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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。

1P/Halley（柏恺彗星）
哈雷彗星的彩色影像，显示平直的飞向左边的天空。
发现
发现者以爱德蒙·哈雷来命名（辨识出周期性）
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）

至少在公元前240年，或在更早的公元前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，如亚里士多德所论述的。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着太阳，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年开普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余天文学家约翰·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，未能活着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，还有其他的天体绕着太阳公转。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，英国刚好遇着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，长七尺余，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，彗长丈余，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，彗长八丈有余，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，并毒死地球上大部分人，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，由于氰的含量极少，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年观测时没有计划，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，由美国国家航空航天局赞助，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划”（International Halley Watch，IHW）。计划有统一的观测原则，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。此计划由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划的国家所属太空中心中，美国国家太空总署、前苏联太空局、欧洲空间局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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  2. ^ S. J. Peale. On the density of Halley's comet. Icarus. 1989, 82 (1): 36–49. Bibcode:1989Icar...82...36P. doi:10.1016/0019-1035（89）90021-3. densities obtained by this procedure are in reasonable agreement with intuitive expectations of densities near 1 g/cm3, the uncertainties in several parameters and assumptions expand the error bars so far as to make the constraints on the density uniformative ... suggestion that cometary nuclei tend to by very fluffy, ... should not yet be adopted as a paradigm of cometary physics. 
  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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  35. ^ 引证错误：没有为名为Kinoshita的参考文献提供内容

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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