SPACE 空间
返回主页   http://space.lamost.org

请选择适合您的字体大小:【

彗星的性质

1、彗核

  虽然彗发的体积庞大、彗尾很长很大,但它们所含物质极其稀少,当彗发或彗尾掩星(掩星是彗星从其它星的前面经过而遮挡星光)时,星光减弱极其微小。彗星物质绝大部分集中于不大的固态彗核中,彗发和彗尾的物质归根结底来自彗核,因此彗核是彗星的本体。

  彗核有多大?从地球上望远镜中也难分辨彗核的大小。1927年,庞斯一温尼克(Pons一Winnecke)彗星接近地球到0.037天文单位时,望远镜也分辨不出其彗核大小,估计其彗核直径不超过1Km。从观测资料间接估算表明,大多数彗星的彗核直径在几百米到十几Km范围。有少数彗星的彗核直径可能较大,例如,估计掠日彗星族的原来母彗星的彗核直径达50Km,Schwassmann一Washmann的彗核直径为20Km,(2060)chiron的彗核直径为90Km(早先认为是小行星,现倾向认为它是彗星)。

  彗核是什么形状的?这更难观测。过去一般认为彗核是球形的。现在有些证据说明彗核常常不是球形,更可能是近似于三轴比为2:1:1的扁球。最可靠的是飞船莅临哈雷彗星的一系列摄像揭示其彗核的真面目,它大致是三轴16×8×8公里的扁球,更像是扁花生,其表面崎岖不整,有几个浅坑(直径约1公里),及丘、谷,表层复盖不均匀的暗尘,反照率很低(0.02一0.04),暗黑如煤,而并不象过去认为的像冰雪那样亮。

  彗核(也代表彗星)的质量有多少?这也很难测准。从有关观测资料推算,彗核质量一般在1013一1019克范围,也有多到1020一1022克及少到1010一1011克的。哈雷彗星的质量为1.5×1017克。

  彗核的物质成分和内部结构又是怎样的呢?目前还不很清楚。从彗核的质量和大小,可以初步算出它的平均密度,如,哈雷彗星的平均密度约0.3克/立方厘米,这比预想的H2O冰一尘混合的固体密度(约1克/cm3)小,说明彗核内部是多空隙的。根据彗星光谱及飞船对哈雷彗发中尘粒探测,从这些来自核的物质推知,彗核主要由冰物质(水冰、二氧化碳冰等)和尘埃物质组成,其中最多的成分是水,估计彗核中除了氢等少数化学元素贫乏外,其余元素的相对含量(丰度)基本上跟太阳及宇宙的丰度相同。

  过去曾很长时间争论彗核是松散的固态颗粒集合(沙砾模型)、还是整个实体冰块(致密核模型)的问题,1950年,惠普尔提出彗核是冰和尘冻结的"冰冻团块模型(Ice conglomerate model)",或俗称"脏雪球",它完满地解释了很多观测事实。以后这一模型又被作了不少发展,有人认为彗核内部还有类似于行星内部的核、慢、壳结构,有人认为彗核内部较均匀。从彗核分裂的亚核大致有同样光谱特征等观测事实,可以认为彗核在大尺度上平均是较均匀的,但小尺度上可能不均匀,而彗核表层(即壳),则不同于内部,这是由于表层受宇宙线高能粒子轰击及蒸发与化学反应等过程而发生了改变,形成了象沥青之类的暗色有机物质,而且彗核表面各区域很不均匀。

  从近核现象也可以推求彗核的一些性质。很多彗星的近核现象是不对称的,其重要原因是彗核有自转和其表层不均匀。由近核现象已推求约50颗彗星的自转周期,有的还算出了自转轴的空间的方向,彗星自转周期有小于5小时的,也有长达几天的,平均约15小时,而自转轴方向是随机分布的。彗核表面复盖暗尘,其导热率很小,因而彗核内部可以保持很冷而并不融化。彗核表层不均匀,某些小区域(活动区)更常排出物质,形成喷流等近核现象。

2、彗发

  彗发的光谱特征是连续光谱背景上有许多分子、原子、和离子的发射谱线或谱带,说明彗发是由尘埃(散射太阳光而呈连续光谱)和一些分子、原子、离子(发射线或谱带)组成的。彗发中有以下成分:H、C C2、C3、O、S、Na、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、OH、CN、CO、CS、S2、NH、NH2、H2O、H2S、CH4、HCN、CH3CN、CS+、SO+、HCO+、CH3OH、H2CO、C+、Ca+、H2+、OH+、CH+、CO+、N2+、H3O+、S+、HCO2+、HCN+、C2Hn+及硅酸盐尘等。

  彗发亮度自内向外减弱,说明物质密度是内密外稀的。如前面所述,彗发的大小和亮度随着离太阳远近而变化。各种成分在彗发中的分布情况也不同,用透过某一成分发射带的窄带滤光片或光谱的观测可以了解该成分在彗发中的分布,用CN(氰)彗发,OH(羟基)彗发、H彗发(即氢云)、尘埃彗发等术语表示。CN彗发的典型大小可达百万公里、C2彗发可达几十万公里,OH彗发和C3彗发一般达几万公里,氢云可达千万公里。各种气体成分向外流动的速度为每秒几百米到几Km。在彗星离太阳1天文单位时,物质(向外)流失率约每秒105一107克。彗发中的许多分子、原子及离子往往不是从彗核表面蒸发出来的原来成份(母分子),而是母分子被太阳辐射离解或电离的子分子。例如,母分子H2O离解为OH和H,CO2电离为CO2+等。

3、彗尾

  彗尾的光谱观测分析表明,尘埃彗尾主要由尘粒组成,常称作"彗星尘",尘粒大小从十分之几到上百微米。彗星尘不仅受太阳的引力作用(受彗核的引力极微小),而且还受太阳辐射压力(光压)的推斥作用,斥力Fr与引力Fg的大小之比为Fr/Fg=5.7×10-5/(ap),其中a与p分别为尘粒半径和密度,Fr/Fg值可达2.2,因此,尘粒北向太阳运动,再加上尘粒原来随彗核绕太阳公转的运动,不同时间离开彗核的尘粒就形成弯曲的尘埃彗尾,尘粒愈大,表现为尘埃彗尾更弯曲。

  等离子体彗尾由多种气体离子组成其中最多的是CO+,其次是H2O+。等离子体彗尾长直,表明离子受到的斥力更大(斥力为太阳引力的几十倍到100倍以上),这是太阳风(从太阳出来的高速等到离子体流)及其磁场作用于彗星离子而产生的斥力。太阳风及其磁场的变化导致等离子体彗尾出现射线、扭折、云团、螺旋波及断尾等现象。

寰宇天文

空间天文网 (http://space.lamost.org)整理

电子邮件 | 留言本 | 设置首页 | 回页顶 | 主页
建议使用800*600以上分辨率的显示器及 IE 5.0 以上浏览器浏览
© Copyright space.lamost.org  2003-2009