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第27章 柯伊伯之境

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- 天文观测干扰:如果哈雷彗星的碎片进入大气层并燃烧殆尽,可能会产生明亮的火流星现象,对夜间观测造成干扰。

- 极小概率的撞击风险:尽管哈雷彗星与地球相撞的可能性几乎为零,但理论上仍存在极其微小的可能性。若真发生撞击,将引发巨大的灾难,如形成巨大的陨石坑、引发海啸、导致全球气温急剧下降、引发大规模物种灭绝、对人类社会和文明造成巨大冲击等。

哈雷彗星的彗核主要由水冰、固态二氧化碳(干冰)、甲烷冰、氨冰等挥发性物质以及尘埃颗粒组成。

彗核直径约16×8×8千米,形状不规则。其中的尘埃颗粒包括硅酸盐、碳质材料等。当哈雷彗星接近太阳时,彗核表面的挥发性物质会受热升华,形成彗发和彗尾。

哈雷彗星彗核大小和形状的测量主要有以下几种方法:

探测器观测

- 直接成像测量:如1986年苏联发射的“韦加”1号和2号探测器,分别飞到距哈雷彗核8900千米和8200千米处拍摄照片,通过对照片的分析测量,得出彗核长约11千米、宽4000米等数据。

- 近距离探测数据:探测器携带的各种仪器,如雷达、激光测距仪等,可直接测量彗核的距离、大小等参数,还能通过分析彗核对探测器的引力作用等,间接推算出彗核的质量、密度等信息,进而推断其大小和形状。

地面观测

- 目视观测结合星等估算:通过目视观测彗核的亮度,结合已知的距离和一些经验公式,估算彗核的大小。还可通过望远镜将彗核与已知角直径的恒星进行比较,估算彗核的角直径,再结合彗星到地球的距离,计算出彗核的实际大小。

- 雷达观测:向彗星发射雷达波,接收反射波,根据雷达波的传播时间、反射强度等信息,分析彗核的大小、形状和表面特征等。

- 光谱观测:通过对彗核的光谱分析,了解其物质成分和分布,进而推断彗核的大小和形状。例如,根据某些特定物质的光谱特征及其在彗核上的分布范围,估算彗核的尺寸。

哈雷彗星的彗核形成主要有以下过程:

在太阳系形成初期,原始太阳星云内的物质在引力作用下逐渐聚集。

一、物质聚集

- 冰物质与尘埃混合:柯伊伯带附近温度极低,使得水、氨、甲烷等挥发性物质以冰的形式存在。同时,星云中有大量的尘埃颗粒。这些冰物质和尘埃相互混合,在引力作用下逐渐聚集。

- 小行星碰撞合并:这个区域内的小行星不断碰撞和合并,其中一些含有较多冰物质和尘埃的小行星成为了彗核的雏形。

二、引力凝聚

- 松散物质聚集:随着时间的推移,更多的冰和尘埃被引力吸引到这些雏形上,逐渐形成了一个相对较大的、由冰和尘埃组成的松散集合体,即彗核。

三、长期演化

- 保持原始特征:由于哈雷彗星主要来自太阳系边缘的柯伊伯带,受到的外部干扰相对较少,因此彗核保留了很多太哈雷彗星的彗核在未来可能会发生以下变化:

物质损失与体积缩小

- 每次接近太阳时,彗核表面的冰物质和其他挥发性物质会因太阳辐射而升华,形成彗发和彗尾,这一过程会导致彗核物质不断损失,使其体积逐渐缩小。

- 随着物质的持续损失,彗核内部结构可能会变得更加松散,一些原本结合在一起的物质可能会逐渐分离,改变彗核的整体结构和物理性质。

轨道变化

- 由于太阳和其他大行星的引力作用,以及物质损失导致的质量变化,哈雷彗星的轨道可能会发生微小的改变。

- 虽然目前其轨道周期相对稳定在约76年,但未来随着各种因素的长期积累,轨道周期可能会出现一定的波动,回归时间可能会提前或推迟。

解体风险增加

- 随着物质的大量损失和结构的逐渐松散,彗核的稳定性会逐渐降低,在未来的某一时刻,可能会由于自身的引力无法维持其整体结构,或者受到其他天体的近距离引力干扰等原因,导致彗核解体。

与其他天体的相互作用

- 尽管哈雷彗星与地球相撞的可能性极小,但在其漫长的运行过程中,仍有可能与一些小行星或其他彗星发生近距离相遇或碰撞,这可能会对彗核的形状、结构和轨道产生较大的影响。阳系形成初期的原始物质和特征。

以下因素会影响哈雷彗星彗核的轨道:

一、大质量天体引力

- 太阳引力:作为太阳系的中心天体,太阳的引力对哈雷彗星的轨道起着主导作用。太阳的巨大质量使得哈雷彗星在其引力场中沿着椭圆轨道运行。每次哈雷彗星接近太阳时,太阳的引力会使其加速,而在远离太阳时则减速。

- 行星引力:太阳系中的行星,尤其是木星、土星等大质量行星,其引力也会对哈雷彗星的轨道产生影响。当哈雷彗星靠近行星时,行星的引力可能会使其轨道发生偏转,改变其运行速度和方向。这种引力相互作用可能会导致哈雷彗星的轨道周期、近日点和远日点等参数发生变化。

二、非引力作用

- 彗核物质喷发:当哈雷彗星接近太阳时,彗核表面的冰物质会升华并喷发出来,形成彗发和彗尾。这种物质喷发会产生微小的反作用力,对彗核的轨道产生一定的影响。虽然这种影响相对较小,但在长时间的积累下,可能会导致轨道的微小变化。

- 太阳辐射压力:太阳辐射对哈雷彗星的彗核也会产生压力。由于彗核表面的物质会反射和吸收太阳辐射,这种辐射压力会对彗核产生一个微小的推力。在长时间的作用下,这个推力可能会改变哈雷彗星的轨道。

三、其他天体的碰撞

- 小行星碰撞:在哈雷彗星的运行过程中,有可能与小行星发生碰撞。这种碰撞可能会改变哈雷彗星的速度和方向,从而对其轨道产生重大影响。如果碰撞较为剧烈,甚至可能导致哈雷彗星的彗核破碎,形成多个小天体,其轨道也会变得更加复杂。

- 其他彗星碰撞:哈雷彗星也有可能与其他彗星发生碰撞。这种碰撞的概率相对较小,但一旦发生,也会对哈雷彗星的轨道产生影响。碰撞可能会改变彗核的质量、形状和速度,进而影响其轨道参数。

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