我爱彗星。我一生中见过不少。有些是在大望远镜目镜中模糊的斑点，有些只能在遥远的航天器图像中看到，还有些非常明亮，肉眼可见，令人惊叹。它们曾被认为是预兆，是神秘学家和寻求事物发生原因的人们解释的征兆。实际上，彗星只是我们太阳系中的一类天体，与行星、小行星、尘埃和一颗巨大的恒星并存。
嗯。我说“只是”吗？这不公平。它们是华丽有趣的物体，值得研究。100年前的今天——1910年4月20日——我们很好地观测了其中最著名的一颗，哈雷彗星，它以2300万公里（1400万英里）的距离掠过地球。它变得如此明亮，即使从城市也能清晰可见。巧合的是，地球甚至穿过了彗星的彗尾，引发了人们对大规模死亡的恐惧（彗星中检测到了氰化物，使人们认为它会毒害他们）。这是全球热议的话题，登上世界各地的杂志和报纸。为了您的历史乐趣，这里是1910年的一篇文章，由詹姆斯·布鲁克斯转录。它很好地展现了那个时代的风貌。为了庆祝这个非凡的百年纪念，我整理了关于彗星你不知道的十件事。我想有些读者会知道其中一些，有些会知道全部十件事，但如果你知道，你仍然可以欣赏这些漂亮的图片——一定要点击它们放大。如果你喜欢这个，我还有其他几个（关于……你不知道的十件事：地球、黑洞、哈勃、太阳、冥王星和银河系），所以都去看看，看看有多少是你不知道的。
进入关于彗星你不知道的十件事
彗星的实际固体部分很小。
当你看到彗星的照片时，它看起来很大——你看到的部分确实如此。彗星的头部——前面那个巨大的模糊球——可以有数十万公里宽，比整个行星都大。但你看到的是由太阳加热的密度极低的气体，从彗星的固体部分（称为彗核）中泄漏出来。一般来说，这种气体比实验室真空还要稀薄。它非常善于反射阳光，因此看起来很亮，但实际上它像政客的承诺一样虚无缥缈和稀薄。令人惊讶的是，彗星的固体彗核通常只有几公里宽，在图像中太小而无法看到。这里的图片是2007年霍姆斯彗星的，由Tamas Ladanyi拍摄。
霍姆斯彗星在远离太阳的途中，发生了一次巨大的爆发，可能是由彗核中泄漏的气体引起的。一团巨大的气体云在它周围膨胀，尽管它距离地球数千万公里，但仍能轻易地在天空中看到一个模糊的斑点。但彗核太小了，地球上没有望远镜能把它看得比一个小点还大。在这张图片中，它比一个像素的大小还要小！
彗星是脏雪球。
那么彗星的彗核是由什么组成的呢？这可不是一个简单的问题，因为每颗彗星都不同，而且有些介于彗星和小行星之间。一般来说，彗星的彗核是山大小的脏雪球：岩石、尘埃、碎石和其他一些东西，都与我喜欢称之为“冻结气体”的东西混合在一起——我知道，气体不是固态的，但我们说的是氨、二氧化碳、甲烷……我们通常认为是气体的物质。天文学家称它们为“冰”，但我想将它们与水冰区分开来。而且有水。非常非常多的水。当然，它在彗星靠近太阳之前一直是固态的冰。然后这些冰会升华（直接从固态变为气态），形成巨大的彗星头部，并流出形成彗尾。当这些气体释放出来时，我们可以用望远镜研究它们，并确定它们的成分。20世纪80年代，乔托号宇宙飞船发现
哈雷彗星喷出的物质中有80%是水！大多数被研究的彗星也是如此。
上面的图片显示了我的朋友Gail Zasowski，
她是我的母校弗吉尼亚大学的天文学研究生。她和同为研究生的Nicole Gugliucci
项目的一部分，为孩子们制作了彗星模型。他们使用干冰、水、窗户清洁剂、泥土和其他产品来制作彗星模型。在图片中，盖尔正在对着“彗星”吹气，使其释放气体。我也做过这个，这是一个有趣的活动（虽然干冰太冷有点危险）。你可以在Nicole的Flickr页面上找到更多图片。
但这又意味着……
彗星大部分时间看起来都和小行星差不多。
彗星往往有长而椭圆的轨道。它们离太阳越远，移动速度越慢，所以实际上它们99.9%的时间都离我们最近的恒星的热量很远很远。这意味着彗核中所有这些挥发性物质都冻结了，而且实际上它会变得非常冷，甚至水也会冻成比地球上的岩石还硬的冰。上面这张照片实际上是哈雷彗星！它拍摄于1982年，大约在它再次经过我们三年前。当时它在土星轨道之外，帕洛玛天文台拍摄了这张照片（这是一张底片，有助于我们的眼睛看到微弱的物体）。彗星被圈起来了，如果不是这样，你永远不会注意到它。离太阳那么远，没有出气，没有壮观的彗头或彗尾。只是一个小点，冻得像铁钉一样硬。事实上，小行星和彗星的区别可能只是它们含有多少在靠近太阳时不会被吹走的物质。毕竟，如果我们看到一块只冒出一点点气体的岩石，它到底是小行星还是彗星呢？事实上，许多小行星都处于彗星般的轨道上；也许有些小行星的轨道受到了木星的影响，或者它们只是烧尽的彗星。
每当彗星靠近太阳，它就会消亡一点点。
就像生活和宇宙中的许多事物一样，使彗星美丽的东西最终也会杀死它。好吧，是杀死它作为一颗彗星。有些彗星是由冻结的气体维系在一起的。当其中一颗彗星经过太阳时，这些气体会被吹走，彗星会失去一些结构完整性。最终，如果它主要由气体组成，它就会解体。我们见过彗星这样做！它们在靠近太阳时会分裂（顺便说一句，当大块碎片脱落时，这被称为裂变，但我猜完全解体将是一场灾难性的裂变）——就像上面所示的那颗，2006年哈勃望远镜拍摄的73P/施瓦斯曼-瓦赫曼3号彗星解体时的图像。即使是主要由岩石组成，只含少量气体的彗星，也会因为失去这些气体而变弱，因为它们会在岩石内部留下大的空洞。如果这样的东西过于靠近木星，比如说，行星的引力（实际上是潮汐力）可能会把彗星撕成碎片。
是1994年分裂成数十块并撞击木星的彗星。它可能是一颗如此脆弱的彗星，无法承受木星强大的引力。彗星在经过太阳时会损失大量质量。非常多：有些每秒会抛洒数百吨物质。这实际上只是彗星质量的一小部分，但随着时间的推移，以及多次经过太阳，它会累积起来。我们看到的每一颗彗星都在太空中缓慢溶解。最终，即使是强大的哈雷彗星也会消失，一旦它的气体耗尽，它就会分解成一群岩石、碎石和尘埃。但总会有更多的彗星来取代它。
彗星可以有两条尾巴
我一直在谈论彗星的尾巴，但实际上它们可以有多条尾巴！彗星通常有两条尾巴，就像上面海尔-波普彗星的图片一样。当气体从彗星头部升华时，太阳风——一股从太阳流出的带电粒子流——会将其吹散。太阳风速度非常高，比彗星移动速度快得多，所以彗尾会径直从彗星上吹离。气体被太阳风电离；也就是说，原子中的电子被剥离。然后这些离子会受到太阳风磁场的强烈影响，磁场将它们卷起并拖走。这条离子尾的蓝色是由于一氧化碳，它向我们散射蓝光（类似于天空为什么是蓝色）。当电子与离子重新结合时，它们会发光，导致彗尾主要呈现蓝色（尽管其他元素和分子也会产生其他颜色）。与从彗星吹出的气体混合在一起的还有尘埃：磨碎的硅酸盐、矿物质和其他更稳定的物质。这种物质密度更大，受太阳风的影响不那么大。它呈黄色或红色，因为它反射阳光。这条尾巴可以弯曲，沿着彗星本身的路径移动。在许多彗星图片中，你可以看到蓝色的离子尾从彗星头部笔直地射出，而黄色的尘埃尾则轻轻弯曲，有时长达数百万公里。实际上，彗星可以有很多条尾巴。尘埃尾可以分解成几个笔直的特征，称为尘埃条纹，其原因不明，但很可能是由于彗星的大块（嗯，巨石大小的）碎片脱落并形成自己的尾巴。有些彗星曾出现多达六条尾巴！
彗星产生流星雨
所以每次彗星经过太阳时，都会有数百万吨的物质被吹离。这些垃圾去了哪里？作用在这些物质上的力非常小，所以它们会继续沿着与彗星本身非常相似的轨道绕太阳运行。这些物质可以快乐地绕太阳运行（椭圆？椭圆形？）数十万年，但并非总是如此。有时彗星的轨道会与地球相交（稍后会谈到这种不那么愉快的情况），这意味着地球会穿过这些碎片。通常，地球每天会撞击大约100吨的太空碎片，但当它撞入彗星轨道时，这个数字会大幅增加。这些物质会在我们的大气层中燃烧，然后我们就会看到流星雨。没错：当你出去观察英仙座流星雨、狮子座流星雨、双子座流星雨、金牛座流星雨时，你看到的是彗星的“头皮屑”（这是一个恰当的比喻，因为coma在拉丁语中是“头发”的意思）。即使是一片雪花，当它以100公里/秒的速度撞击我们的大气层时，也能产生一场相当壮观的景象。这种动能转化为热和光，并以流星的形式可见数百公里。有时你也会遇到一小块碎石，那就会变成一个强烈的火球，亮到足以在你的眼睛上留下残像（我见过几次，它们令人心跳加速）。这也意味着流星雨与特定的彗星有关。哈雷彗星有两个：10月的猎户座流星雨和5月的天琴座流星雨。8月的英仙座流星雨是由于斯威夫特-塔特尔彗星的碎片造成的，而11月的狮子座流星雨则来自坦普尔-塔特尔彗星。它们每年都在同一时间发生，因为那是地球位于两个轨道交点的时候。上面这张壮观的图片是2001年狮子座流星雨的，由澳大利亚ICStars的Jen和Vic Winters拍摄。
我还要补充一点，碎片的轨道确实会受到一些推动。太阳风、太阳的光压、行星的引力：这些都会影响碎片，改变地球撞击它们的时间和地点，所以随着时间的推移，流星雨会演变。此外，如果母彗星最近经过，碎片云可能会更厚，当地球撞入其中时，我们就会看到一场流星暴。20世纪90年代末的狮子座流星雨产生了许多这样的强烈流星暴，每小时的流星数量高达数千颗！
彗星可能比小行星更危险
我们都看过关于小行星撞击的电视剧和电影。一块直径10公里的巨石撞击我们，引发海啸、巨大的蘑菇云火球、死亡、灾难，以及布鲁斯·威利斯夸大其词和本·阿弗莱克哭泣的借口。但彗星在很多方面更危险。尽管彗星的密度比小行星低（冰与岩石），但在撞击方面，有三个因素使它们更可怕：1）它们可以来自深邃的太空，一路从海王星轨道之外坠落。它们会获得很高的速度，如果几何形状合适，有些相对于地球的速度可以达到70公里/秒（40英里/秒）。大多数小行星撞击的速度在20公里/秒（12英里/秒）左右。速度增加3.5倍，能量就会增加10倍，所以质量与小行星相同的彗星可以产生10倍大的爆炸。天哪。2）潜在撞击彗星可能比已知潜在撞击小行星大得多。已知最大的潜在危险小行星是图塔蒂斯，宽约5公里（3英里）。海尔-波普彗星的彗核直径约60公里（35英里），是图塔蒂斯的十倍多。这意味着它的质量是图塔蒂斯的数百倍，如果它撞击，将产生比灭绝恐龙以及地球上一半以上物种的爆炸远远更具破坏性的爆炸。3）彗星轨道难以预测。小行星往往保持良好、可测量的轨道，使其能够提前数年预测。然而，彗星会释放气体，这些气体可以像火箭发动机一样推动彗核四处移动。在某些情况下，撞击可能直到发生前几周才可预测。更糟糕的是，由于彗星如此黑暗，并且可以从天空的任何方向飞来，许多彗星直到它们几乎就在我们头顶上时才被发现。海尔-波普彗星是几十年来最亮的彗星之一，它在经过地球前仅仅19个月才被发现。如果它处于撞击轨道上，你现在就不会在这里读这篇文章了。当然，好消息是这些事件很罕见。上一次大的撞击相关事件是6500万年前。我们不太可能很快再遇到一次。
到目前为止，已有七颗彗星被航天器造访。
我们已经向太阳系中的每颗行星发射了探测器（还有一个正在飞往冥王星，所以也算一个）。令人惊讶的是，我们的机器人代理造访的彗星数量与行星一样多！
以下是我们曾向其发射航天器的彗星列表：19P/博雷利彗星：深度空间1号81P/维尔德2号彗星：星尘号麦克诺特彗星：尤利西斯号，某种程度上，当它在距彗核1.6亿英里处穿过彗尾时21P/贾科比尼-津纳彗星：ICE26P/格里格-斯凯勒普彗星：乔托号哈雷彗星：乔托号、维加1号和2号、先驱号、水星号坦普尔1号彗星：深度撞击号大多数航天器飞越彗星，在飞行过程中收集数据。但在2005年，我们尝试了一些不同的东西：上面这张图片来自深度撞击任务
飞往坦普尔1号彗星。该航天器用一大块铜撞击了彗星8 x 5公里（5 x 3英里）的彗核
，以制造一个陨石坑，暴露下面的物质进行研究。这次10公里/秒（6英里/秒）的撞击炸出了一个直径100米的陨石坑。这还不是全部：欧洲的罗塞塔号
将于2014年造访67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星，届时它将在彗星表面投放一个着陆器！我怀疑我们从那次任务中了解到的彗星知识将与我们在数千年研究这些冰冷访客中所了解到的知识一样多。这是目前最令人兴奋的太空任务之一。
有史以来最好的彗星猎人是SOHO
几百年来，天文学家要么用肉眼观测天空，要么用望远镜缓慢扫描来发现彗星。但几十年前，机器人起义开始了。自动化望远镜能够比人类更快地扫描，并探测到更微弱的物体。业余天文学家在调查之前发现彗星的情况变得越来越少见。但即使是这些地面机器人也落后于史上最佳彗星观测冠军：太阳和日光层观测台（SOHO）。
这个太空观测台位于距离地球约150万公里（100万英里）朝向太阳的一个引力“甜点”处。在这个位置，它可以每天24小时凝视太阳。它于1995年被放置在那里，所以它有很长一段时间来观察我们最近的恒星。它看到了很多彗星在它们坠入或甚至冲入太阳时：迄今为止，它已经发现了1685颗彗星！上面的图片
显示了布拉德菲尔德彗星在2004年掠过太阳时的情景。SOHO使用一个小金属盘来阻挡来自太阳的光（白色圆圈代表圆盘后面太阳的大小），这样就可以探测到更微弱的物体；你可以看到从太阳喷出的明亮流线，以及耀斑和其他太阳活动也常见。但这意味着它可以发现彗星在它们进行死亡俯冲进入太阳时，这也是SOHO如此擅长看到它们的原因。顺便说一句，穿过彗星头部的水平线不是真实的；它是SOHO使用的电子探测器记录信息方式的伪影；
明亮物体会用光淹没相机，产生的电子会溢出像素。你可能不会惊讶地发现有些人声称这是不明飞行物和所有其他废话的证据，但如果他们不嫌麻烦地去问一位，你知道的，科学家，他们就会发现什么是真实的，什么不是。当然，他们中的大多数人都不关心什么是真实的！但这些彗星确实是真实的，它们俯冲进入太阳的图像和视频非常迷人且美丽。
有些彗星在白天也能看到
我们通常认为彗星是夜间天体，只有在日落之后才能看到。但如果一颗彗星足够靠近地球，或者以正确的角度靠近太阳，它就能变得足够明亮，甚至在白天也能看到！上面这张图片是麦克诺特彗星，
一颗在2006年点缀我们天空的极其明亮的彗星。我亲眼在光天化日之下看到了它；
我站在房子挡住太阳的地方，它很容易就能被肉眼看到，比金星亮得多，也许和月亮一样亮！那真是不可思议。STEREO（一对太阳观测卫星）也拍摄了麦克诺特彗星的惊人图像。
天文学家通常观测微弱的天体，所以我们渴望光子。当一颗非常明亮的彗星出现时，能够实际看到细节真是太好了，所以白天的彗星不仅仅是自然美景。但它们确实非常美丽，如果再出现一颗，我一定会发出警报。
结论 有一点我没有在主文中提及，尽管我考虑过，那就是在彗星中检测到了许多有机（碳基）化合物。我们知道它们撞击过地球，因此地球上许多生命的组成部分可能实际上是由彗星带来的。考虑到有多少彗星撞击我们，我们海洋中的很大一部分水也可能来自古代彗星的撞击！所以，即使一次撞击就能消灭我们，没有它们我们也不会在这里。这就是你今天的深刻思考。鸣谢：所有图片均通过知识共享许可、属于公共领域或经许可使用。介绍页：美国国家航空航天局、卡内基科学研究所威尔逊山和拉斯坎帕纳斯天文台
# 1: Tamas Ladanyi
# 2: Nicole Gugliucci
# 3: 史密森尼国家航空航天博物馆
# 4: 美国国家航空航天局、欧洲航天局、H. Weaver (JHU/APL)、M. Mutchler 和 Z. Levay (STScI)
# 5: ESO
# 6: ICStars 的 Jen 和 Vic Winters
# 7: 梦工厂
# 8: NASA/JPL-Caltech/UMD
# 9: SOHO (ESA & NASA)
# 10: Chris North
