哈雷彗星

1P/Halley（哈雷彗星）
哈雷彗星的彩色影像，顯示平直的飛向左邊的天空。
发现
發現者以爱德蒙·哈雷來命名（辨識出週期性）
軌道參數
曆元 2449400.5
（1994年2月17日）
遠日點35.1 AU
（2023年12月9日）
近日點0.586 AU
上次通過近日點：1986年2月9日
下次通過近日點：2061年7月28日
半長軸17.8 AU
離心率0.967
軌道週期75.3 a[1]
軌道傾角162.3°
物理特徵
大小15×8km，11 km（平均）
質量2.2×1014 kg
平均密度0.6（估計的範圍在0.2至1.5g/cm3[2])
~0.002 公里/秒
恆星週期2.2 d（52.8 h，?）[3]
反照率0.04[4]
視星等28.2（2003年）

哈雷彗星（正式名稱为1P/Halley）是有名的短周期彗星，每隔75-76年就能從地球上被观测到[5]，亦是唯一能用肉眼直接從地球看到的短週期彗星，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會更壯觀和美麗，但可能要數千年才會出現一次。

至少在西元前240年，或在更早的西元前466年，哈雷彗星返回內太陽系就已經由天文學家觀測和記錄到[6]。在華夏、巴比倫和中世紀的歐洲都有這顆彗星出現的清楚記錄，但是當時的观测者並不知道這是同一顆彗星的再出現。英國天文學家愛德蒙·哈雷最先使用開普勒第三定律估算出他的週期，1758-1759年彗星再次来临的时候，這顆彗星被命名为哈雷彗星，以纪念哈雷的工作。哈雷彗星上一次回歸在1986年，而下一次回歸將大約在2061年[7]。

1986年哈雷彗星回歸時，人类第一次用太空船詳細觀察彗星，得到了第一手的彗核結構與彗髮和彗尾形成機制的資料。這些觀測支持一些彗星結構的假設，如弗雷德·惠普的「髒雪球」模型比较正確地预测了哈雷彗星是揮發性冰——水、二氧化碳、和氨－和宇宙塵埃的混合物。資料使科学家建立了更准确的模型；例如，哈雷彗星的表面大部分是宇宙塵埃，沒有揮發性物質，並且只有一小部分是冰。

軌道計算

哈雷是第一顆被確認的周期彗星。文藝復興之前，多数哲學家認定彗星的本質是地球大氣中的一種擾動，如亞里斯多德所論述的。第谷在1577年推翻這種想法，他以視差的測量顯示彗星必須比月球更遠。許多人依然不認同彗星軌道是繞著太陽，並且假定它們在太陽系內的路徑是遵循直線行進的[8]。

1687年，艾薩克·牛頓發表了它的《自然哲學的數學原理》，介紹引力和運動的規律。雖然他懷疑在1680年和1681年相繼出現的兩顆彗星是掠過太陽之前和之後的彗星（1680年大彗星，後來發現他是正確的），但因為他的工作還未完成[9]，因此未將彗星放入他的模型中。牛頓的朋友愛德蒙·哈雷在1705年发表《彗星天文學論說》（Synopsis of the Astronomy of Comets），使用牛頓运动定律計算木星和土星的引力對彗星軌道的影響[10]。他檢視歷史的紀錄後，发现1682年出現的这顆彗星與1531年彼得魯斯·阿皮亞努斯、1607年克卜勒觀測的彗星的軌道要素幾乎相同[10]。因此哈雷推斷這三顆彗星是同一顆彗星，週期在75-76年之間。在粗略的估計行星引力對彗星攝動後，預測這顆彗星在1758年將會再接近地球[11]。

雖然直到1758年12月25日，這顆彗星才被德國的一位農夫和業餘天文學家约翰·格奥尔格·帕利奇觀測到，哈雷的預測是正確的。它受到木星和土星攝動延遲的影響618天，直到1759年3月13日才通過近日點[12]。三位法國數學家亚历克西·克洛德·克莱罗、熱羅姆·拉朗德和妮科尔-雷娜·勒波特組成的小組[13]，認為這個效果使它提前了一個月回歸（與4月13日有一個月的誤差）[14]。哈雷於1742年逝世，未能活著看見這顆彗星的回歸[15]。彗星回歸的確認，首度證實了除了行星之外，還有其他的天體繞著太陽公轉。這也是牛頓天体物理學最早成功的预测。1759年，法國天文學家尼古拉·路易·拉卡伊將這顆彗星命名為“哈雷彗星”，以纪念愛德蒙·哈雷的工作。

一世紀的猶太天文學家可能已經認為哈雷彗星會週期性出現[16]。提出這理論是注意到在一篇猶太法典的短文中[17]提到：“有一顆星隔70年出現一次，會使船長發生錯誤” [18]。

哈雷彗星的紀錄和聯想

《史記》「始皇七年，彗星先出東方，見北方；五月見西方，十六日」
哈雷彗星的軌道，以藍色描繪，相對於以紅色描繪的木星、土星、天王星和海王星的軌道。
哈雷彗星的軌道（藍色）相對於外行星的軌道（紅色）

最先和最完備的哈雷彗星紀錄皆在中國；據朱文鑫考證：自秦始皇七年（前240年）至清宣統二年（1910年）共有29次記錄，並符合計算結果。

在歐洲，哈雷彗星的紀錄也十分詳盡，最早的紀錄在前11年，但哈雷彗星回歸與其他彗星一樣，被眾多迷信的居民聯想成稀罕的災星，與災禍联系在一起；1066年4月回歸時，英國剛好遇著诺曼底公爵王朝前的侵略戰爭，當時居民見到彗星高掛的恐懼情況被繪在貝葉掛毯上留傳後世。

1066年以前

  • 前613年，《春秋》「秋七月，有星孛入於北斗」。
  • 前240年，《史記·始皇本紀》「始皇七年，彗星先出東方，見北方；五月見西方，十六日」。[1]（页面存档备份，存于互联网档案馆） 。
  • 前164年後半，巴比倫的粘土板有記錄。 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，《新約聖經》有伯利恆之星的說法。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，日本書紀有記錄。[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，日本書紀（天武12年）有記録。唐武帝后光宅元年 684 10月7日 《新唐书·天文志》

光宅元年九月丁丑，有星如半月，见于西方。

  • 837年3月22日，即唐文宗開成二年二月丙午，哈雷距地球史上最近的一次。

《舊唐書·天文志》 二年二月丙午夜，彗出東方，長七尺餘，在危初度，西指。戊申夜，危之西南，彗長七尺，芒耀愈猛，亦西指。癸丑夜，彗在危八度。庚申夜，在虛三度半。辛酉夜，彗長丈餘，直西行，稍南指，在虛一度半。壬戌夜，彗長二丈，其廣三尺，在女九度。癸亥夜，彗愈長廣，在女四度。三月甲子朔，其夜，彗長五丈，岐分兩尾，其一指氐，其一掩房，在鬥十度。丙寅夜，彗長六丈，尾無岐，北指，在亢七度。文宗召司天監硃子容問星變之由，子容曰：「彗主兵旱，或破四夷，古之占書也。然天道懸遠，唯陛下修政以抗之。」乃敕尚食，今後每日禦食料分為十日。其夜彗長五丈，闊五尺，卻西北行，東指。戊辰夜，彗長八丈有餘，西北行，東指，在張十四度。詔天下放系囚，撤樂減膳，避正殿；先是，群臣拜章上徽號，宜並停。癸未夜，彗長三尺，出軒轅之右，東指，在張七度。

  • 989年9月，日本和中国皆有記録。這一年日本永延三年改元為永祚元年。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

1145年–1378年

  • 1145年4月，日本天養二年改元為久安元年。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》中皆有記載。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年回歸

1835 年，E. J. 庫柏在愛爾蘭馬克里天文台使用口徑為 340 毫米（13.3 英寸）的巴黎考喬瓦透鏡望遠鏡繪製了哈雷彗星的草圖。

F.W. Bessel也畫了哈雷彗星的草圖[20]。1835年，天文學家在彗星出現期間觀察到的噴流促使弗里德里希·威廉·貝塞爾認為蒸發物質的噴射力可能足以顯著改變彗星的軌道[21]。

世界各地的著名天文學家從1835 年8 月開始進行觀測，其中包括多帕特天文台的斯特魯維和好望角進行觀測的約翰·赫歇爾爵士[22]。在美國，耶魯大學使用望遠鏡觀測彗星。新的觀測結果有助於證實這顆彗星的早期紀錄，包括1456年和1378年的回歸。

1835年8月31日，天文學家D. Olmstead和E. Loomis 在康乃狄克州耶魯大學首次報告了這顆彗星[23]。在加拿大紐芬蘭和魁北克也都有彗星觀測報告。1835年後期，來自各地的報道紛紛湧來，當時的加拿大報紙也經常對此進行報道。

天文攝影在1839年出現，因為攝影技術直到在1830年代才發明，故1835年回歸沒有拍攝記錄[24]。

哈雷彗星在1835年與1910年之間回歸週期只有74.42 年，這是已知的最短回歸週期之一，彗星在行星的影響下，回歸週期曾長達79年[25]。

1910年之回歸

Black-and-white picture of the comet, its nucleus brilliant white, and its tail very prominent, moving up and to the right
哈雷彗星1910年回歸

直至1910年回歸時，部分民众仍對哈雷彗星充滿恐懼。當時經算出來的結果顯示：過近日點後的哈雷彗星彗尾將掃過地球，有報紙故意誇大其恐怖性，称彗尾中有毒氣会滲入大氣層，並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，由于氰的含量极少，扩散到大气层后并不足以毒死人。[26][27]當時有些偏僻村落的人感到異常恐慌，報導称中歐和東歐甚至有人因此自殺。

這次回歸開始，哈雷彗星有了照片和光譜紀錄；是次回歸最早在1909年9月11日被發現，當時彗星光度16等；1910年5月中旬直至月底的彗核亮度達2-3等，5月17日彗尾長達100度，往後更發展至140度之長。由於天文學家已預計5月20日地球經過哈雷彗星的彗尾（兩者相距只有0.15 AU），這樣引起包括氣象學研究人員對環境的監測。這段時間拍下的彗頭照片顯示彗頭複雜動蕩的結構，並且有暈狀和鳥冠狀的光芒，5月24日彗核中心分為兩個，各被拋物線狀物包圍；當年8月時為9等星，翌年1月時變為13～14等，那次回歸最後觀測紀錄是1911年6月16日。

1986年之回歸

Halley's Comet, tail barely visible, against a background of stars with the Milky Way seen in the background
哈雷彗星1986年回歸

哈雷彗星1986年的回归是人类有史以来作對它所作的最詳盡的一次觀測，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日美國帕洛马山天文台5米反射望遠鏡以CCD率先捕捉到回归途中的哈雷彗星，當時光度為24.2等，距離太陽11天文單位，即位於木星及土星之間，暫定名為1982I。

由於1910年觀測時沒有計畫，當時各天文台觀測方法和儀器上沒有互相連系，故沒有良好成果。為更有效協調全球觀測網絡，世界各天文台和天文愛好者之間聯合觀測。以美國喷气推进实验室為中心，由美國太空總署贊助，並經國際天文學聯會由22位天文學家組成委員會於1982年8月16日在希臘舉行的國際天文學聯合會第18次全體會議上正式成立「國際哈雷彗星觀測計畫」（International Halley Watch，IHW）。計畫有統一的觀測原則，出版規範觀測資料和方法，也考慮資料整理，因此使比較研究更容易。此計畫由1983年10月中旬開始直至1987年末，不間斷的對哈雷彗星觀測。

為了觀察哈雷彗星，當時參加這場國際哈雷彗星觀測計畫的國家所屬太空中心中，美國國家太空總署、前蘇聯太空局、歐洲太空總署以及日本宇宙空間研究所發射了七架宇宙探查器，其中由美國發射的ICE、歐洲發射的喬托號、日本發射的先驅號和彗星號以及前蘇聯發射的維加一號和二號，在天文迷中普遍被稱作「哈雷艦隊」。

1991年2月，南歐天文台以1.54米丹麥望遠鏡觀測到哈雷彗星的亮度突然從25等增亮至21.5等，並冒出20角秒（約20萬公里）的彗髮，這可能是受到一顆小行星的撞擊或者太陽耀斑的激波激發所致。

21世紀的觀測

在20世紀最後一次在拍攝中發現哈雷彗星為1994年1月10日，以智利的3.58米新技術望遠鏡（New Technology Telescope）觀測。2003年3月6日，天文學家以南歐天文台三座8.2米VLT望遠鏡在長蛇座頭部再次拍到它（81張照片，共計九小時曝光），距地球27.26 AU（40.8億公里），光度28.2等；天文學家相信：以現時觀測技術，即使它在2023年過遠日點（35.3 AU）還要暗2.5倍之下，也可拍到其影像。

2061年之回歸

哈雷彗星的下一次通過近日點發生在2061年7月28日，與1985-1986年回歸相比，這次觀測位置更好，因為彗星將與地球位於太陽系同一側[28]。屆時哈雷彗星最接近地球將是近日點後一天。預計當時亮度為視星等−0.3等，相較之下1986年亮度為僅為視星等2.1等[29] 。 2060年9月9日，哈雷彗星將經過木星0.98 AU（147,000,000公里）範圍內，然後在2061年8月20日經過金星0.0543 AU（8,120,000公里）範圍內。

2134年之回歸

哈雷彗星將於2134年3月27日抵達近日點[30][31]。2134年5月7日，哈雷彗星將經過地球附近，距離0.092 天文單位（13,800,000 公里）[1]。屆時視星等預計為-2.0等[29]。

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參考資料

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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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  5. ^ G. W. Kronk. 1P/Halley. cometography.com. [13 October 2008]. （原始内容存档于2018-10-15）. 
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  7. ^ O. Ajiki and R. Baalke. Orbit Diagram (Java) of 1P/Halley. Jet Propulsion Laboratory Solar System Dynamics. [1 August 2008]. （原始内容存档于2017-01-07）. 
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  30. ^ 引证警告：name（名称）为Horizons2134的<ref>标签无法预览，因为它定义在当前章节之外，或根本没有定义。
  31. ^ 引证警告：name（名称）为Kinoshita的<ref>标签无法预览，因为它定义在当前章节之外，或根本没有定义。

參考文章、書目

  • 《1680年的大彗星及約翰･佛萊始迪度》作者南政次，『天文通訊』第34巻207號（1986年）台北市立圓山天文台出版
  • 《哈雷彗星觀測手冊》王德昌等編著，紫金山天文台編輯，四川科學技術出版社1985年10月初版。書號：13298.58
  • 《天文考古錄》P.59─80，朱文鑫著，商務印書館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

外部連結

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