彗星（Comet），是指进入太阳系内亮度和形状会随日距变化而变化的绕日运动的天体，呈云雾状的独特外貌。彗星分为彗核、彗发、彗尾三部分。彗核由冰物质构成，当彗星接近恒星时，彗星物质升华，在冰核周围形成朦胧的彗发和一条稀薄物质流构成的彗尾。彗星的质量、密度很小，当远离太阳时只是一个由水、氨、甲烷等冻结的冰块和夹杂许多固体尘埃粒子的“脏雪球”。当接近太阳时，彗星在太阳辐射作用下分解成彗头和彗尾，状如扫帚。

彗星

Comet

彗星

椭圆、抛物线、双曲线

扫帚星

物理性质

彗星由彗核、彗发和彗尾组成。彗核和彗发构成彗头。

彗核

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一颗彗星在核心的固体结构被称为彗核。彗核是由水冰、岩石、和冻结的气体，像是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨融合在一起组成的。因此，在弗雷德·惠普尔建立起彗星模型之后，它们普遍的被描述为"脏雪球"。然而，有一些彗星的尘埃含量较高，导致他们被称为"冰污球"。

彗核的表面一般是干燥、尘土或岩石飞扬的，这暗示冰是隐藏在表面数米厚的的地壳之下。除了已经提到的气体，彗核还包含各种各样的有机化合物，它们可能包括甲醇、氰化氢、甲醛、乙醇、和乙烷，或许还有更复杂的分子，如长链的烃类和氨基酸。在2009年，从NASA星尘任务带回的彗星尘埃中发现了氨基酸中的甘氨酸。在2011年8月，NASA一份根据在地球上发现的陨石所做的报告指出，已经发现DNA和RNA的元件（腺嘌呤、鸟嘌呤、及相关的有机分子），可能已经在小行星和彗星上形成。

彗核表面的反照率非常的低，使它们成为太阳系内反照率最低的物体。乔托号太空探测器发现哈雷彗星的彗核只反射了大约4%照射在它上面的光线，深空一号发现包瑞利彗星表面反射落在它上面的光线少于3%；相较之下，落在沥青表面的光都还有7%能被反射。彗核表面黑暗的物质材料可能包括复杂的有机化合物。太阳的热驱动了较轻的挥发物，留下了较重的有机化合物，往往都是黑色的，像是焦油或是原油。彗星表面相对较低的反照率使它们可以吸收更多需要的热量，驱动释气的程序。

一些彗星的性质

曾经观察过的彗核直径有超过30千米（19英里）的，但是要确定其确实的大小是很困难的。P/2007R5的彗核直径大约只有100–200米。尽管仪器非常灵敏，但是缺乏较小的彗星可供检测彗核的大小，使得一些人认为彗核的直径不会小于100米（330英尺）。从已知的彗星估计，彗核的平均密度大约是0.6g/cm3，彗核的低质量使彗核不会因为自己的重力造成球形，因此它们的外型是不规则的。

大约6%的近地小行星被认为是熄火彗星，它们的彗核已不再释放出气体，包括(14827)Hypnos（睡神星）和(3552)DonQuixote（唐吉诃德）。

彗发

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在彗星的周围围绕着的尘埃和气体形成一个巨大且稀薄的大气层，称为彗发，彗发受到太阳风和太阳的辐射压导致背向太阳的巨大尾巴，称为彗尾。

彗发通常都由 H2O和尘埃构成，其中90%都是当彗星距离太阳3至4天文单位（450,000,000至600,000,000千米；280,000,000至370,000,000英里）就从彗核挥发出来的水。 H2O的母分子主要是通过光解和很多规模较小的光电离，还有太阳风扮演光化学的小角色而被摧毁（分解）。较大的尘埃粉尘粒子沿着彗星轨道的路径留下，而更小的粒子被光压推入彗星的尾巴。

虽然固体的彗核一般都小于60千米（37英里）的直径，但彗发可能有数千或数百万公里的直径，有时会变得比太阳还要。例如，17P/霍姆斯彗星在2007年10月爆发之后大约一个月的短时间，巨大的大气层就比太阳还要大；1811年大彗星的彗发也大致与太阳的直径相当。但即使彗发再大，在它跨越火星，大约距离太阳1.5天文单位（220,000,000千米；140,000,000英里），它的大小就会衰减。在这个距离上，太阳风已经足够强大，可以将气体和尘埃吹离彗发，使尾巴增大。

当一颗彗星穿越内太阳系时，彗发和尾巴都会被太阳照亮而能够看得见，尘埃会直接反射阳光，而气体会因为离子化而发光。大多数的彗星因为太暗淡，没有望远镜的协助依然看不见，但每几十年总会有亮到肉眼足以直接看见的彗星。偶尔，会遇到彗星突然爆发出大量的气体和尘埃，这时彗发的大小会增加一段时期。在2007年，17P/霍姆斯彗星就发生这样的现象。

在1996年，发现彗星辐射出X射线。这使天文学家大为吃惊，因为X射线通常与高温天体相关联。X射线是彗星与太阳风的交互作用生成的：当高度电离的太阳风离子飞过彗星的大气层时，它们与彗星大气层中的原子和分子撞击，会从它们获得一个或多个电子，这个过程称为”电荷交换”。这种交换或转让一个电子给太阳风中的离子让离子去激发回到基态，导致辐射出X射线和远紫外线光子。

彗尾

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在太阳系的外缘，彗星依然在冰冻和不活跃的状态时，由于体积很小，因此很难甚至无法从地球上观测到。来自哈柏太空望远镜的观测报告，提出在古柏带内不活跃彗核的统计报告，但是这些检测不仅受到质疑，并且无法独立验证。当彗星接近太阳系的内侧时，太阳辐射造成彗核内部挥发性物质蒸发，并且从核心向外喷出，同时会带走一些尘埃粒子。

气体和尘埃流会形成指向不同方向，自己独特的彗尾。尘埃形成弯曲的尾巴会被抛在轨道的后方，通常称为第二型彗尾。同时，离子尾，或是第一型彗尾总是指向背向太阳的地方，因为它们受到太阳风的作用远比尘埃更强烈，因此是沿着磁场线而不是轨道的轨迹。在某些场合，如当地球穿越过彗星的轨道平面和我们从侧面看见彗星，可能会看见与尘埃尾指向相反的尘埃尾，称为彗翎（反尾）（在环绕太阳彗星前方的彗尾，与尾端的尘埃尾共线）。

对彗翎的观察在太阳风的发现上有意义深远的贡献。离子尾是彗发的微粒被太阳紫外线辐射电离后形成的。一但粒子被电离，它们获得净正电核，并反过来在彗星附近引发”诱导磁层”。彗星和它的诱导磁层形成太阳风粒子向外流动的障碍。因为彗星的轨道速度和太阳风的速度都是超音速，弓形震波会在彗星运动和太阳风流动方向的前缘形成。在这些弓形震波，大量的彗星离子（称为”拾取离子”）被凝聚和集中，并且加载太阳风的磁场和等离子，这样的场线"披盖"在彗星的周围形成了离子尾。

如果离子尾的负载已经足够了，则磁场线会在那个点上挤在一起，在沿着离子尾的某个距离上会发生磁重联，这会导致"尾断离事件"。这种现象已经被观测到好几次，在2007年4月20日就有一次值得注意的事件。当恩克彗星通过日冕抛射的物质的时候，它的离子尾就完全的被截断了。日地关系天文台观测到了这次的事件。

在2013年，欧洲空间局的科学家报告金星的电离层向外扩张的方式类似于一颗彗星在类似条件下形成的离子尾。

喷流

加热不均匀可能导致新生成的气体能够打破彗星核心表面比较脆弱的点，像一个间歇泉。这些气体和尘埃的流动可能引起彗核的自旋，并使它分裂。在2010年，它揭漏干冰（冰冻的二氧化碳）像彗核喷流物质的能源。能够得知是因为有一艘太空船靠近哪里，可以看见喷流从哪儿喷出，然后在红外线的谱线上显示出那儿有哪些物质。

与流星雨的关系

由于释气的缘故，彗星会留下一些固体的碎片。如果彗星的路径跨越地球的路径，当地球经过彗尾碎片的踪迹，就有可能形成流星雨。例如，每年8月9日至12日，当地球穿越斯威夫特－塔特尔彗星的路径时，形成的英仙座流星雨；哈雷彗星是10月份的猎户座流星雨的来源。

观测方法

彗星的目视观测是青少年业余爱好者的主要观测项目，其方法筒单易做，经费少，大多数的业余观测者都能进行，而且也为部分专业观测者所运用。尽管照相观测已较普遍，但由于历史上保留有大量多颗彗星目视观测资料，因此，目视观测资料可同以前的联系起来，保持目视观测的连续性，并能很直观地反映彗星所在的状态，这对研究彗星演化有重要意义，一直受到国际彗星界的重视。

目视观测有彗星的亮度估计、彗发的大小和强度测定，以及彗尾的研究和描绘等几方面的内容。

彗星的亮度估计

彗星需要测光的有三个部分：核、彗头和彗尾。由于彗尾稀薄、反差小，呈纤维状，对它测光是十分困难的，因此彗尾测光不作为常规观测项目。通常所谓彗星测光是测量彗星头部（即总星等M1）和核（即核星等M2）的亮度。彗核常常是看不到的，或者彗头中心部分凝结度很高，彗核分辨不清等等原因，彗核的测光相对来说要困难些。另外，我们所指的彗星测光不仅是测量它的光度，记录测量时刻，而且要密切监视彗星亮度变化，记下突变时刻，所有这些资料对核性质的分析是十分有用的。

估计彗星亮度的几种方法：

1．博勃罗尼科夫方法（B法）

使用这个方法时，观测者先要选择几个邻近彗星的比较星（有一些比彗星亮，有些比彗里暗）。然后按下面步骤：

（A）调节望远镜的焦距，使恒星和彗星有类似的视大小（即恒星不在望远镜的焦平面上，成焦外像，称散焦）。

（B）来回调节焦距，在一对较亮和较暗恒星之间内插彗星星等（内插方法见莫里斯方法）。

（C）在几对比较星之间，重复第二步。

（D）取第二和第三步测量的平均值，记录到0.1星等。

2．西奇威克方法（S法）

当彗星太暗，用散焦方法不能解决问题时，可使用此法。

（A）熟记在焦平面上彗发的“平均”亮度（需要经常实践，这个“平均”亮度可能对不同观测者是不完全一样的）。

（B）对一个比较星进行散焦，使其视大小同于对焦的彗星。

（C）比较散焦恒星的表面亮度和记住的对焦的彗发的平均亮度。

（D）重复第二和第三步，一直到一颗相配的比较星找到，或对彗发讲，一种合理的内插能进行。

3．莫里斯方法（M法）

这个方法主要是把适中的散焦彗量直径同一个散焦的恒星相比较。它是前面两种方法的综合。

（A）散焦彗星头部，使其近似有均匀的表面亮度。

（B）记住第一步得到的彗星星像。

（C）把彗星星像大小同在焦距外的比较星进行比较，这些比较星比起彗星更为散焦。

（D）比较散焦恒星和记住的彗星星像表面亮度，估计彗星星等。

（E）重复第一步至第四步，直到能估计出一个近似到0.1星等的彗星亮度。

另外，还有拜尔（Bayer）方法，由于利用这个方法很困难，以及此法对天空背景亮度非常灵敏，一般不使用它来估计彗星的亮度了。

当一个彗星的目视星等是在两比较星之间时，可用如下的内插方法。估计彗星亮度同较亮恒星亮度之差数，以两比较量的星等差的1/10级差来表示。用比较星星等之差乘上这个差数，再把这个乘积加上较亮星的星等，四舍五人，就可得到彗星的目视星等。例如，比较星A和B的星等分别是7.5和8.2，其星等差8.2－7.5=0.7。若彗星亮度在A和B之间，差数约为6X1/10，于是估计的彗星星等为：0.6X0.7+7.5=0.42+7.5=7.92，约等于7.9。

应用上面三种方法估计彗星星等时，应参考标注大量恒星星等的星图，如AAVSO星图（美国变星观测者协会专用星图）。该星图的标注极限为9.5等，作为彗星亮度的比较星图是合适的。，那些明显是红色的恒星，不用作比较星。使用该星图时，应注意到星等数值是不带小数位的，如88，就是8.8等。另外，星等数值分为划线和不划线两种，划线的表示光电星等。如33，表示光电星等3.3等，在记录报告上应说明。

另外，SAO星表或其它有准确亮度标识的电子星图中的恒星也可作为估计彗星亮度的依据。细心的观测者，还可以进行“核星等”的估计。使用一架15厘米或口径再大一些的望远镜，要具有较高放大率。进行观测时，观测者的视力要十分稳定，而且在高倍放大情况下，核仍要保持恒星状才行。把彗核同在焦点上的比较星进行比较，比较星图还是用上述星图。利用几个比较星，估计的星等精确度可达到0．1等。彗星的核星等对研究彗核的自转、彗核的大小等有一定的参考价值。

彗星与生命

彗星是一种很特殊的星体，与生命的起源可能有着重要的联系。彗星中含有很多气体和挥发成分。根据光谱分析，主要是C2、CN、C3、另外还有OH、NH、NH2、CH、Na、C、O等原子和原子团。这说明彗星中富含有机分子。许多科学家注意到了这个现象：也许，生命起源于彗星！1990年，NASA的Kevin. J. Zahule和Daid Grinspoon对白垩纪——第三纪界线附近地层的有机尘埃作了这样的解释：一颗或几颗彗星掠过地球,留下的氨基酸形成了这种有机尘埃；并由此指出，在地球形成早期，彗星也能以这种方式将有机物质像下小雨一样洒落在地球上——这就是地球上的生命之源。

中国人发现的彗星

截止2015年4月共计14颗：

60P Tsuchinshan 2 (紫金山2号彗星)/发现者： 张钰哲团队

62P Tsuchinshan 1 (紫金山1号彗星) /发现者： 张钰哲团队

142P Ge-Wang (葛‧汪彗星) /发现者： 葛永良 汪琦

153P Ikeya-Zhang (池谷‧张彗星) /发现者：张大庆

172P Yeung (杨彗星) /发现者：杨光宇

292P Li (李彗星)/发现者：李卫东

C/1977 V1 Tsuchinshan (紫金山彗星)/发现者：紫金山天文台员工

C/1997 L1 Zhu-Balam (朱‧巴拉姆彗星)/发现者：朱进

P/1999 E1 Li (李彗星) 2 /发现者：李卫东

P/2007 S1 Zhao (赵彗星)/发现者：赵海斌

C/2007 N3 Lulin (鹿林彗星) /发现者： 叶泉志 林启生

C/2008 C1 Chen-Gao (陈-高彗星) /发现者：陈韬 高兴

P/2009 L2 Yang-Gao (杨-高彗星) /发现者： 杨睿 高兴

C/2015 F5 SWAN-XINGMING(斯万-星明彗星) /发现者： 孙国佑 高兴

陨石流星关系

流星和彗星没有必然联系，但大都是彗星尾迹产生的。流星是行星际空间的尘粒和固体块(流星体)闯入地球大气圈同大气摩擦燃烧产生的光迹。若它们在大气中未燃烧尽，落到地面后就称为“陨星”或“陨石”。流星体原是围绕太阳运动的，在经过地球附近时，受地球引力的作用，改变轨道，从而进入地球大气圈。许多流星从星空中某一点(辐射点)向外辐射散开，这就是流星雨。

陨石是太阳系中较大的流星体闯入地球大气后未完全燃烧尽的剩余部分，它给我们带来丰富的太阳系天体形成演化的信息，是受人欢迎的不速之客。每天都约有数十亿、上百亿流星体进入地球大气，它们总质量可达20吨。

陨石：地球会经常遭遇外来小天体。这些小天体进入地球大气层后会和地球大气剧烈摩擦并燃烧。这就是流星。如果流星还没有燃烧完就落到了地面上，那就是陨石。陨石按照其主要化学成分分为石陨石、铁陨石和石铁陨石三种。

它们的半径和质量彼此相差很大，不能一概而论。如果撞击地球的小天体直径在10公里以上，那么其造成的破坏将和当年恐龙那次一样。

地球“送水工”

大约45亿年前地球形成的时候，太阳的热量把太阳系里的大部分水分赶到了星系的外围地区，这些水分至今还以冰冻的形式存在于土星环，木星的卫星欧罗巴，海王星、天王星以及数以十亿计的彗星之中。但是地球上也有足够的水分，一直以来科学家们都很好奇这些水是怎么来的。[1]

目前有一种主流理论认为：这些水是地球形成约5亿年之后，一连串呼啸撞向太阳的彗星带来的。上周科学家发现至少部分彗星拥有和地球上的水相同化学特性的物质，这一理论的研究取得了重大进展。

就在这一研究进展公布后不久，美国天文学家又发现了支持上述理论的另一个重要证据。这一证据来自北半球能观测到的一颗明亮恒星——乌鸦座的Eta Corvi，这颗恒星距离地球约400万亿英里远。美国约翰·霍普金斯大学的首席研究员凯里·利斯说：“在那里我们观测到一场原始彗星‘风暴’，它猛烈地撞击了离它比较近的一个星体。”

利斯和他的同事们观测到的实际上是一些宇宙尘埃的红外特征，这些尘埃与乌鸦座的距离大约3个天文单位远，也就是3个从地球到太阳的距离。斯皮策红外太空望远镜的详细观测表明，它们是巨大岩石星体发生强烈撞击而产生的。利斯说：“我们观测到了纳米钻石和非结晶体的硅，这表明与彗星相撞的天体最小体积相当于小行星谷神星，最大则是地球的几倍。”

由这一观测结果还不足以得出宇宙尘埃是由撞击产生的结论。利斯承认除了由小彗星组成的“风暴”外，他也观测到一个大体积星体的残迹。“结果我们还不能确定，现在只知道有大量物质喷射到周围。”利斯及其同事并不能观测到所有的物质，他们所观测到的是只包含冰粒和有机化合物的特殊物质，而这些物质只有粉碎的彗星才有。

除此之外，这些遥远的尘埃所具有的化学特征和2008年落入苏丹的AlmahataSitta陨星非常吻合。该陨星很可能来自海王星以外的柯伊柏带（Kuiper Belt），那里分布着数十亿颗彗星，冥王星和阋神星等矮行星也分布在那个区域，事实上它们本身就属于巨大的彗星。

汇集所有的发现，你就会得到一幅描绘太阳系诞生10亿年之后，水分甚至是形成生命的基础物质是如何出现在地球上的画面。因为乌鸦座的星系已经形成10亿年了，自然而然地就会产生这样一个问题：那里是否有可能存在生命？一开始你可能不会这样认它有利于生命形成的彗星“风暴”的证据。然而当前的答案是：没有。“我们研究了大约1000个星系，满足这个条件的就只有乌鸦座。”但他同时也强调这并不意味着其他区域没有这种证据。如果得到美国国会的批准，詹姆斯·韦伯太空望远镜最早能在2018年投入使用，那么这架更加灵敏的望远镜可以找到更多令人期待的线索。也就是说，得出“地球上的生命源于一次宇宙意外相撞事故”的结论还为时过早。