小学生科学知识精选（在线免费阅读）

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彗星的亮度







彗星在它漫长的道路中，亮度与体积都大有变化。彗星光度的测量方法很多，包括目视、摄影及光电测量等。由于观测上的困难，彗尾的光度难以测量，所以彗星的光度测量通常是以彗头为对象，彗核和彗发加在一起的亮度是为彗星的总亮度。在地球上肉眼看到的彗星亮度称为视亮度，这个亮度和彗星和太阳的距离有关，也和彗星和地球的距离有关。为了比较彗星的真亮度，规定以彗星与太阳及地球的距离都是一个天文单位时的亮度为绝对亮度，观测到的星等叫绝对星等。

彗星与彗星间亮度差别很大，以绝对星等而言，已知最亮的一颗彗星1729达-3等，而最暗的一颗（1922Ⅱ）则为14.8等，亮度相差1300多万倍。

于视星等方面，差异更大。最亮的彗星为1680年的大彗星，达-18等；在中午太阳附近也能看见。那么最微弱的彗星亮度又是多少呢？由于仪器所限，所观测到最暗视星等的彗星是21等。从最亮的-18到最弱的21等，亮度相差竟达4000万亿倍。在这里要提一提，视亮度大的彗星是否有很高的绝对光度呢？其实不然，例如1822Ⅱ大彗星视亮度达-10等，但绝对亮度只有0.8等。两者差异是很大的。

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彗星的成分







脏雪球模型（Dirty Snowball Model）这个模型的概念，是19世纪的德国天文学家海恩（Hirn）及英国天文学家兰阿特（Ranyard）首先提出。但直至1949年美天文学家惠普尔（Fred Whipple）才将这模型提出。他认为彗核就是脏雪球，是由冰冻的固态气体分子（H2O、HCN、CH3、CO2、CN等）夹杂细尘粒组成，组织疏松。接着前苏联天文学家威斯萨斯基（Vsekhsvyarsdy）及莱文（Levin）再加发展，提出彗核是不良导热体，当彗星接近太阳时，仅仅彗核表层受热被蒸发，而内部则受热很慢，仍保持冰冻状态，因而寿命也可达几千个公转周期。又由于固态气体的不同性质，当接近太阳时，即在几个天文单位位置时，首先向外蒸发的物质是甲烷，至火星附近则为二氧化碳及氨气。当愈来愈接近近日点时，氢气及水气也受热蒸发。当各种气体混杂逸出，向外膨胀，同时微尘也被斥力推出，便形成彗发及彗尾。另外彗尾所含各种分子由于光解作用而分解，彗星的物质亦因此逐渐消耗。

另外值得一提的是，当1910年5月18日地球穿过哈雷彗的尾巴的时候，彗尾与地球的比例就像鲸鱼的尾巴和小气球之比。虽然这条华而不实的尾巴并没有影响地球，但已经打“破”了地球上很多人的心。原因是人类早于1907年利用物端棱镜的办法来拍摄彗星的光谱，发觉彗星含有碳氢化合物及氰气，即大家都认识的沼气和有毒体。所以当知道地球将会穿过哈雷彗星的尾巴时，很多人都担心沼气会将地球的氧气烧尽，而有毒气体则将地球上的生物全数毒死。这些论调在欧美传开之后，造成一次世界末日的大恐慌，人人都担心地球难逃浩劫，全人类会同归于尽。投机的商人也因此大做生意，推出氧气筒及防毒面具等商品，甚为畅销。更有一类产品名为“氧气糖”的糖果也大行其道。

5月18日平静地过去了，地球大气丝毫没有被彗尾的气体所污染，人类照样在地球生活着。因为天文学家告诉我们，彗星尾巴的稀薄程度很低，人类在地球上所能做到的真空状态也及不上彗尾的稀薄程度，所以担心是多余的。

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彗星从哪里来

从19世纪开始，人们对原本以为来无踪、去无影的彗星愈来愈了解后，大家就在想，这拖着长长尾巴的彗星，到底从哪里来呢？ 　　距今200年前（1796年），法国科学家拉普拉斯出版了一本《宇宙体系论》，提出太阳系起源的星云说，认为彗星是由太阳系外星际云物质所形成的，因为受到邻近恒星的影响，加上行星与太阳引力的拉扯，使遥远星云物质被吸进太阳系，而形成彗星。 　　这项理论，直到1950年经过荷兰天文学家奥尔特（Oort）与斯特龙格林（Van Woerkom）的精密观测研究后，而为世人所接受。根据他们的研究，这团星际云物质距离太阳约有225000亿千米，以光的速度（每秒30万千米）得走上866天。读者可以想像一下，以光的速度1秒钟可绕地球7圈半，这个星际云多么遥远啊！这个被称为”原云”的彗星储藏库，又被称为奥尔特云（Oort Cloud）,据估计约有1000亿颗彗星的材料，被冷冻在摄氏零下250度的外太空，等待机缘的安排，展开奔向太阳之旅。 画家笔下围绕着太阳的彗星云

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彗尾形成因素

究竟彗尾是怎样形成呢？17世纪时，牛顿提出机械理论，假设彗尾是由物质构造来说明它的形状，认为彗尾是由于光的斥力作用，以致彗头流出物质而形成。之后有不少科学家如奥耳贝斯（Olbers）、白塞耳（Bessel）、巴蒲（Pape）及温内克（Winnecke）都研究太阳斥力与彗星的问题。直到理论物理进一步发展，才发现一种由太阳光施于彗星的作用，就是太阳辐射压力。 　　原来太阳辐射（包括可见光和其他电磁波）照射在物体上面，其入射方向会产生一种压力；这压力按光的强度增加，并与物体垂直于光的面积成正比。这个压力对于普通大小的物体是微不足道的。一个完全反光的物体放在大气以外的日光下，其1平方米的面积所随的辐射压力有0.001克；而对于完全吸光的物体，这数字还要减半，可见这力的薄弱。但对于极其微小的物体如尘粒、气体分子等，辐射压力就会特别明显，比起太阳的另一作用力──万有引力还要强。太阳的万有引力与日光斥力恰巧相反，但两种作用力皆与距离的平方成反比。对于一般的物体，太阳引力占尽优势。可是对极微细的粒子，太阳斥力的作用为何竟凌驾太阳的吸力呢？ 　　如要解释这点，我们可利用物体下坠的情况作比喻：两件物体的表面积不同，所随的空气阻力便不同，表面积愈大，所受阻力愈大，下坠之势愈慢。辐射压力对微小粒子的作用，与此类似，因为质粒愈小，表面积对于其重量便愈大。举例说明，假设一正方形物体，体积为1立方厘米，质量1克，表面积则是6平方厘米；如从中切开，分成两个相同的长方体，则质量每个是0.5克，而每个长方体的表面积则为4平方厘米，两个长方体的表面积总和为8平方厘米，比本来的整体表面积相对量就愈来愈大，因此微小粒子的表面积相对质量面言就很大，所随的斥力就极显著：只要质点的直径等于1微米，太阳斥力与引力便得到均势；质点再小一点，太阳斥力便大于引力。因此，太阳辐射压力就成为推斥彗星的一种作用力。 　　自发现太阳辐射对彗星的推斥力后，不少科学家都应用太阳辐射压力来解释彗尾，可惜结果并不圆满，他们不能解释何以Ⅰ型彗尾的加速度那么高。引起这个问题的就是1980年出现的莫尔豪斯彗星（Morechouse’s Comet），它竟抛射出速度达每秒30千米的物质，此点并不能应用太阳辐射压力来解释。直至发现了太阳风（solar wind）才找到合理的答案。 　　何谓太阳风呢？根据火箭及人造卫星的探测，发现太阳除不断发出光与无线电波等辐射外，还抛出大量的带电微粒。这些微粒包括由太阳大耀斑区抛出的快速微粒流、太阳碰区抛出的慢速微粒流及由日冕向太阳四周膨胀的等离子体，它们统称微粒辐射。由于太阳作用于日冕气体上的吸引力不能平衡微粒辐射的压力，因此日冕不可能处于静止的状态，而是稳定地向外膨胀。热电离气体粒子不断地从太阳向外流出，形成太阳四周释出的连续微粒流。由于微粒流好像是从太阳不停地向外吹出的风，所以称为太阳风。太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力，而彗尾的高加速度亦得以解释。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，故此彗尾要接近太阳时才出现，但却永远背向太阳（见下表）。 　 　 形 态 　 组 成 　 抛出质点速度 所受太阳斥力 与引力之比 斥力：引力 Ⅰ型 又叫离子彗尾或气体彗尾 　 　 长、直 和其他电离分子组成，其中包括一氧化碳和氮的稀薄气体 　 　 3—10km/s 18—100倍 太阳风的强大斥力作用于彗星中的离子而形成，因含离子发射线而呈蓝色 　 Ⅱ型 　 阔而弯 直径为0.0001厘米的微尘及未经电离的分子组成 　 1—2km/s 0.5—2.2倍太阳的辐射压力推斥微尘形成，呈微黄色 Ⅲ型 短、弯曲程度最大 组成与Ⅱ型同，但弯曲程度较大 0.3—0.6km/s 0.1—0.3倍 (同Ⅱ型)

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彗尾的分类

一颗壮观的彗星，彗尾是十分引人注目的，其体积很大，长度以亿千米计，宽度则由几千千米至2000多万千米。一颗彗星甚至有多条彗尾，1744年出现的歇索六尾彗星（De Cheseaux’s Comet），在有关它的素描图里，显示它具有6条明显壮观的彗尾，范围达30度～40度，占据了从彗头向外展开的44度空间。 　　彗尾的形状各有不同，有些细直，有些宽大，有些弯曲。根据布列基兴（Bredichin）的分类法，将彗尾分成下列3种基本类型:     1、Ⅰ型彗尾 　　又称离子彗尾或气体彗尾，由电离气体分子组成，形态长而直。     2、Ⅱ型彗尾 　　形态阔而弯，是由直径为0.0001厘米的微尘及未经电离的分子组成。     3、Ⅲ型彗尾 　　组成与Ⅱ型相似，但形态较为短及弯曲，是由较大的微尘及分子量较大的化合物组成。由于Ⅱ型与Ⅲ型彗尾的成分是微尘粒子，故又称为“尘埃彗尾”。 　　Ⅰ型彗尾与Ⅱ、Ⅲ型彗尾的区分是较为容易的，但Ⅱ、Ⅲ型彗尾之间的分野不大，较难判断；此外，一颗彗星可以同时拥有一类或多类的彗尾。用摄影机拍摄的彗星照片，显示出彗尾结构，往往比肉眼观测所得更显复杂。 A.1986年1月的哈雷彗星 B.1986年3月的哈雷彗星 C.1986年4月的哈雷彗星 以上三图为1986年哈雷彗星的连续摄影，读者可由此了解哈雷彗星的变化

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彗头的分类

（编者提示：人教版自然第12册第15课  太阳系） 　　1.无发彗头     此类彗星完全没有气体成分。与太阳接近时，只看到彗核，没有彗发，也没有气体喷出，并只有由尘埃组成的彗尾。     2.球茎形彗头     此类彗星的气体成分含量少，接近太阳时，只形成球茎状的薄薄彗发。     3.锚形的彗头     彗星中的气体成分高，接近太阳时，形成很光亮的彗发，呈抛物面彗核。 　　以上只是概略的区分。彗发的形态极不稳定，因而彗头的大小亦不固定，直径通常达10万千米，可与木星匹敌。目前已观测到最小的彗头直径只有1万多千米，较大的彗星如1811年的大彗星直径达180万千米，1892年的毫姆斯彗星的直径更达200万千米，几乎是太阳直径的两倍。不过彗头大小是会改变的，在近日点时最大，远离太阳时渐渐缩小。 彗星 彗头直径（千米） 1811I 180万 1882II 60万 多纳提 35万 哈雷 29万 1908III 25万 1910I 18万 摘自科技之光

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观看彗星器材








（编者提示：人教版自然第12册第15课  太阳系）





   1.其实看彗星的最佳器材是肉眼，因为肉眼的视野最广，而且灵敏度最高，再加上不用花钱，小天文迷的爸妈最高兴了。



    2.其次是使用双筒望远镜，最佳的选择是7×50的规格，即倍率为7倍、口径是50毫米（5厘米），品牌则是Nikon，ZEISS，LEICA（高价）。如果您用的是那种10×50或12×50规格的双筒望远镜，那么请您忍耐震动且有点糊糊的彗星。

    3.另外有些狂热天文迷就会使用10×70、20×120，或是25×150等超大型双筒望远镜看彗星，保证过瘾极了。美国有些天文迷甚至买了口径达50厘米的DOB反射经纬仪准备看彗星，真是令人佩服。

    4.最后，如果您拥有天文望远镜，无论是折射式抑或反射式或折反射式，请一律使用40毫米或25毫米低倍目镜观察。使用此类望远镜，可仔细观察这如同棉花球般的彗星核心与彗发。

（左为10×80中型双筒望远镜、右为20×120大型双筒望远镜）

摘自科技之光