗星就是1668年、1494年和1317年发现的彗星,关于这颗彗星,卡西尼曾对其做过观测。关于它的公转周期人们却各持己见,没用定论。这颗彗星同太阳保持着48000公里的距离并以每秒60000公里的速度运行。它从太阳那里得到的热量等同于47000个太阳送到地球的热量。即使在白天,人们也可以很清楚地看见它的彗尾,这是因为高温大大地增加了光的强度。
道纳梯彗星曾把北边的夜空照得通明,但其体积却只相当于地球的七百分之一。
1862年出现的彗星,由于其自身带有明亮的光圈,使它看上去极像一只贝壳。
最后,1864年彗星的周期决不少于28万年,看样子几乎像是要永远在无垠的太空中销声匿迹了。
关于第三个问题:在什么情况下,地球才会与彗星相撞?如果我们把行星的轨道和彗星的轨道画在一张纸片上,你将看到这些轨道通常都彼此交错,但是它们在太空中的真实情况却并非如此。这些星球的轨道平面都与黄道——也就是地球的轨道平面保持着一定的角度。为了避免其他星球与地球发生碰撞,创造天地万物的上帝早就将一切提前做好了安排。不过,既然这些彗星的数目数不胜数,怎么竟然没有一颗撞到地球上来呢?
这个问题的答案是:地球永远也不可能离开黄道平面,它的公转轨道完全包含在黄道平面中。
如果彗星与地球发生碰撞,无疑是下列条件造成的。
一、进入黄道平面并与地球相会。
二、彗星在一定时间内进黄道平面的地方,正是地球轨道上的一个点。
三、两个星球的中心点之间的距离应当小于星球的半径。
以上这三项条件如果同时具备,那么碰撞会发生吗?