彗星是什麼

彗星是形成太陽與行星後剩下的小型天體。大約46億年前，太空中一團濃密雲氣因本身萬有引力而收縮，中央形成太陽，旋轉的雲氣因離心力而形成盤狀結構。當中的塵埃彼此凝聚增大，逐漸成為行星，它的周圍則形成衛星。剩下的小型天體充斥在太空中，和太陽距離較近的，以岩石、金屬氧化物為主，稱為小行星；靠外部與太陽距離遠的，以冰體成分居多，稱為彗星。

在太陽系剛誕生的時候，彗星受到巨型行星（尤其是木星）的擾動，容易被拋射出去，但有些仍受到太陽微弱的引力束縛，分布在太陽系的上下四方，這個彗星存在的空間，稱為「歐特雲」（Oort cloud）。歐特雲並不是雲，而是假想的圍繞在太陽系之外，一個龐大、可能近似球形的空間。一般推測歐特雲的大小可能達到光年的尺度。

前幾年發現的「賽德娜」（Sedna）彗星，直徑超過 1 千公里，距離太陽遙遠且軌道狹長，軌道近日點遠超過海王星的引力影響範圍，因此並非受到擾動而被拋出去，它可能就是屬於歐特雲天體。

行星和衛星源於同一團旋轉而致扁平的雲氣，因此它們大多數以同一個方向（從北向南看是逆時鐘方向）公轉和自轉，連太陽的自轉也是如此。太陽系8顆行星的軌道幾乎分布在同個平面上，都很接近地球繞太陽的「黃道面」。太陽以引力拉住周圍的行星、衛星、小行星和彗星，一起在銀河系中運行，有時候在經過其他恆星或巨型分子雲時，外圍小型天體被擾動，有些便進入太陽系內圍，成為我們看到的彗星。這些來自遙遠歐特雲的天體，由四方進入內太陽系，軌道面凌亂且周期長。



在海王星軌道以外，目前已經發現了兩千多個小型天體，像鬩神星（Eris）就因為體積大於冥王星，造成冥王星從行星的分類中除名，而成為「矮行星」一族。矮行星和行星一樣，也繞著太陽公轉，同時質量夠大，足以因為本身重力拉縮成為近乎圓球體，但是並沒有清除周圍的其他小天體。

太陽系現在已知有 5 顆矮行星，除了鬩神星，還有冥王星（Pluto）、妊神星（Haumea）、鳥神星（Makemake），以及原來屬於小行星的穀神星（Ceres），它們的大小都在 1 千公里左右。比起來，地球的大小約為 1 萬公里，木星約為 10 萬公里，太陽則約為百萬公里，各相差了一個數量級。目前把除了太陽以外的太陽系天體，分成行星、矮行星、衛星、小行星、彗星等，但無論以大小或軌道來定義都有模糊的界線，因此難免捉襟見肘。

冰塊與塵埃混合成的「彗核」大小約 1 ~ 10 公里，形狀多不規則。當彗核接近太陽時，因受到輻射加熱而昇華，彗核之外包覆了氣體和塵埃，稱為「彗髮」，直徑可達數十萬～數百萬公里。彗髮的氣體被太陽噴發出的物質（太陽風）游離，並且被推向背離太陽的方向，形成藍色離子尾，顏色主要來自一氧化碳離子（CO⁺），長度可達千萬～一億公里。太陽系中具代表性的天體表列

彗星的構造

 

彗髮中的塵埃則受到太陽輻射推壓，大小不等的顆粒因受輻射壓力強度不同，抵銷了部分太陽引力，而以不同軌道速度繞行太陽，瀰散成扇形分布。這些塵埃反射陽光，形成灰黃色的塵埃尾。由於造成離子尾和塵埃尾的力量來自太陽，因此彗尾指向總是背向太陽。

大型彗尾綿延天際，變化多端，因此中國古代稱彗星為「掃帚星」，是彗星最震懾，也最吸引人之處。彗星的英文 comet 源於希臘文 kom，意即「頭髮」之意，亞里斯多德便以「有頭髮的星星」來形容彗星。彗星的天文符號也是以尾巴做為象徵。彗星常突然出現在夜空中，然後外觀變化多端，尤其彗尾的形狀、指向更是如此，因此無論中外，在古代都視彗星是不祥之物。

彗星和太陽、行星、衛星同時誕生，但早年被送出了家園，在冰冷的太空遊走，只有極少數得以進入太陽系內圍。古人認為彗星「來無影、去無蹤」，視它為惡兆。現在我們知道，能夠幸運看到某顆彗星，其實是「緣分」。太陽系成員經過過去幾十億年的滄海桑田，各自隨著歲月演化，只有少小離家的彗星純樸依舊，仍然保有當初形成太陽系的原始物質，極具科學研究價值。

有關鹿林彗星

鹿林彗星於 2007 年 7 月 11 日由廣州中山大學學生葉泉志發現，他長期和鹿林天文台合作，進行小行星研究。葉泉志檢視鹿林天文台觀測助理林啟生利用口徑 40 公分望遠鏡所拍攝的影像，目的在尋找未知小行星。在那晚的影像中，他指認出兩顆相異於一般小行星運動的黯淡天體，後來經證實，一顆是新發現的近地小行星，另一顆就是鹿林彗星（Comet Lulin），開啟使用臺灣望遠鏡發現彗星的先河，也是兩岸合作的具體成果。

鹿林彗星被發現時距離地球約 9 億公里，亮度約 19 等。發現之初以為是小行星，但一周後出現彗星現象，才知道它是彗星。國際彗星組織按其為非周期彗星，是 2007 年 7 月上半個月發現的第3顆新彗星，把它編號為 C/2007 N3，並以發現的天文台為其命名為「鹿林」（Lulin）。

鹿林彗星在 2008 年逐漸受到天文界注意，因為預期它會於次年 2、3 月最接近地球，屆時會達到用肉眼就可以看到的亮度。果然在 2009 年 1 到 3 月，掀起全球觀賞熱潮。

跑到太陽附近（也就是地球附近）的彗星數量上平均每個月有數顆，但是明亮到不用透過望遠鏡，也不需用相機長時間曝光，以肉眼就能看到的彗星，數量上就少得多，一年大概只有 1 顆左右。2009 年適逢聯合國教科文組織通過的「全球天文年」，鹿林彗星因緣際會，在2009 年受到矚目。而鹿林天文台因在兩年前發現這顆小天體，讓「鹿林」成為全球知曉的名詞，實在是件幸運的事！

觀看鹿林彗星

鹿林彗星於 2009 年 1 月 10 日最接近太陽，之後彗尾逐漸明顯。雖然離子尾指向太陽的反方向，但塵埃尾出現逆尾（antitail）現象，也就是塵埃尾「看起來」似乎指向太陽。鹿林彗星的另項特色在於它外觀鮮綠的顏色，一般相信主要來自氰基 (CN)₂（cyanogen）與碳分子（C₂）氣體受到陽光照射後激發出來的。

從鹿林天文台拍攝的鹿林彗星影像，可以看出彗星鮮綠的顏色。這張照片是鹿林彗星共同發現者林啟生於鹿林天文台拍攝的。

 

 

一般彗星的軌道面與黃道面傾斜，因此只有在彗星行經黃道面時，才看到逆尾的現象。但是因為鹿林彗星的軌道非常接近黃道面，因此很長一段時間都能看到逆尾。尤其塵埃尾原來在空間裡就是比較扁平的結構，從地球看去，塵埃尾便維持尖銳的外觀。

到底鹿林彗星有什麼樣的軌道呢？要知道天體的軌道，必須觀察它在不同時間的位置（座標），然後試圖找出最佳的數學解，這好比在圖上找出能夠通過某三個點的橢圓。對於行星或小行星帶中的小行星，甚至繞著地球的人造衛星，這不是太困難的事。但若是狹長的橢圓，在太陽（焦點）附近，也就是地球附近，我們觀測的只是極小一段軌跡，要外插推測精確的軌道就比較不容易了。

根據觀察到的鹿林彗星的軌跡，從 2007 年 7 月發現彗星，到 2009 年 2 月初，一共一千七百多筆座標資料點，可以算出它的離心率是 e = 0.999986，這表示鹿林彗星的軌道是非常狹長的橢圓（拋物線的離心率正好是 1，雙曲線則大於 1）。軌道的傾角是 178.374 度，也就是它的軌道非常貼近黃道面，相差不到兩度，但是它繞行的方向與行星相反（逆行）。

橢圓的極座標公式是

r = a(1 − e²)／(1 + ecosθ)，

其中 r 和 θ 分別是極座標的距離和角度，e 是橢圓離心率，a 則是橢圓軌道的半長軸。鹿林彗星的近日點和太陽的距離是 q = 1.212267 AU。

由於軌道半長軸 a 和近日距離 q 的關係是 q = (1 − e)a，因此可以算出 a = 86590.5 AU。然而隨著更多觀測，軌道參數也隨之修正，目前最新的數據顯示鹿林彗星的軌道傾角仍然維持 178.374 度，離心率則修正為 e = 1.000046。換句話說，鹿林彗星的軌道是雙曲線，近日點距離則是 q = 1.212240 AU。雙曲線軌道表示鹿林彗星一去不復返，它只來一次，能夠觀測到它，真的運氣很好。

彗星各有不同的軌道（圖片來源：http://deepimpact.umd.edu/gallery/jpg/D1381_001d.jpg）