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哈雷彗星

短周期彗星

哈雷彗星（正式名称为1P/Halley）是有名的短周期彗星，每隔75-76年就能从地球上被观测到[5]，亦是唯一能用肉眼直接从地球看到的短周期彗星，人的一生中可能经历两次其来访。其他能以肉眼观察到的彗星可能会更壮观和美丽，但可能要数千年才会出现一次，由此可知是长周期彗星。

1P/Halley
哈雷彗星的彩色影像，显示平直的飞向左边的天空。
发现
发现者爱德蒙·哈雷（英国，辨识出其周期性）
轨道参数
历元 2449400.5
（1994年2月17日）
远日点35.1 AU
（2023年12月9日）
近日点0.586 AU
上次通过近日点：1986年2月9日
下次通过近日点：2061年7月28日
半长轴17.8 AU
离心率0.967
轨道周期75.3 a[1]
轨道倾角162.3°
物理特征
大小15×8km，11 km（平均）
质量2.2×1014 kg
平均密度0.6（估计的范围在0.2至1.5g/cm3[2])
~0.002 公里/秒
恒星周期2.2 d（52.8 h，?）[3]
反照率0.04[4]
视星等28.2（2003年）

至少在西元前240年，或在更早的西元前466年，哈雷彗星返回内太阳系就已经由天文学家观测和记录到[6]。在华夏、巴比伦和中世纪的欧洲都有这颗彗星出现的清楚记录，但是当时的观测者并不知道这是同一颗彗星的再出现。英国天文学家爱德蒙·哈雷最先使用开普勒第三定律估算出他的周期，1758-1759年彗星再次来临的时候，这颗彗星被命名为哈雷彗星，以纪念哈雷的工作。哈雷彗星上一次回归在1986年，而下一次回归将大约在2061年[7]。

1986年哈雷彗星回归时，人类第一次用太空船详细观察彗星，得到了第一手的彗核结构与彗发和彗尾形成机制的资料。这些观测支持一些彗星结构的假设，如弗雷德·惠普的“脏雪球”模型比较正确地预测了哈雷彗星是挥发性冰——水、二氧化碳、和氨－和宇宙尘埃的混合物。资料使科学家建立了更准确的模型运算端；例如，哈雷彗星的表面大部分是宇宙尘埃，没有挥发性物质，并且只有一小部分是冰。

轨道计算

哈雷是第一颗被确认的周期彗星。文艺复兴之前，多数哲学家认定彗星的本质是地球大气中的一种扰动，如亚里斯多德所论述的。第谷在1577年推翻这种想法，他以视差的测量显示彗星必须比月球更远。许多人依然不认同彗星轨道是绕著太阳，并且假定它们在太阳系内的路径是遵循直线行进的[8]。

1687年，艾萨克·牛顿发表了它的《自然哲学的数学原理》，介绍引力和运动的规律。虽然他怀疑在1680年和1681年相继出现的两颗彗星是掠过太阳之前和之后的彗星（1680年大彗星，后来发现他是正确的），但因为他的工作还未完成[9]，因此未将彗星放入他的模型中。牛顿的朋友爱德蒙·哈雷在1705年发表《彗星天文学论说》（Synopsis of the Astronomy of Comets），使用牛顿运动定律计算木星和土星的引力对彗星轨道的影响[10]。他检视历史的纪录后，发现1682年出现的这颗彗星与1531年彼得鲁斯·阿皮亚努斯、1607年克卜勒观测的彗星的轨道要素几乎相同[10]。因此哈雷推断这三颗彗星是同一颗彗星，周期在75-76年之间。在粗略的估计行星引力对彗星摄动后，预测这颗彗星在1758年将会再接近地球[11]。

虽然直到1758年12月25日，这颗彗星才被德国的一位农夫和业馀天文学家约翰·格奥尔格·帕利奇观测到，哈雷的预测是正确的。它受到木星和土星摄动延迟的影响618天，直到1759年3月13日才通过近日点[12]。在彗星回归之前，摄动效应就已经被三位法国数学家亚历克西·克洛德·克莱罗、热罗姆·拉朗德和妮科尔-雷娜·勒波特组成的小组计算出[13]，他们认为彗星会在4月13日回归（计算误差一个月）。[14]哈雷于1742年逝世，未能活著看见这颗彗星的回归[15]。彗星回归的确认，首度证实了除了行星之外，还有其他的天体绕著太阳公转。这也是牛顿天体物理学最早成功的预测。1759年，法国天文学家尼古拉·路易·拉卡伊将这颗彗星命名为“哈雷彗星”，以纪念爱德蒙·哈雷的工作。

一世纪的犹太天文学家可能已经认为哈雷彗星会周期性出现[16]。提出这理论是注意到在一篇犹太法典的短文中[17]提到：“有一颗星隔70年出现一次，会使船长发生错误” [18]。

哈雷彗星的纪录和联想

 
《史记》“始皇七年，彗星先出东方，见北方；五月见西方，十六日”
 
哈雷彗星的轨道（蓝色）相对于外行星的轨道（红色）

最先和最完备的哈雷彗星纪录皆在中国；据朱文鑫考证：自秦始皇七年（前240年）至清宣统二年（1910年）共有29次记录，并符合计算结果。

在欧洲，哈雷彗星的纪录也十分详尽，最早的纪录在前11年，但哈雷彗星回归与其他彗星一样，被众多迷信的居民联想成稀罕的灾星，与灾祸联系在一起；1066年4月回归时，英国刚好遇著诺曼底公爵王朝前的侵略战争，当时居民见到彗星高挂的恐惧情况被绘在贝叶挂毯上留传后世。

1066年以前

  • 前613年，《春秋》“秋七月，有星孛入于北斗”。
  • 前240年，《史记·始皇本纪》“始皇七年，彗星先出东方，见北方；五月见西方，十六日”。[1]（页面存档备份，存于互联网档案馆） 。
  • 前164年后半，巴比伦的粘土板有记录。 前163年5月12日 汉文帝后元二年己卯正月壬寅《汉书·天文志》“天欃夕出西南”。
  • 前87年7月10日 汉昭帝始元二年《汉书·天文志》“孝昭始元中，汉宦者梁成恢及燕王候星者吴莫如，见蓬星出西方天市垣东门，行过河鼓，入营室中”
  • 前12年10月，《新约圣经》有伯利恒之星的说法。前12年10月9日汉成帝元延元年 《汉书·五行志》“元延元年七月辛未，有星孛于东井，践五诸侯，出河戌北，率行轩辕太微，后六日度有余，晨出东方；十三日，夕见西方，犯次妃，锋炎再贯紫宫中；大火当后，达天河，除于后妃之域，南逝度，犯大角摄提，至天市而按节徐行，炎入市中，旬而后西去，五十六日与苍龙俱伏。”
  • 66年2月20日汉明帝永平八年《后汉书·天文志》 “永平八年，六月壬午，长星出柳、张三十七度，犯轩辕，刺天船，凌太微，至上阶，凡现五十六日去柳。”
  • 607年3月，日本书纪有记录。[19]隋炀帝大业三年 607 3月18日 《隋书·天文志》

大业三年三月辛亥，长星见西方，竟天，干历奎、娄，至角、亢而没；至九月辛未，转见南方，亦竟天，又干角、亢，频扫太微、帝座，干犯列宿，唯不及参、井，经岁乃灭。

  • 684年10月，日本书纪（天武12年）有记录。1493年，欧洲《纽伦堡编年史》编撰者使用的资料来源之一记录了这一事件[20]，包含事件发生8个世纪后的图像。

《新唐书·天文志》记录唐武帝后光宅元年九月丁丑，有星如半月，见于西方。

  • 837年3月22日，即唐文宗开成二年二月丙午。这是史上哈雷彗星距地球最近的一次[21][22]，距离仅仅0.03天文单位（320万英里；510万公里）。彗星的尾巴在天空中伸展了90度，亮度达到-3等。中国、日本、德国、拜占庭帝国和中东的天文学家都记录下来这次回归。皇帝虔诚者路易观察到了这一现象，并致力于祈祷和忏悔，担心“王国发生变化及一位王子的死讯传开”[23]。

《旧唐书·天文志》 二年二月丙午夜，彗出东方，长七尺馀，在危初度，西指。戊申夜，危之西南，彗长七尺，芒耀愈猛，亦西指。癸丑夜，彗在危八度。庚申夜，在虚三度半。辛酉夜，彗长丈馀，直西行，稍南指，在虚一度半。壬戌夜，彗长二丈，其广三尺，在女九度。癸亥夜，彗愈长广，在女四度。三月甲子朔，其夜，彗长五丈，岐分两尾，其一指氐，其一掩房，在斗十度。丙寅夜，彗长六丈，尾无岐，北指，在亢七度。文宗召司天监朱子容问星变之由，子容曰：“彗主兵旱，或破四夷，古之占书也。然天道悬远，唯陛下修政以抗之。”乃敕尚食，今后每日御食料分为十日。其夜彗长五丈，阔五尺，却西北行，东指。戊辰夜，彗长八丈有馀，西北行，东指，在张十四度。诏天下放系囚，撤乐减膳，避正殿；先是，群臣拜章上徽号，宜并停。癸未夜，彗长三尺，出轩辕之右，东指，在张七度。

  • 989年9月，日本和中国皆有记录。这一年日本永延三年改元为永祚元年。宋太宗端拱二年 989 9月3日 《宋史·天文志》

端拱二年七月戊子，有彗出东井、积水西，青白色，光芒渐长，晨见东北，旬日，夕见西北，历右摄提，凡三十日，至亢没。

1066年

 
贝叶挂毯上描绘的哈雷彗星

1066年，彗星在英国出现，并被认为是一种预兆：同年晚些时候，英国哈罗德二世在黑斯廷斯战役中阵亡，征服者威廉夺取王位。这颗彗星出现在贝叶挂毯上，并在标题中被描述为一颗恒星。该时期幸存的记载将其描述为金星大小的四倍，并且发出相当于月球四分之一的光芒。哈雷当时距离地球不到0.1个天文单位[22]，亮度达到-1等。

1145年–1378年

  • 1145年4月，日本天养二年改元为久安元年。宋高宗绍兴十五年 1145 4月18日 《宋史·天文志》

绍兴十五年四月戊寅，彗星见东方。丙申复见于参度。五月丁巳，化为客星，其色青白。壬戌留守张，至六月丁亥乃销。

  • 1301年10月，中国的《元史》中皆有记载。元成宗大德五年 1301 10月27日 《元史·天文志》

大德五年八月庚辰，彗出东井二十四度四十分，如南河大星，色白，长五尺，直西北，后经文昌、斗魁，南扫太阳，又扫北斗、天机、紫微垣、三公、贯索，星长丈余，至天市垣，巴蜀之东，梁楚之南，宋星上，长盈尺，凡四十六日而灭。

1456年

1531年–1759年

1835年回归

1835 年，E. J. 库柏在爱尔兰马克里天文台使用口径为 340 毫米（13.3 英寸）的巴黎考乔瓦透镜望远镜绘制了哈雷彗星的草图。

F.W. Bessel也画了哈雷彗星的草图[24]。1835年，天文学家在彗星出现期间观察到的喷流促使弗里德里希·威廉·贝塞尔认为蒸发物质的喷射力可能足以显著改变彗星的轨道[25]。

世界各地的著名天文学家从1835 年8 月开始进行观测，其中包括多帕特天文台的斯特鲁维和好望角进行观测的约翰·赫歇尔爵士[26]。在美国，耶鲁大学使用望远镜观测彗星。新的观测结果有助于证实这颗彗星的早期纪录，包括1456年和1378年的回归。

1835年8月31日，天文学家D. Olmstead和E. Loomis 在康乃狄克州耶鲁大学首次报告了这颗彗星[27]。在加拿大纽芬兰和魁北克也都有彗星观测报告。1835年后期，来自各地的报道纷纷涌来，当时的加拿大报纸也经常对此进行报道。

天文摄影在1839年出现，因为摄影技术直到在1830年代才发明，故1835年回归没有拍摄记录[28]。

哈雷彗星在1835年与1910年之间回归周期只有74.42 年，这是已知的最短回归周期之一，彗星在行星的影响下，回归周期曾长达79年[29]。

1910年之回归

 
哈雷彗星1910年回归

直至1910年回归时，部分民众仍对哈雷彗星充满恐惧。当时经算出来的结果显示：过近日点后的哈雷彗星彗尾将扫过地球，有报纸故意夸大其恐怖性，称彗尾中有毒气会渗入大气层，并毒死地球上大部份人，正如科学家所预料的，这种情况并未发生。不过，哈雷彗星的光谱分析发现了彗星的彗尾中含有氰（一种毒气），这导致公众担心地球通过尾巴时会被氰毒化。不过，由于彗尾中的氰含量极少，扩散到大气层后并不足以毒死人。[30][31]当时有些偏僻村落的人感到异常恐慌，报导称中欧和东欧甚至有人因此自杀。

这次回归开始，哈雷彗星有了照片和光谱纪录；是次回归最早在1909年9月11日被发现，当时彗星光度16等；1910年5月中旬直至月底的彗核亮度达2-3等，5月17日彗尾长达100度，往后更发展至140度之长。由于天文学家已预计5月20日地球经过哈雷彗星的彗尾（两者相距只有0.15 AU），这样引起包括气象学研究人员对环境的监测。这段时间拍下的彗头照片显示彗头复杂动荡的结构，并且有晕状和鸟冠状的光芒，5月24日彗核中心分为两个，各被抛物线状物包围；当年8月时为9等星，翌年1月时变为13～14等，那次回归最后观测纪录是1911年6月16日。

1986年之回归

 
哈雷彗星1986年回归

哈雷彗星1986年的回归是人类有史以来作对它所作的最详尽的一次观测，尽管这次回归它远远没有以往回归时那样的明亮。假如没有现代的观测与分析工具，这一次回归可能不被人们发现。

1982年10月16日美国帕洛马山天文台5米反射望远镜以CCD率先捕捉到回归途中的哈雷彗星，当时光度为24.2等，距离太阳11天文单位，即位于木星及土星之间，暂定名为1982I。

由于1910年观测时没有计画，当时各天文台观测方法和仪器上没有互相连系，故没有良好成果。为更有效协调全球观测网络，世界各天文台和天文爱好者之间联合观测。以美国喷气推进实验室为中心，由美国太空总署赞助，并经国际天文学联会由22位天文学家组成委员会于1982年8月16日在希腊举行的国际天文学联合会第18次全体会议上正式成立“国际哈雷彗星观测计画”（International Halley Watch，IHW）。计画有统一的观测原则，出版规范观测资料和方法，也考虑资料整理，因此使比较研究更容易。此计画由1983年10月中旬开始直至1987年末，不间断的对哈雷彗星观测。

为了观察哈雷彗星，当时参加这场国际哈雷彗星观测计画的国家所属太空中心中，美国国家太空总署、前苏联太空局、欧洲太空总署以及日本宇宙空间研究所发射了七架宇宙探查器，其中由美国发射的ICE、欧洲发射的乔托号、日本发射的先驱号和彗星号以及前苏联发射的维加一号和二号，在天文迷中普遍被称作“哈雷舰队”。

1991年2月，南欧天文台以1.54米丹麦望远镜观测到哈雷彗星的亮度突然从25等增亮至21.5等，并冒出20角秒（约20万公里）的彗发，这可能是受到一颗小行星的撞击或者太阳耀斑的激波激发所致。

21世纪的观测

在20世纪最后一次在拍摄中发现哈雷彗星为1994年1月10日，以智利的3.58米新技术望远镜（New Technology Telescope）观测。2003年3月6日，天文学家以南欧天文台三座8.2米VLT望远镜在长蛇座头部再次拍到它（81张照片，共计九小时曝光），距地球27.26 AU（40.8亿公里），光度28.2等；天文学家相信：以现时观测技术，即使它在2023年过远日点（35.3 AU）还要暗2.5倍之下，也可拍到其影像。

2061年之回归

哈雷彗星的下一次通过近日点发生在2061年7月28日，与1985-1986年回归相比，这次观测位置更好，因为彗星将与地球位于太阳系同一侧[32]。届时哈雷彗星最接近地球将是近日点后一天。预计当时亮度为视星等−0.3等，相较之下1986年亮度为仅为视星等2.1等[33] 。 2060年9月9日，哈雷彗星将经过木星0.98 AU（147,000,000公里）范围内，然后在2061年8月20日经过金星0.0543 AU（8,120,000公里）范围内。

2134年之回归

哈雷彗星将于2134年3月27日抵达近日点[34][35]。2134年5月7日，哈雷彗星将经过地球附近，距离0.092 天文单位（13,800,000 公里）[1]。届时视星等预计为-2.0等[33]。

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参考资料

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  3. ^ S. J. Peale, J. J. Lissauer. Rotation of Halley's Comet. Icarus. 1989, 79 (2): 396–430. Bibcode:1989Icar...79..396P. doi:10.1016/0019-1035(89)90085-7. 
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参考文章、书目

  • 《1680年的大彗星及约翰･佛莱始迪度》作者南政次，‘天文通讯’第34巻207号（1986年）台北市立圆山天文台出版
  • 《哈雷彗星观测手册》王德昌等编著，紫金山天文台编辑，四川科学技术出版社1985年10月初版。书号：13298.58
  • 《天文考古录》P.59─80，朱文鑫著，商务印书馆1933年1月初版
  • 《International Halley Watch Amateur Observers' Manual for Scientific Comet Studies

, Sky Publishing Corporation（November 1, 1983）, ISBN 978-0-933346-40-6

外部链接

 
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