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彗星的物理—化学过程

  综合彗星的观测研究结果,彗星尘埃和气体的特征,彗星的各种形态与现象一方面取决于彗星本身的性质,另一方面又跟太阳辐射和太阳风的作用有关。当以H2O冰为主要成分的彗核被太阳辐射照射,它反射掉一部分太阳辐射能。彗核吸收的太阳辐射能用于加热与蒸发彗核表层以及转化为(红外)热辐射。当彗星走到离太阳约2天文单位时,彗核表面的温度达200K,H2O冰升华更有效,并引出尘粒和冰粒,从而彗发开始发展。从彗核出来的是"母分子",(H2O、HCN、CO2等),它们被太阳辐射离解("光致离解")或发生化学反应,生成"子分子",例如H2O离解为H+OH。彗星的子分子常常是地球条件下(空气密度比彗发中大得多)不稳定的"基"分子(如:OH,CN,CH,NH3等),这些分子被太阳辐射作用而激发,发出荧光辐射,表现为彗星光谱发射谱线或谱电离、或化学反应、或跟太阳风离子发生电荷交换反应,生成彗星离子。如:CO2电离为CO++O+e(电子)、CO+与H2O反应生成H2O+和CO,e(电子)与CO2反应生成CO+、O和2e等。这些彗星气体跟太阳风及其磁场相互作用,在朝太阳一侧形成类似于行星磁层式的结构,离彗核105一106公里处有弓形激波面,离彗核103一104公里处有间断面(其内是纯彗星气体,其外是太阳风与彗星气体混合一载质太阳风)。太阳风磁场的磁力线被彗星阻碍,向彗尾方向悬挂与折叠,推斥彗星离子往背太阳方向运动,形成等离子体彗尾以及其射线、尾结、波、断尾等现象。

  随气体从彗核出来的尘粒形成尘粒彗发。彗星尘散射太阳光,也发射连续的红外辐射及波长10微米、18微米的硅酸盐特征。太阳辐射压力把尘粒推斥,形成尘埃彗尾。彗星尘也会被太阳辐射离解而生成分子及原子。实际上,彗星物理一化学过程远比这要复杂得多。

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