撰文/記者 段然 圖文編輯/陳永杰
新媒體編輯/呂冰心
(相關(guān)資料圖)
采訪專家：
寇文（北京天文館高級(jí)工程師）
2023年1月中下旬，在人們喜迎農(nóng)歷新年之際，一位不速之客悄然闖入夜空，大批天文愛好者開始聞風(fēng)而動(dòng)，在刺骨的寒風(fēng)中攜帶各種設(shè)備奔赴各個(gè)觀測地點(diǎn)，將視界鎖定在預(yù)估的區(qū)域內(nèi)仔細(xì)尋覓，期望能在浩渺的星空之中一睹它的倩影。他們尋找的是一顆“萬年不遇”的彗星，而它的名字卻只是一行單調(diào)的字符：C/2022 E3 (ZTF)。
▲1月29日C/2022E3(ZTF)在星空中的運(yùn)行位置（圖片來源：theskylive.com）
眾里尋他千百度
目前公布的照片顯示，這顆彗星呈翡翠綠色，彗尾明亮又寬闊。研究人員分析，它因彗核周圍的塵埃云（彗發(fā)）含碳而發(fā)出綠光。它的彗核直徑約1.6千米，彗尾綿延數(shù)百萬千米。
根據(jù)天文學(xué)家推算，此次光臨夜空的C/2020 E3（ZTF）彗星，軌道周期約為5萬年——當(dāng)然這只是按照目前的觀測數(shù)據(jù)粗略估計(jì)。但無論如何，作為一顆長周期彗星，我們今生注定只能看到它一次而已。根據(jù)公開的觀測數(shù)據(jù)，該彗星在1月12日經(jīng)過近日點(diǎn)，2月2日將來到距離地球4200萬公里（約0.28個(gè)天文單位）的近地點(diǎn)。
▲運(yùn)用Stellarium軟件測算出的1月28日至2月4日C/2022E3（ZTF）運(yùn)行軌跡（圖片來源：Stellarium）
那么屆時(shí)這顆彗星會(huì)有多亮呢？人們用“星等”來衡量天體光度，數(shù)值越低，亮度越大。1986年回歸的哈雷彗星最亮?xí)r星等達(dá)到3.5。相比之下C/2022E3（ZTF）彗星的亮度就遜色很多。“這顆彗星的亮度也就在5-6等之間，用雙筒望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備能夠看到他呈現(xiàn)出朦朧的云霧狀。”北京天文館高級(jí)工程師寇文介紹道。
但他認(rèn)為這次彗星的觀測條件還是比較樂觀的：“很多彗星是出現(xiàn)在一早一晚，距離日出日落比較近，觀測窗口期很短。目前這顆彗星處于北極星附近，夜間可觀測的時(shí)間非常長，這樣就可以很從容地安排觀測活動(dòng)。”
C/2022 E3（ZTF）彗星觀測小貼士
最佳觀測日期
北京時(shí)間 1月28日-2月4日間彗星亮度會(huì)在5等左右，其中北京時(shí)間2月2日彗星將運(yùn)行至近地點(diǎn)，2月1日-2月2日最適宜觀測。
觀測時(shí)間建議
LHAASO探測到來自銀河系內(nèi)的能量1.4拍電子伏的伽馬光子（拍=千萬億），這是人類迄今觀測到的最高能量光子。觀測彗星還需避免日光和月光的干擾，選擇月落之后為宜。比如北京地區(qū)2月1日月落時(shí)間為凌晨4點(diǎn)左右，2月2日日出時(shí)間為7點(diǎn)半左右，在這個(gè)時(shí)間區(qū)間進(jìn)行觀測效果最佳。
觀測地點(diǎn)選擇
盡量避免城市光污染影響較小的遠(yuǎn)郊地區(qū)。在北京地區(qū)，十三陵思陵地區(qū)、延慶華海以及大莊科長城均是理想的觀測地點(diǎn)。
觀測工具建議
視自身?xiàng)l件而定，8-10倍望遠(yuǎn)鏡即可滿足一般觀測需求。若進(jìn)行拍照則最好選用單反+長焦鏡頭，由于觀測當(dāng)日有大風(fēng)天氣，建議用三腳架等器材固定觀測設(shè)備。
其他注意事項(xiàng)
1月31日-2月1日北京地區(qū)將有大風(fēng)降溫天氣，市郊普遍較冷，觀測時(shí)要注意防寒保暖。
C/2022 E2(ZTF)彗星還是引起了天文愛好者們極大的觀測熱情。北京的一位業(yè)余天文觀測者林先生就對(duì)這次觀測活動(dòng)進(jìn)行了精心準(zhǔn)備。林先生回憶道，他印象最深的是1997年光臨夜空的海爾-波普彗星，在經(jīng)過近日點(diǎn)時(shí)星等達(dá)到-1.8，“基本上除了月亮，這顆彗星就是當(dāng)時(shí)夜空中最‘亮‘的仔，并且持續(xù)了數(shù)個(gè)月之久” 林先生興奮地談道，“此后最亮的彗星就是2020年的新智彗星，我當(dāng)時(shí)是大莊科長城上，在拂曉時(shí)觀測到了這顆彗星，用普通長焦鏡頭能夠清晰地拍下它的身影。”
對(duì)于想要一睹這顆彗星芳容的天文愛好者們，寇文建議道：“首先要離開城市燈光的干擾。在燈火通明的城市里能看到2-3等星都比較困難，這次彗星亮度只有5-6等，觀測點(diǎn)必須在光污染少的地方。” 其次，寇文認(rèn)為還須盡量躲開月光對(duì)觀測的干擾。“因此盡量選擇在郊區(qū)的月落時(shí)間進(jìn)行觀測，才能取得較好的觀測效果。” 寇文強(qiáng)調(diào)道。
為了觀測C/2022 E2(ZTF)彗星，林先生將明十三陵的思陵地區(qū)選為最佳觀測點(diǎn)，這里遠(yuǎn)離市區(qū)光線干擾，是理想的觀測點(diǎn)。他在1月29日凌晨抵達(dá)思陵墓進(jìn)行首次觀測，“目前彗星運(yùn)行到小熊座和天龍座之間，我用普通的雙筒望遠(yuǎn)鏡能大概看到彗星模糊的影像，如果用20倍的望遠(yuǎn)鏡能看到彗星身上的一層霧帶，這基本也是普通民用觀測設(shè)備的極限了。” 林先生說道。
▲2020年7月4日在大莊科長城拍攝到的新智彗星（圖片來源：林先生供圖）
盡管相比2020年的新智彗星，C/2022 E2(ZTF)要暗淡許多，但作為天文愛好者的林先生依然十分興奮。“能被普通觀測設(shè)備看到的彗星并不多見，能夠捕捉到已經(jīng)很讓人激動(dòng)了。” 林先生說道。目前這顆彗星正以極快的速度接近北極星，在2月2日左右迎來他的最亮?xí)r刻，雖然他的外表并不出眾，但是作為以萬年為單位的一次回眸，這一次天地間的相遇，還是值得廣大天文愛好者在寒夜中期待的。
可遇而不可求的天際訪客
對(duì)于彗星，大多數(shù)人也只是在書本、電視和網(wǎng)絡(luò)上才看到過它確切的模樣，而親自用自己的雙眼在夜空中一睹他們芳容的機(jī)會(huì)并不多。相對(duì)于舉目可見的漫天星斗，彗星的出現(xiàn)卻是可遇而不可求。
彗星的體量普遍不大，小的彗星核心直徑僅有幾百米，大的也不過數(shù)十公里，2022年NASA曾發(fā)現(xiàn)了一顆巨型彗星，其彗核也不過129公里。“在整個(gè)太陽系中，彗星的數(shù)量非常之多，但人類發(fā)現(xiàn)的彗星數(shù)量還是極少數(shù)的！”寇文說。科學(xué)家們估計(jì)太陽系存在著多達(dá)數(shù)萬億顆彗星！相比于太陽系的8大行星這類“主角”，彗星充其量只能算是“群演”。但根據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)（IAU）小天體中心（MPC）公布的數(shù)據(jù)：截至2023年1月27日，人類總共發(fā)現(xiàn)了4446顆彗星，相比于總量而言只能算是冰山一角。
▲2022年12月24日由位于加州的ZTF設(shè)備拍攝到的C/2022E3(ZTF)彗星影像（圖片來源：NASA）
彗星的名字如何命名？
在過去，人們普遍是用發(fā)現(xiàn)者的名字來命名新發(fā)現(xiàn)的彗星。比如1998年出現(xiàn)的海爾波普彗星，就是以艾倫·海爾和湯瑪斯·波普的姓氏命名的，但隨著發(fā)現(xiàn)彗星數(shù)量激增，這一命名方式就顯得落伍了。直到1994年，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)制訂了新的彗星命名系統(tǒng)，以一串由字母和數(shù)字組成的字符來對(duì)彗星作標(biāo)識(shí)。
“從彗星的編號(hào)中就能看出發(fā)現(xiàn)年月和種類等重要信息。”寇文對(duì)記者介紹道，“比如這次出現(xiàn)的C/2022 E3（ZTF），2022就代表是2022年發(fā)現(xiàn)的；同時(shí)將每月拆分用上下旬，用24個(gè)字母來代表，比如A代表一月上旬，B代表一月下旬，因此E就是代表是3月上旬發(fā)現(xiàn)的，3代表發(fā)現(xiàn)的第幾顆。而開頭的C就代表長周期或非周期彗星，如果是字母P就是代表短周期彗星。”
“除此之外彗星還會(huì)被冠以發(fā)現(xiàn)者或發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的名字。這次出現(xiàn)的C/2022 E3（ZTF），括號(hào)中的ZTF就是其發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)“茲威基瞬態(tài)設(shè)施”的縮寫。”寇文進(jìn)一步補(bǔ)充道。
按照這套編號(hào)系統(tǒng)，所有發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)的彗星都有了屬于自己的ID號(hào)，為彗星信息的整理工作提供了極大的便利。比如，第一顆被確認(rèn)的短周期彗星“哈雷彗星”，在這套系統(tǒng)內(nèi)的正式編號(hào)是1P/1682 Q1，其含義就是在1682年8月下旬被確認(rèn)的短周期彗星。
“彗星圍繞太陽運(yùn)行的周期各有不同，有的短則幾年，長的可能要上萬年。一般而言，運(yùn)行周期小于200年或者兩度經(jīng)過近日點(diǎn)均被發(fā)現(xiàn)的彗星，被視為短周期彗星，長于200年的就是長周期彗星。” 寇文解釋道。
什么樣的彗星能被我們看到？
短周期彗星的運(yùn)行周期普遍在數(shù)年至數(shù)十年不等，最短的僅有3年，這些彗星主要來自太陽系的柯伊伯帶。他們是太陽系的“常住居民”。
而以“C”開頭的長周期彗星，目前普遍認(rèn)為自更加遙遠(yuǎn)的奧爾特云，這類彗星繞日周期短則數(shù)百年，長則達(dá)上千萬年，有的干脆就是以雙曲線或者拋物線的軌跡闖入太陽系，在經(jīng)過近日點(diǎn)后便被拋入深空不復(fù)返，真就成了“揮一揮衣袖，不帶走一片云彩”！
“彗星的運(yùn)行軌道非常特殊，多數(shù)都是扁平的橢圓形狀。在運(yùn)行的大部分時(shí)間里，他們都距離太陽很遠(yuǎn)，本身非常暗淡，難以觀測。每年能看到的彗星數(shù)量相當(dāng)有限，大概平均8-10年左右才能出現(xiàn)一顆比較亮的彗星出現(xiàn)”。寇文說道。“
除此之外，每年出現(xiàn)的彗星絕大多數(shù)都只是一個(gè)小暗斑。” 事實(shí)上，除了接近太陽附近時(shí)受輻射影響噴出物質(zhì)，使得亮度提升以外，絕大多數(shù)時(shí)間里彗星都是太陽系里的“隱士”，能見度非常低。絕大多數(shù)彗星注定只能游離在我們的視線之外。
在闖入太陽系后，這些小家伙們除了要經(jīng)歷漫長的旅程，還需要在行星引力的夾縫中閃轉(zhuǎn)騰挪，在險(xiǎn)象環(huán)生中求生存，這就導(dǎo)致有相當(dāng)數(shù)量的彗星，其運(yùn)行軌跡是難以精確預(yù)計(jì)的，即便是短周期彗星，受種種客觀因素的制約，人們也難以判斷他們何時(shí)回歸，是否能被我們看到。
比如1846年發(fā)現(xiàn)的布羅森彗星，原本運(yùn)行周期是5年，但在19世紀(jì)后半葉就失蹤了。再比如1930年發(fā)現(xiàn)的施瓦斯曼-瓦赫曼3號(hào)彗星，被發(fā)現(xiàn)時(shí)運(yùn)行周期5年，但在1995年開始解體成數(shù)塊兒，逐步走向消亡。真正能穿越千難萬險(xiǎn)闖入我們視野的彗星，真的可以用滄海一粟來形容！
“兇星”？“福星”！
從人類開始有計(jì)劃地觀測天象的古代，彗星就已經(jīng)時(shí)常出現(xiàn)在人們的視野中。人類對(duì)于彗星的認(rèn)識(shí)經(jīng)過了一個(gè)頗為漫長的歷程。距今2600年前，春秋時(shí)魯國的史官寫下了“秋七月,有星孛入于北斗”的文字，從而完成了迄今為止人類對(duì)彗星的最早記錄。但在缺乏科學(xué)理性的年代，古人眼中的彗星是拖著尾巴劃過星空、神鬼莫測的不祥之物，因而想當(dāng)然地視為災(zāi)禍即將降臨的征兆。在中國古籍中有“孛星現(xiàn)，災(zāi)禍起”的說法。在西方，彗星也時(shí)常被視作上帝之怒甚至世界末日的預(yù)兆，作為一顆兇星根植于西方大眾文化中。
頗具諷刺意味的是，原本作為“兇星”的彗星卻在近代有力地推動(dòng)了人類科學(xué)的發(fā)展。1682年一顆碩大的彗星闖入天際，這一壯觀的天象在歐洲因此廣泛的社會(huì)恐慌，但這一氛圍之下，牛頓卻與好友哈雷興致盎然地對(duì)這顆彗星的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行探討。
牛頓向哈雷詳細(xì)介紹了他如何用自己發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律測算出該彗星的橢圓形軌道，這種方法讓哈雷大為驚奇，他隨后資助牛頓將他的理論寫成《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書，作為“彗星發(fā)燒友”的哈雷還通過檢視過去三百年間的彗星紀(jì)錄，運(yùn)用牛頓引力定律，推測1682年出現(xiàn)的彗星，與1531年和1607年彗星應(yīng)為同一顆，其運(yùn)行周期大約是76年，并大膽預(yù)測76年后，這顆彗星將重現(xiàn)天空！
76年后的1758年，哈雷的預(yù)言果然應(yīng)驗(yàn)，只是仰望彗星的人群中已經(jīng)沒有了牛頓和哈雷的身影，而這顆彗星正是人類彗星觀測史的常客——哈雷彗星。哈雷彗星的這一次回歸，不僅驗(yàn)證了哈雷對(duì)彗星運(yùn)行軌跡的科學(xué)預(yù)測，更對(duì)牛頓經(jīng)典力學(xué)體系提供了有力佐證。哈雷彗星的出現(xiàn)并未使災(zāi)禍降臨人間，卻間接將現(xiàn)代天體物理學(xué)的發(fā)展向前推進(jìn)了關(guān)鍵一步，從這個(gè)角度來看，這顆彗星實(shí)際上更像是人類文明的福星。
▲歐洲木刻版畫：1577年出現(xiàn)在布拉格上空的大彗星（圖片來源：蘇黎世中心圖書館）
在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)達(dá)的今日，人類對(duì)于彗星的探索已經(jīng)相當(dāng)之深入。從地面的巡天望遠(yuǎn)鏡捕捉這些彗星的鬼魅身影，到直接發(fā)射探測器近距離觀測彗星的結(jié)構(gòu)，彗星的真面目在人類的科學(xué)手段下一覽無余。
哈雷彗星作為觀測樣本繼續(xù)為人類的探索事業(yè)“發(fā)揮余熱”：在1986年哈雷彗星又一次回歸時(shí)，歐空局的“喬托”號(hào)，前蘇聯(lián)的織女1號(hào)與2號(hào)，日本的彗星號(hào)與先鋒號(hào)一擁而上，爭先恐后地從近距離越過哈雷彗星，收集了關(guān)于彗核的第一手資料，研究人員們發(fā)現(xiàn)，這是一顆長15公里，寬7-10公里形似花生的小天體，形成彗發(fā)和彗尾的噴射物質(zhì)主要是水、一氧化碳和甲烷等物質(zhì)的混合物，這些物質(zhì)在太陽風(fēng)的作用下從彗核的7個(gè)噴射孔噴涌而出——上千年以來被東西方文化視為兇兆之星的彗星，不過是由水冰、巖石和凍結(jié)氣體組成的普通小天體而已。
▲1986年回歸的哈雷彗星（圖片來源：britannica.com）
除了哈雷彗星外，在此后的幾十年間，人類又發(fā)射了深空-1號(hào)，“深度撞擊”、“星塵”號(hào)和“羅塞塔”號(hào)等探測器，以抵近探測、撞擊和著陸等方式對(duì)其他彗星進(jìn)行研究，人類對(duì)彗星認(rèn)知正在不斷完善。