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  • 1 # 中醫科院博士

    彗星軌道週期變化引發彗星可以自轉質疑

    1818年11月26日,一顆彗星出現以後,德國天文學家6個星期的時間算出了它的軌道,得出它的週期是3年零106天,並認為它和1786、1795、1805年出現的是同1顆彗星,並預言它在1822年5月24日應再次經過近日點。

    果不其然,1822年5月24日,這顆彗星準時回來了。

    再後來,這顆彗星就被命名為“恩克彗星”。

    而且,它是繼哈雷之後,人們發現的第2顆可以透過預言可以重現的彗星。

    然而,恩克接著研究這顆彗星,發現他的歸到週期(也即是公轉週期)每次都不是完全相同,

    也就是說,每次恩克彗星迴歸的週期要比上一次約短2.5小時,即軌道在逐漸變小。

    一定是有什麼原因,譬如阻力,在影響著恩克彗星的公轉週期,從而使其歸到在逐漸變小,這個問題,引起了包括恩克在內的諸多天文學家的關注。

    彗星軌道偏移原因:是阻尼介質?非引力效應?還是慧核自轉?

    彗星軌道變小不是阻尼介質所致

    曾經有人提出是某種阻尼介質導致了恩克彗星軌道的偏移,使其公轉週期縮短。

    但後來,也就是在1868年發現恩克彗星週期的縮短變慢了,減少了一半。

    這個阻尼介質的說法找到懷疑,並且恩克彗星的歸到週期變化到現在每個週期只減少幾分鐘。

    這更加證明了阻尼介質導致公轉週期縮短的說法不靠譜。

    不僅如此,後來還發現有的彗星的週期不是縮短而是加長。

    就這樣,阻尼介質導致彗星公轉週期變化的提法被拋棄了。

    非引力效應導致了恩克彗星軌道變短

    阻尼介質的說法被拋棄後,1972年,僑居英國的華人天文學家江濤提出了非引力效應的學說。

    江濤提出非引力效應學說的原因,是因為他發現哈雷彗星的週期每週加長約4天。

    當然,還有科學家發現有的彗星的週期變化顯現不出來。

    而這種現象是牛頓的力學定律是不能解釋的,因此江濤稱這種現象為“非引力效應”。

    但是,非引力效應並不是江濤第一個提出來的,第一個提出“非引力效應”是在1836年由白塞爾提出來的,但當時並未得到多數人的重視。

    提出非引力效應,是認為因為彗核丟擲的物質的反衝力作用的導致了恩克彗星軌道變短。這種反衝力類似以火箭的發射,所以現在也稱它為“非引力效應”為“火箭效應”。

    這個非引力效應,分為幾個角度去解讀。

    一個認為是彗星沒有自轉。

    如果彗星不存在自轉,那被太陽照射的那一面的冰雪受蒸發,形成一股氣流,對彗核產生一股反噴力,力的方向在太陽和彗核之間的連線上,這個力應使彗星的軌道變得稍微大一點。但實際上軌道的改變是相當小的;小到不能覺察出來。

    一個是認為彗星存在自轉。

    現在一般認為彗星自轉,主要指的是慧核自轉。

    如果彗核有自轉,且假定彗星繞太陽公轉是逆時針的,自轉也是逆時針的,則蒸發氣體的噴力應在彗星“日”的“午後”達到高峰。噴力的方向與太陽和彗核的連線夾一個角度,噴力將把彗核的動能減去一點,會使軌道平穩地縮短,因而彗星的週期也要縮短。如果彗星公轉和自轉方向都是順時針的,或者說是同向的。噴力會使軌道擴大,週期加長。

    現在人們計算了幾十顆彗星的做了計算,發現近拋物線軌道彗星、長週期彗星和短週期彗星都存在非引力效應。這也等於說明了彗核都有自轉。

    中國天文學家對海爾-波普彗星自轉週期的測定

    海爾-波普彗星自被發現以來,以其多變的形態和劇烈的活動引起了國內外研究人員的關注。

    自轉週期是彗星的一個重要物理引數,測定彗星的自轉週期對研究彗星的噴流與旋噴流的形成、形態、彗核的形狀和穩定性都起著重要作用。

    但是準確測定彗星的自轉週期比較困難。

    一般是根據彗星光度核長時間的光變規律來確定其自轉週期,這對於自轉週期較長的彗星(幾天到幾十天)是可行的,對自轉週期較短的彗星(幾小時到十幾小時),由於彗星的運動規律及天氣原因,使得觀測時間一般較短而且時間上分佈不均勻,很難得到時間分佈合適的光變資料樣本,這給彗星的自轉週期分析帶來一定的困難。

    還有一種方法是對高質量的彗星近核CCD影象進行適當處理,從其近核的特徵結構入手。

    如果能找到相對固定的特徵點(如亮斑等),則透過測定特徵點的角度變化就可以推算出彗星的平均自轉週期。

    但是彗星在遠離太陽的軌道上執行時,亮度較暗,無法觀測到其特徵細節;彗星執行軌道臨近太陽時,彗發相應增亮,近核結構細節大都隱藏在彗發裡而不可見,所以這種方法一般也較難實施。

    中國科學院上海天文臺的湯源、錢伯辰、顧敏峰、陶雋、宋保軍等幾位天文研究者透過採用小波方法對海爾-波普彗星的近核CCD影象進行處理,並進一步分析了彗核的亮度中心周圍的特徵結構,從而提出了一種直觀而有效的方法來測定海爾-波普彗星投射在觀測平面上的平均自轉週期,結果為(24.41± 0.96)h。

    這從理論和科學研究的層面再次驗證了彗星確實存在自轉。

    自轉的速度,不同的彗星速度不同,像上文提到的海爾-波普彗星的自轉速度為(24.41± 0.96)h。

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