文/淹敏美 村上茂树(日本)
译/慧留心雨
·前言
村上茂树，C.2002 E2 (Snyder-Murakami)的发现者之一，在《天空》(Tenkai)中发表过一篇关于SWAN和NEO巡天计划对业余巡彗者影响的文章。当村上的文章发表时，另外一名作者淹敏美正在模拟业余巡彗者和NEO巡天计划的巡彗效果。淹敏和村上取得了联系，本论文就是他们合作的结果。
淹敏美在2004年3月于日本举行的第34界彗星年会上发表了这篇论文。
感谢我国彗星猎手张大庆推荐本文！
1.介绍
在查尔斯·梅西耶之后，目视彗星搜索成为了业余天文学家的专属领域。投入的彗星猎手赢得了尊敬，并觉得发现彗星是一种伟大成就。然而，20世纪90年代，搜寻近地天体(NEOs)的自动巡天计划开始运作了，并发现了许多彗星(《天空和望远镜》2000年12月号，32页)。业余彗星搜索似乎从那起就衰落下来。
对于北半球来说，问题特别严重，许多彗星搜寻者放弃了搜索。村上也曾经这样，但他带着一架更好的望远镜恢复了搜索，并足够幸运地发现了他的斯尼德-村上彗星。
特别不敢相信的是，2002年目视搜寻者竟然发现了5颗新彗星，而同一年，铃木通过公开的SWAN (Solar Wind ANisotropies) 照片发现的2002 O6彗星震惊了目视彗星搜索界，因为大多数彗星猎手认为暗弱的彗星，在他们发现之前都能在SWAN的图片上找到。
在著名的日本彗星猎手间，目视搜索能否在NEOs和SWAN下生存是一个热门话题。2002年目视竟发现了5颗彗星是偶然的吗？你真的能在SWAN中发现所有目视彗星吗？目视搜寻的未来将是如何的呢？
本论文就是一这些为目标而写的，感谢许多日本业余观测者给我们的启示。
2.SWAN的威胁
宇都宫章吾，近些年来最成功的彗星猎手，2002年10月给村上写了一封信。“我对铃木发现斯万彗星感到焦虑。我们彗星猎手能生存吗？”
当宇都宫在日本天文杂志上读到，亮于11等的彗星全部都在SWAN的眼皮底下的时候他很沮丧。不过，他觉得暗弱的彗星还是能被拥有大望远镜的目视观测者找到，比方说村上的，虽然宇都宫的15厘米双筒对于这种要求来说太低了。宇都宫不再感到不安，并和村上讨论大望远镜的用法。
村上并不对SWAN感到担心，因为在C/2002 O6之前SWAN的发现不多。不过，在收到宇都宫的信件以后，他希望知道SWAN是否真有那么大本事，目视彗星是否都能被SWAN所发现。
图1：SWAN上面的池谷-张彗星，发现前两周的照片
结果非常意外：2001-2002年目视发现的6颗彗星中只有1颗彗星能被SWAN发现，153P/Ikeya-Zhang（池谷-张彗星）。这颗彗星之所以没有被SWAN发现，一个原因是因为那时候SWAN的照片还没有公开，但另外一个原因更基本，许多彗星观测者认为在SWAN上找到已知的彗星是很容易的，因为你知道它在哪里，但从那些暗弱的图片上找到新彗星就很困难了，无论你用照片、CCD、SWAN还是目视这都是对的。
村上的结论是：不用担心SWAN，并告诉了宇都宫。宇都宫说：“你的分析让我很安慰。有的人可能说：‘哦！你还在找彗星啊，你是一个活化石。’找到新彗星的可能性确实减小了，不过不能说是不可能。我会继续用我的眼睛来找彗星。”
3.近地天体巡天(NEO Sky Survey)的威胁
我们用两种方法来研究近地天体巡天的威胁：彗星发现统计以及发现模拟。模拟让我们能够研究影响发现的每一个要素。
3.1 实际彗星发现分析
本分析基于日本东京天文台发布的数据，日本天文年鉴列了一份彗星发现表，包括所有过去发现彗星的轨道根数和发现时亮度。1986年11月到2002年12月所发现的，长周期彗星、非周期彗星以及离心率>0.93的彗星都在研究之列。
第一张图显示了发现趋势。1998年开始，远日距彗星的发现量迅速增加，这是因为林肯近地小行星搜索计划的实施。这一个趋势1996年就已经开始了，当近地天体追踪计划开始实施的时候。因此，我们就能区分出两个阶段：在近地天体巡天之前（1995年12月以前）和近地天体巡天之后（1998年3月以后），中间的时间是转换期。
第二张图显示了两个时期彗星每年发现量对比。差别很明显，专业彗星发现增长了6倍，北半球的目视彗星发现量减少了一半。南半球的彗星发现没有减少。
图2 彗星发现趋势
图3 前巡天时期和后巡天时期对比
图中不包括SOHO发现的彗星，不过SOHO上面的异向探测器(SWAN)发现的除外。每颗彗星的位置是从它的轨道根数和发现时间来计算的。更多分析使更多有趣的事实浮出水面。
3.1.1 绝对星等分布
绝对星等的定义如下：
m = H10 + 5 lg Δ + 10 lg r
其中，
m：彗星星等
H10：绝对星等
Δ：彗星到地球的距离
r：彗星到太阳的距离
每颗彗星的绝对星等由彗星发现时的亮度和位置计算。绝对星等和近日距的关系如下图，分别给出前巡天时期和后巡天时期的示意图。业余目视只能发现q<2的彗星，而巡天的近日距极限要大。有趣的是在后巡天时期，业余目视发现再没有极限星等大于6.0等的天体了，尽管取样不足够。我们下面会有模拟方法来讨论这一趋势。
图4
图5
3.1.2 彗星发现时的位置
彗星发现时的位置描出如下图。位置用太阳与彗星的黄经差来表示。黄经差80度线同样也在图中给出。前巡天时期目视发现主要都是在80度线以内。相反的，专业发现都比较靠近80度线。著名大彗星池谷-关的发现者之一关勉，指出巡天主要都被限制在距离太阳黄经80度以外，这对于那些善于在接近太阳的地方发现彗星的搜寻者是一个好消息。注意一下早晨的发现比晚上的多。
图6
图7
3.2 彗星发现模拟
这是在电脑里的彗星发现竞赛，发现者是由电脑决定的。业余搜寻者还是近地巡天？作者之一淹敏80年代开始就热衷于“科研电脑娱乐”，他从这里得到了灵感来进行彗星发现模拟。
分析使用了蒙特卡洛仿真法(Monte-Carlo)。我们让电脑产生了3000颗彗星，目视彗星搜寻者呆在南北半球，而近地搜寻仅在北半球工作。电脑就是要考虑什么时候彗星能够亮到能被发现。大气吸收的因素也考虑了进来。
3.2.1 结果
(1)彗星分配
我们假定彗星都是周期的。轨道分配情况如下：
a.过近日点时间限制在25年以内，从2003年到2027年，也考虑了月亮和太阳位置的影响；
b.近日点距离限制在0-10AU；
c.近日点黄经在0-360度之间；
d.轨道倾角，没有彗星在0度、90度和180度，这是为了避免发现重复彗星；
e.绝对星等在4到11等之间。
(2)业余彗星搜寻者
a.覆盖的天空：要在天文蒙晨昏影之间搜寻，当照明系数k>0.2时月球要在地平线下；
b.位置：分别在东经0度，北纬35度和东经0度，南纬35度；
c.极限星等：分别为10等和12等。
(3)近地天体搜寻
a.我们认为LINEAR是业余彗星搜寻者最大的威胁，因为其覆盖天空最广，因此我们只用LINEAR。LINEAR覆盖的天空：从LINEAR以及小行星中心所公布的数据分析而得，有以下结果，覆盖面从赤纬-30度到+80度，满月时(照明系数k>0.9)时停工，0.8<k<0.9时LINEAR只能搜寻+60度到+80度的范围，天文蒙晨昏影限制的高度角与偏差率δ的计算式为h=25°sin(2(δ+10°))+45°。
b.位置：西经106度，北纬32度。
c.极限星等：18.0等。
3.2.2 模拟结果
模拟结果用和处理实际彗星发现数据相同的方法绘制成图表，业余发现的极限星等为10等。读者们可能会对模拟和实际数据的相似程度感到惊异，因为实际发现的每一个因素我们都把它编入了模拟程序里面去。不过一个很大的区别就是事实中南半球的搜寻着远比模拟中的少，因此这说明南半球的彗星猎手错过了不少彗星发现机会。
后巡天时代目视发现绝对星等在8等以上的彗星减少了。这个趋势和上面提到的实际情况相吻合。解释如下，大彗星在很远的距离上很暗弱，它不足以被目视搜寻者发现，但已经可以被近地巡天发现了。有一些小彗星近日距比较小，当它足够接近太阳时可能尚未被近地巡天发现，因此目视搜寻者就可以发现了。后巡天时代模拟的发现位置与绝对星等的关系如下。
图8 前巡天时代绝对星等与发现位置的关系
图9 后巡天时代绝对星等与发现位置的关系
图10 前巡天时代距日角距与发现高度关系
图11 后巡天时代距日角距与发现高度关系
下图显示了模拟中的逐年彗星发现者关系，近地巡天彗星发现的初始值和实际中一样，19.0。同样，除了南半球的彗星搜寻者数以外所有的值都取自于实际。穆尼结果，北半球的搜寻者发现数降为原来的1/3，巡天计划对南半球搜寻者的影响就要小得多。
在全球，如果你把望远镜的极限星等从10等升到12等，你就会多50%的机会发现新彗星。当然要这样，你必须把你的望远镜口径扩大2.5倍，同样也缩小的视场大小，你搜寻每一个地区的时间就得增加，同样我们也不知道你的大镜子是否发挥了期望的效益。看起来目视观测前途暗淡。
图12 逐年彗星发现关系
3.2.3 近地彗星搜寻的竞争和协作
下面两张图显示了这个竞争有多么激烈。
现在有500颗近日距小于1.0AU的彗星。黑色实线框内的彗星是如果业余巡彗者不发现，近地天体巡天就会发现的；蓝色实线框内的是如果南半球的观测者和近地巡天不干活，北半球的巡彗者就能发现的彗星；红色实线框里面的是如果北半球的巡彗者和近地巡天不工作，南半球的巡彗者就能发现的彗星。彗星数在图内给出。方块重叠的地方就是竞争区。近地巡天和巡彗者交叠的地方最大，而近地巡天显然占据着优势。
近地巡天和巡彗者可以发现68%-76%的近地彗星(即可以走到地球轨道内的彗星)，大多数不能被发现的彗星都是因为它太黯淡了。注意，近地巡天会漏掉很多近地彗星。如果没有巡彗者，我们只能发现60%的近地彗星。巡彗者在同近地巡天竞争，但同时也在补偿其不足。
图13 近地彗星搜寻的竞争和协作
图14 近地彗星搜寻的竞争和协作
4.结论
彗星猎手可以生存，但是北半球的发现数将降到原来的1/3。南半球的观测者会比较舒服。当池谷薰和张大庆发现了池谷-张彗星时，池谷已经搜寻了35年的彗星。发现SWAN彗星的铃木强调了信心和奉献的重要性：“任何时代都存在强大的对手，彗星猎手们只有坚强的战斗才能最终赢得胜利。”如果近地巡天不尝试覆盖全天的话，彗星猎手们还能生存，但他们不得不与鲨共舞。彗星搜索将继续。
5.参考书目
[1]《天空和望远镜》2000年12月号32页，《近地天体搜寻》。
[2]《天空和望远镜》2002年7月号70-73页，《彗星大师》。
[3] 吉恩·米尤斯《天文法则》，威廉-贝尔公司，1991年。
关于作者
淹敏美是一位专业的太空船工程师，他也是日本最悠久的天文组织，东亚天文协会(OAA)的成员。他的兴趣在天文计算和望远镜制作。他的一篇讲小行星分析和数字程序在《天空和望远镜》上刊登过。他的电子邮箱是zs3t-tk@asahi-net.org.jp。
村上茂树是一位森林水文学家，也是日本国立学会森林产品研究会的一名雪文学家。他也是OAA的成员，为斯尼德-村上彗星(2002 E2)的发现者之一。你可以通过cometsm@nifty.com联系他。
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