哈雷彗星的故事

2020-09-13

彗星是一种常见的天体,通常由冰块、尘埃、石头构成,就像一个脏雪球。彗星在接近太阳时,受到太阳加热,部分表面物质会升华为气体,并在彗星轨道后方形成一个长长的尾巴,这个尾巴看起来像一把扫把,因此彗星在古代也被称为扫把星。

Halley comet by struve

在地球上,哈雷彗星应该知名度最高的彗星,它每隔 76 年左右就绕太阳运行一圈。哈雷彗星接近地球时,在晴朗的夜晚直接用肉眼就能看见,自古以来被世界各地的人们观察记录了很多次,比如中国早在公元前 613 年的春秋时期,就有关于它的记录留下来。

不过,古人虽然见过这颗彗星很多次,却并不知道它是同一颗彗星,因为那时天文学还很落后,古人对天体运行的规律也还了解不多,甚至还因为迷信,在很长的时间里都把彗星视作凶兆,将它们与灾祸联系在一起。

最先发现这些记录背后可能是同一颗彗星的,是英国科学家爱德蒙·哈雷

爱德蒙·哈雷(Edmund Halley)(1656 - 1742)

哈雷年轻时候曾在牛津学习,很早就在天文学等领域有了很多建树。有一段时间,他试图证明开普勒的行星运动定律,但当时科学界对力学、引力的认识还非常有限,证明遇到了困难,他便去找朋友牛顿讨论。牛顿此时已经有了一些新的发现,只是还没发表,哈雷便支持牛顿将他的发现写了出来,还出钱帮助牛顿出版,这部著作,也就是伟大的《自然哲学的数学原理》。

此后,哈雷继续他的研究,他使用牛顿运动定律计算了木星和土星的引力对彗星轨道的影响,发现历史上的彗星观察记录中,有几次记录的轨道要素几乎相同,因此哈雷大胆地推断这是同一颗彗星,并预言它将于 1758 年再次回归。

1758 年年底,这颗彗星果然回来了,哈雷的预测被证明是正确的。这是人类第一次确认了一颗彗星的运行周期,也是牛顿天体物理学的巨大成功,彗星从此不再是神秘的凶兆,而只是遵循牛顿运动定律的轨迹可被预测的普通天体。遗憾的是,哈雷本人此时已经逝世了,未能亲眼看见这颗彗星的回归。为了纪念哈雷的杰出贡献,人们便将这颗彗星命名为哈雷彗星。

哈雷彗星的轨道

彗星在运行中,有可能会受到其他天体引力的影响,因此轨迹、周期并不是完全不变的,就拿哈雷彗星来说,它的周期大约是 76 年,但这只是一个大概值,如果它某次运行途中与木星等大行星靠得太近,那么它的周期也有可能提前或者推迟一点。

哈雷彗星最近一次到访地球是 1986 年,再上一次则是 1910 年,其中 1910 年这次到访曾造成了大范围的恐慌。

1910 年哈雷彗星的照片

上面提到,人们已经知道彗星只是一种普通的天体,并不会给人带来厄运,但对彗星的物质构成人们仍然所知甚少。1910 年哈雷彗星回归时,计算结果显示它的彗尾将扫过地球,这是人类有史以来从未经历过的事,有人担心被那长长的尾巴一扫,地球会不会发生大地震或偏离轨道?还有科学家通过光谱分析,发现哈雷彗星的彗尾中包含剧毒的氰化物,于是又有人担心这些氰化物会渗入大气,毒死地球上的生命。

这些发现,在当时报纸上一些不负责任的报道下,在民众中引起了恐慌。预测的日子将近之时,不少人终日醉生梦死,还有些人甚至因此自杀,但最终,人们预想的世界末日并没有到来,哈雷彗星的彗尾扫过地球时,人们甚至什么也没有感觉到,地球就毫发无损地从那长长的彗尾中穿过去了。

为什么呢?因为哈雷彗星的彗尾看着很长,似乎是个庞然大物,但它的密度其实非常小,甚至比地球上实验室中做出来的真空还要空,只是因为它的范围很广,又能反射阳光,所以看起来很大很吓人。有人计算过,如果有办法把哈雷彗星的整个彗尾打包压缩起来,也许它的体积只有一个手提箱那么大,这么稀薄的彗尾,当然不会对地球产生什么影响了。

哈雷彗星下次回归将是 2061 年,从现在算起还有 41 年。如果没有意外,人类到时应该拥有更先进的科技,可以对这颗著名的彗星做更多的观测和研究了。哈雷,41 年后见!

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分类: 小故事 标签: 宇宙 科普
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