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NO.2396-他来了他走了
作者：行星不发光
 校稿：朝乾 / 编辑：飞天意面
近日，一颗万年不遇的彗星“造访”地球，其名为C/2022 E3 (ZTF)。
彗星挂着长长的尾巴，还有绚烂的极光绿尾焰
（图：维基百科 ）▼
这颗彗星在北京时间2023年2月1日下午4点左右与地球近交汇。也就是说，它距离地球的最近距离约为0.284 au（au为天文单位，1 au约为149597870.700 千米，原始定义为地球环绕太阳的椭圆轨道半长轴）。
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当时，彗星C/2022 E3 (ZTF)的亮度到达最高，小行星中心预测其视星等约为5.4星等，其实际亮度可能达到4.9星等。
星等是衡量一个天体的亮度，星等越低其亮度越高，反之亮度越低。例如，月亮在满月时的视星等约为-13 星等，而太阳的视星等则为-26 星等。而人类肉眼裸视的极限星等约为6 星等，这意味着如果夜天空晴朗，我们通过肉眼即可看到该彗星的身影。
天狼星的视星等约为-1.47等
是夜空中最亮的星之一
（图：维基百科）▼
在夜空中，除了太阳系内的一些大行星（如金星，火星、木星）之外，我们看到的星星实际上几乎都是距离地球很远的恒星，而且即便通过天文望远镜来观测，它们也仅仅都是一个个星斑。在广袤的星宇中，彗星也并不多见，而用双眼亲见彗星的机会更是少之又少。
目前，彗星C/2022 E3运行至鹿豹座附近，其大概位于北极星和御夫座最亮星五车二的连线中点附近，最近几天正好是观赏该彗星的最佳时机。
图中红色十字标识了C/2022 E3
从1月14日到2月12日在星空中的位置
（图：维基百科）▼
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彗星的特征和命名
彗星是一类具有挥发性质的太阳系小天体，主要由水冰和尘埃组成，还包括一氧化碳、甲烷和氰化物等物质。当彗星接近太阳时，这些物质会被加热并挥发形成“彗尾”，俗称“扫把星”。
著名的海尔-波普彗星就有两条彗尾
它是近半个世纪来最亮的彗星
（图：壹图网）▼
在古代，彗星通常被认为是灾难降临的前兆，受到人类的高度关注。然而，随着人类对彗星的了解越来越多，彗星不仅成为科学家们探索太阳系历史的宝贵窗口，而且成为最受天文爱好者欢迎的观赏天体之一。
这是因为，彗星被认为是太阳系最原始的天体，蕴含了太阳系早期形成的信息，同时富含水冰和有机分子等生命形成所必须的元素。人类对彗星的研究，对于探索地球上生命起源具有重要的科学价值。
现代天文爱好者对彗星的态度是狂热的
（图：shutterstock）▼
彗星的主要结构分别为彗核、彗发和彗尾。
其中彗核是彗星的核心固体结构，彗核大小一般在百米至百公里之间；而彗发则是在彗星的周围围绕的尘埃和气体形成一个巨大的大气层。
彗发受到太阳风和太阳的辐射压，产生了一个背向太阳的巨大尾巴，称为彗尾。
彗尾可能有数千或者数百万千米长。彗尾又包括尘埃尾和离子尾。尘埃尾一般在彗星的轨道后方，而离子尾受太阳风影响明显，指向背离太阳的方向。
慧尾有时候会显示出来两条，生成的原因各不相同
（图：shutterstock）▼
正是这种结构，为彗星带来了一些神秘的色彩，使得其外形与“晴天娃娃”相似，在星空中穿梭。
彗星主要起源于半人马天体、柯依伯带或者奥尔特云，那里有大量富含水冰的小天体，甚至还有部分彗星来自太阳系外。
柯依伯带、奥尔特云与太阳系（狭义）的关系
时常会有彗星/小行星从奥尔特云造访太阳系
（来源：日本国家天文台 / 欧洲航天局）▼
科学家根据彗星的轨道特征，以200年为划分边界，将彗星分为短周期彗星和长周期彗星。公转周期短于200年的彗星为短周期彗星，公转周期从200年至数千年乃至数百万年的彗星称为长周期彗星。
彗星的轨道十分椭长，部分彗星的轨道甚至呈双曲线，具有此类轨道的彗星也被称为无周期彗星。
前面提到的海尔波普彗星，就是一颗长周期彗星
（来源：《从细胞到奇点》游戏画面）▼
无周期彗星的字面意思与“仅出现一次”是相同的，本文主角C/2022 E3就属于无周期彗星，是一颗“不会再见的彗星”。有科学家推测其轨道周期长达5万年，但目前还没有准确的预测。
该彗星的轨道是双曲线型，这可能意味着它在接近太阳一次后，将永远离开太阳系。下图为C/2022 E3的轨道示意图。
图中白色曲线为彗星C/2022 E3的轨道，其中较白的轨道部分位于黄道上方，白色较淡的轨道部分位于黄道下方。青色为地球的轨道。
（图：NASA/JPL）▼
令人好奇的是，为什么彗星的名字是一串奇怪的字符？例如本文主角C/2022 E3(ZTF)，除了这串奇怪的字符，括号里的内容又是什么？
这串字符是严格根据国际天文联合会制订的彗星命名系统而获得的。其中斜杠“/”前的字母表示不同类型的彗星，C表示长周期彗星，P表示短周期彗星，D表示已经消失、不再回归的彗星，还有一类用字母I表示的彗星，其来自太阳系外。
半人马座也有一些特别的彗星会被天文学家观测到
这一类的编号就应该用字母I表示（三体星也在那边）
（来源：《从细胞到奇点》游戏画面）▼
例如人类发现的第一颗星际彗星为1I/2017 U1 ʻOumuamua。斜杠“/”后四位数字则表示该彗星发现的年份，字母表示该彗星发现的月份，字母后的数据则表示该彗星是在该月份发现的第几颗彗星。
彗星命名系统将每月拆分为上下旬，用24个字母来表示，例如A代表一月上旬，B代表一月下旬。由此，我们可以清楚的了解一颗彗星被发现的时间和其分类。
一颗彗星在被命名之前，或许已经被多台天文望远镜发现多次
（C/2022 E3，图：shutterstock）▼
例如本文主角的名称C/2022 E3就表示它是在2022年3月上旬发现的第3颗彗星，该彗星被归类为长周期彗星。
而括号中的内容则是该彗星的名字，由于该彗星是被“兹维基瞬态设施”(ZTF)携带的宽视场巡天相机发现，便以其来命名该彗星。例如我国紫金山天文台将2021年10月8日发现的彗星C/2021 S4命名为Tsuchinshan（紫金山的威妥玛拼音）。
ZTF是由位于圣地亚哥附近的帕洛马天文台的
1.2米塞缪尔·奥斯钦望远镜重新改造而成
（来源：加州理工大学新闻）▼
彗星的观测历史
人类对彗星的认识经过了一个十分漫长的过程。我国在距今2600年前就有对彗星的记录。春秋时鲁国的史官写下了“秋七月,有星孛入于北斗”的文字，完成了迄今为止人类对彗星的最早记录。
中国古代对于哈雷彗星的观测记录非常之早
（图：《春秋经传集解》）▼
1682年，牛顿和好友哈雷观测了当年出现的彗星，哈雷运用牛顿引力定律成功预测该彗星在76年后（1758年）的回归，该彗星正是最著名的彗星之一——哈雷彗星。
在现代科学日益发展的今天，科学家不仅能从地基望远镜中清楚地看到很多彗星的身影，而且发射多个探测器，以抵近探测、撞击和着陆等方式，进一步了解彗星的结构和物质组成。
2005年深度撞击号发射探测器捕捉到的撞击彗星画面
（图：维基百科）▼
例如欧空局的罗塞塔任务成功地将着陆器“菲莱号”降落于67P彗星，为人类了解彗星提供了大量信息。迄今为止（数据来源于小行星中心MPC，时间截止2023年2月2日），人类一共发现了4496颗彗星，而这只是太阳系内彗星的冰山一角。
“菲莱号”（效果图）和它计划着陆的彗星Agilkia
（图：维基百科）▼
当我们仰望星空，尽管繁星满天，但彗星的出现却是可遇而不可求的。每次彗星的造访都会引起人们的关注。
上次备受关注的彗星是C/2020 F3(NEOWISE)，中文名为“新智彗星”。根据观测数据推测，该彗星在近日点附近被太阳的引力“撕碎”，碎片被太阳引力捕获，最终投入太阳的怀抱中。尽管C/2022 E3比“新智彗星”暗弱许多，但是其是继“新智彗星”后最适合大众观赏的彗星。
图为C/2020 F3(NEOWISE)彗星，十分明亮
（图：©Steve Lewis）▼
彗星的造访给天文摄影爱好者和广大民众带来福音。因为一些著名的流星雨就与周期彗星密切相关，例如猎户座流星雨是哈雷彗星遗迹的产物，而仙女座流星雨则是地球越过比拉彗星的轨道时出现的。
但彗星和流星是完全不同的，前者在大气层外，是持续性的，较大的天体；而后者则在大气层中，是瞬时性的，较小的天体。而且流星从结构上看主要是彗星遗留在太空中的一些灰尘微粒，体积非常小。
流星撞地球对人来说叫“陨石”
彗星撞地球对人来说叫“陨落”😥
（图：shutterstock）▼
流星的发光原理也不同于彗星，是在地球引力的牵引下，以极快的速度进入大气层，和大气层摩擦产生的高热，使得电子遭到激发而散发光芒。一些颗粒较大的流星在大气层中没有燃烧殆尽，掉到地上便是陨石。
由于流星速度太快，下落过程中使周围的空气电离
而流星的颜色就是等离子体在不同能级下的颜色
（图：shutterstock）▼
彗星会撞击地球吗？
目前许多科学家认为，地球上的水有很大一部分来自于彗星。彗星的撞击给地球带来了生命，但也会给地球带来灾难。例如1908年的通古斯事件，许多人认为是恩克彗星的碎片撞击地球造成的。
彗星撞击地球的概率较小行星低，这不仅是因为进入内太阳系的彗星较少，也是因为大多数彗星在进入内太阳系更容易受热挥发或分解。
相比于小行星，彗核的冰质成分更高、更易升华
（图：shutterstock）▼
木星具有较大的引力，是地球的守护神，它强大的引力捕获了大量轨道不稳定的小天体，其中就包括彗星，例如舒梅克-李维九号彗星在1992年被木星捕获而撞向木星。
舒梅克-李维彗星被木星的引力撕扯成了21块碎片
并最终砸在了木星上（图：壹图网）▼
部分进入内太阳系的彗星也会被太阳的强大引力撕碎，例如“爱神彗星”和“新智彗星”。
这灿烂星空中尽管可能没有三体人的威胁，但其它危险却无处不在，不安分的小行星和彗星来袭更是人类难以承受之重。不过科学家已经开始致力于预防小天体撞击地球的研究和实验。
撞向太阳的爱神彗星，像它的名字一样壮烈又浪漫
（图：维基百科）▼
2022年9月27日，双小行星重定向测试任务顺利进行，证明人类已经初步掌握了阻止小行星撞击地球的技术。这是人类首次小行星防御任务，主要目的是测试防止危险小行星撞击地球的行星防御技术。
相信不久的将来，人类将不会惧怕小天体的袭扰。
双小行星重定向测试任务 ▼
【C/2022 E3彗星的观测指南】
由于彗星于北京时间2023年2月1日运行至近地点，所以最佳观测时间为2月1日-2月2日。实际上北京时间1月28日-2月7日间，彗星亮度会在6星等以下。
为了避免日光和月光的影响，选择月落后日出前这段时间进行观测效果最佳，即凌晨4点左右至日出7点（以南京为准）。观测地点可选择视野开阔，光污染小的地方。
对于仅观赏彗星的人来说，最好可以携带双筒望远镜或业余天文镜；对于天文摄影的人来说，带好单反相机和长焦镜头即可。
另外，天气较冷，观测时注意防寒保暖。
彗星观测的辅助软件推荐，PC端：Stellarium；移动端：天文通。
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1. Agrusa H F, Gkolias I, Tsiganis K, et al. The excited spin state of Dimorphos resulting from the DART impact[J]. ICARUS, 2021, 370: 114624.
2. 小行星中心历元推算服务网址：https://www.minorplanetcenter.net/iau/MPEph/MPEph.html
3. 彗星C/2022 E3轨道示意图网址：https://ssd.jpl.nasa.gov/tools/sbdb_lookup.html#/?sstr=C%2F2022%20E3&view=VOP
4. Foust, J.   Comet Shoemaker–Levy 9 – Collision with Jupiter. Students for the Exploration and Development of Space. 2009-04-27.
5. Imake de Pater and Jack J. Lissauer. Comets//Planetary Sciences. 2010:405-444.
6. Clay Sherrod, P. Clay; Koed, Thomas L. A Complete Manual of Amateur Astronomy: Tools and Techniques for Astronomical Observations. 2003: 66. ISBN 9780486152165
*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场 
封面：shutterstock
END
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