| 面对未知的宇宙， 人类永远是个好奇的孩子。  “不得了，天文知识增加了！”【第16期】 Q1： 云霓裳【提问】哈雷彗星是由于什么形成的？为什么每隔几十年后都要来地球拜访一次？A： 彗星分为长周期彗星和短周期彗星。周期短于200年的彗星被称为短周期彗星，它们通常起源于柯伊伯带或者离散盘；而具有较高轨道偏心率的彗星，轨道周期从200年至数百万年不等，通常被认为是来自奥尔特云或者太阳系外。哈雷彗星的周期是范围性质的，在75-76年间，平均75.32年，但对它轨道的研究表明，哈雷彗星最初曾是一颗长周期彗星，但轨道受到行星引力的干扰，使哈雷彗星进入了太阳系内部，变成了短周期彗星。如果哈雷彗星真的曾经是颗长周期彗星，它很可能起源于奥尔特云。  1986年3月8日在复活节岛拍摄到的哈雷彗星 / NASA/ W. Liller 关于奥尔特云的形成，众说纷纭。一种说法是奥尔特云在比现在更靠近太阳的地方形成。在太阳系形成初期，原始星云除了形成太阳和大的行星外，还凝聚成很多较小的天体。这些小天体被木星、土星等大天体的引力抛到了太阳系外围，进入偏心率极高的椭圆、抛物线或者双曲线轨道中，形成了奥尔特云。另一种说法是奥尔特云中的天体是太阳与紧邻恒星物质交换时产生的。哈雷彗星最初就可能处于这样偏心率极高的椭圆轨道中，但进入太阳系后，被木星等行星的引力干扰，轨道偏心率变小，周期也变短，最终每隔几十年就要路过太阳一次。 世界上最先、最完备的哈雷彗星观测纪录都在中国；自秦始皇七年（前240年）至清宣统二年（1910年）共有29次记录，并符合计算结果。下次哈雷彗星走到近日点的时间是2061年7月28日，届时我们又可以看到这颗活跃的彗星在夜空中闪耀啦！ 【智能（zhàng）机器人：活久见~】 Q2： Herry【提问】气体行星全部是气吗？核心也是气吗？A： 不是，下一个（划掉）。 要了解气态行星的结构，不妨从我们太阳系的木星开始，并且假设我们是坚不可摧的勇士，因为接下来我们将试图从它的大气层边界跳入木星，亲身感受木星的结构。  木星结构示意图 / NASA 基于人类对木星的了解，这次旅行很可能是这样的：刚跳下的我们身处木星干燥的大气层，它主要由氢气、氦气组成，此外还有少部分水蒸气、甲烷等其他气体。穿过重重云层，继续下降，大气压与温度随着我们的深入而显著上升，而气体也不堪重负被挤压为液态。在气液交界处附近，我们或许还淋了一场氦、氖液滴组成的小雨。当我们游到液态层深处，木星压力持续增强，氢原子被强压剥夺电子，构成一片导电的液氢海洋。经过漫长的潜泳，我们渐渐靠近了木星核心，也来到了旅行的终点。核心的样貌看不真切，但与整个木星相比，我们能看出它体积很小，大概与地球一样小（地球：？），只是它的密度很大，充满了重金属元素，我们暂时称它为致密核心。  木星和土星内部结构示意图 / Astrophys Space Sci (2007) 307:279–283 不止木星，其他气态行星如土星，也并不是完全由气体构成，随着压强的增大，物质会以液态甚至固态的形式存在。不过，高压也使探测器难以抵达这些行星的内部，目前我们仍旧只能根据已知信息对气态行星的核心构造进行推测，无法直接获得它的信息。 【智能（zhàng）机器人：说了多少次了，老婆饼里没有老婆！】 Q3： 外来的阳茗【提问】彗星为什么可以停留在夜空中那么长时间？ A： 彗星沿着以太阳为焦点的双曲线、抛物线或者椭圆轨道，从很远的地方飞入太阳系内。在距离太阳尚远的时候，彗星的冰和尘埃没有被太阳剥离，亮度很低；但随着彗星逐渐接近太阳，亮度越来越高，也更容易被观测到。开普勒第二定律告诉我们，彗星和太阳的连线在相同时间内扫过的面积是相同的，因此彗星在接近太阳时运动要加快。这段时间（大致是几个月），最适合观测这颗彗星。 太阳系的行星基本上都在同一个平面上运行，这个平面称为黄道面。虽然不是均匀分布的，但是彗星可以从黄道面的各个角度飞过来，从地球上看，彗星就可以处在天空的任何位置，相当于离地球很近的“恒星”。 以下两图中的红线是C/2019 Y4和C/2020F3的轨道，都与黄道面之间有一定的夹角。以北半球的观测者为例，假设观测者的纬度是φ，那么赤纬大于90-φ的彗星则可以整晚都能被观测到。当一颗彗星飞近太阳，晚上你抬起头，或许总能看到它悬挂于夜空中。   C/2019 Y4(ATLAS)轨道示意图 / 见水印 【智能（zhàng）机器人：但是首先，它得足够亮……】 Q4： Yui【提问】什么是行星逆行？ A： 我们知道，在太阳系内，所有行星皆按同一方向绕太阳公转，且一般距离太阳越远，运行速度越慢。  太阳系内行星运行示意图 / acegif.com 而行星逆行，是指某行星在一段时间内暂时逆向运行的视运动现象。这是一种由于行星运行速度不同引发的表观现象，并非行星真的在逆向运行。  2003年火星逆行 / archive.hokulea.com 看到这里，有人就要问了，虽然行星之间运行速度不同，但根据我们对相对运动的理解，以一颗行星为参照物时，另一颗行星的相对运行方向也应当是不变的，为什么还会观测到逆行现象呢？  天球 / archive.hokulea.com 以火星逆行为例，下图中，E、M分别代表地球、火星，M’则表示火星在天球的投影。与火星相比，地球运行速度更快，因此，只要时间尺度足够长，那么在地球与火星的“赛跑”中，势必存在某些时间段，使得地球超过火星——也就是大家在长跑比赛中所熟知的“套圈”现象。在“套圈”时，从上帝视角看，火星仍旧相对地球做单一方向运动，但我们观测到的火星M’却经历了方向的转变，由此也出现了短暂的逆行现象。  行星逆行示意图 / Wikipedia 除了火星，从地球观测其他行星，也存在逆行现象，其中，水星逆行更是凭借为“诸事不顺”的背锅便利而广为人知。行星逆行也并非为地球观测所独有，在火星、水星等其他行星上，我们同样可以观察到地球的逆行现象。 【智能（zhàng）机器人：水星：“我好难……”】 Q5： 归山人【提问】是怎么知道太阳光到达地球需要8分钟的。 A： 日地平均距离（1个天文单位，AU）为14960万千米，在此距离下，按照真空中光速计算，太阳光到达地球需要8分18秒。光速的确定想来没有什么问题，但是日地距离的测量却耗费了科学家们数百年的时间。  利用金星凌日测量日地距离的方法示意图 早在公元前三世纪希腊自然哲学家阿里斯塔克斯就估计日地距离为地球半径的380至1520倍，是地月距离的18至20倍。在地球半径得以精确测量之后，哈雷提出了利用不同地点观测金星凌日产生的角度差来测量日地距离。由于地面上的距离是可以测量的，因此可以利用三角关系得到十分准确的日地距离。然而哈雷生不逢时，由于黄道夹角的存在，他至死都未能等来适合进行观测的金星凌日。直到1761年之后数十位科学家才联手利用金星凌日得到了较为精确的日地距离。 不过在1672年火星大冲时期，卡西尼就已经利用测量火星的视差判断出日地距离为地球半径的22000倍，成为了第一个精确测量日地距离的人。 在雷达发明之后，借助于向其他行星（比如金星合火星）发射电磁波并接收反射回的地面信号，从而由光速可以直接计算出地球同其他行星之间的距离，进一步由开普勒定律得到日地间的精确距离。  利用雷达可以十分精确的测量出地球和其他天体之间的距离 天文单位（AU）经过数十年的修正，最终确定为149597870700米，约合8.317光分。 【智能（zhàng）机器人：建议出书——哈雷的幸与不幸】 收获知识，收获快乐~  【不得了，天文知识增加了！】栏目Q&A： Q1. 没有被精选留言是否都能看到？ 当然啦，我们每周都会确定一次各平台的提问情况，并把问题汇总在一起。 Q2. 本期没有被选上的问题，是否意味着落选了？ 大家提出的所有问题都会进入我们的汇总题库，每期由小编从中挑选抽取。由于问题量大，可能偶有遗漏，大家请反复多次敲击我们。另外，问题的需求量、时效性和趣味性会被优先考量，同类问题我们也会作出一些筛选，还请小星星们耐心等待，或许哪一期就被翻牌子咯？ Q3. 提问的正确姿势是什么？ 在所有平台的正确提问方式都是： 姓名 +【提问】：我这么可爱选我的问题好吗？（大误） 让我们再次复读： 在地球毁灭之前， 你可以通过以下四种途径， 把你的天文问题传达给我们： 1. 微信公众号： 在本条推送下留言，或以关键词【提问】为开头并发送你的问题到公众号后台。 2. 邮箱： 将姓名+问题发送至邮箱cinastronomy@163.com，邮件务必务必务必要注明【提问】哦。 3. 微博： 微博编辑#不得了，天文知识增加了！#并@中国国家天文，就可以进行提问啦。 4. 知乎： 中国国家天文也开通官方知乎账号啦（没想到吧，记得要去关注一下哦），同样以关键词【提问】为开头并编辑你的问题私信给中国国家天文知乎账号即可。 下面是投票时间~ 《中国国家天文》将为由大家票选出的“最佳问题”提问者送出精美礼物一份【下期公布】！另外每位问题入选者都将收到《中国国家天文》当期杂志一本—— 【不得了，天文知识增加了！】第十五期 “机智问题”获奖名单 最机智问题奖：一缕秋忆 【问题】神秘诡异的暗物质真的存在吗？暗星系、暗恒星、暗行星、暗人类。。。这些东西究竟是科学幻想还是确有其事？ 另外几名提问者：晴天、A、lwbbbbb、ericprince 也将获得《中国国家天文》11月刊一本，请以上几位小星星在本条推送下留言联系我们领取礼品。 点我，重温第15期 天文问题持续接收ing 感谢奇怪天文知识智囊库的倾囊相助 / Echo 黑尾 科学审核 / 苟利军 策划 / 黄京一 怀尘 编辑 / 怀尘 猫又  中国国家天文 Chinese National Astronomy 微信号：chineseastronomy 《中国国家天文》杂志由国家天文台主办。 本刊面向广大公众，提供科学性、文化性、艺术性、收藏价值兼备的天文学内容及文化生活。 新媒体投稿：cinastronomy@163.com 纸刊订阅请访问公众号下方国天商城 原文地址：http://mp.weixin.qq.com/s?src=11×tamp=1622361357&ver=3099&signature=5DnOoRu37QIMyiWd4a1rySZs2d2XLA1Bj5srKUp0N-*b8M5QICP6LL9-xsIjCbMU4y4dTxbXiBFoZOFL19iqhI6Px1KF991NVWYMjipkhMQOZS0BUhdMSDx4mr8S0dtZ&new=1 |
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