彗星化學組成

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更新時間: 2013-09-02

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彗星是在扁長軌道上繞太陽運行的一種質量較小、呈雲霧狀外貌的天體。彗星的化學組成及其變化的研究,目前主要採用光譜分析的方法進行。1864年義大利天文學家多納蒂(G.B.Donati)最早用分光鏡測彗星。1868年英國天文學家哈根斯 (W.Huggins)開始彗星光譜的證認研究。1907年法國天文學家巴爾代(F.Bal-det)用物端稜鏡拍攝彗星光譜,發現彗頭和彗尾的光譜不同。1910~1911年哈雷彗星回歸時, 觀測到此彗星中存在 H、C、O和 C的各種化合物。1950年美國天文學家惠普爾 (F.L.Whipple)依據彗星在近日點和遠日點的光度和體積變化,以及高精度方位觀測和光譜分析結果,提出了現在流行的彗星「臟冰球模型」,認為彗星主要是由冰、冷凝氣體和塵埃顆粒等組成。

彗星化學組成 -彗星化學組成

 

彗星化學組成 -正文
  
  彗星一般由彗頭和彗尾兩部分組成,彗頭包括彗核和彗發,各部分的化學組成也不盡相同。
  彗核是彗星的核心部分,一般直徑為1~10公里,由冰和塵埃粒子組成。冰的主要成分是H2O,含有CO2、CO和少量的NH3、CH4、HCN、CH3CN、CS等。塵埃主要為多孔性的硅酸鹽粒子和鐵粒子,多數為微米至厘米大小的粒子。彗核物質一般稱為彗星的母物質。彗核的密度約為1克/厘米3。老彗星由於揮發物大量丟失,密度可達1.5克/厘米3。彗核的質量約為1015~1018克。
  當彗星進入離太陽為幾個天文單位距離的區域時,由於太陽輻射的加熱,彗核表面的冰升華,塵埃粒子由表層冰中解脫,和被升華的氣體一起逸出彗核,在太陽風的作用下形成彗發和彗尾。來自彗核的母分子通過太陽的光致離解反應、締合反應,以及與太陽粒子的電荷交換反應,形成一系列的次生原子、遊離基、分子和離子。
  彗發是彗核外圍的雲霧狀包層,由彗核產生的氣體和塵埃組成。彗發近似球形,直徑可達104~105公里。紫外線和射電譜觀測,發現彗發中存在的原子、遊離基、分子和元素有:CN、C2、C3、CH、12C、13C、NH、NH2、OH、Na、K、Si、Ca、Co、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、H、C、O、S、CO、CS、CH3CN、HCN和H2O。其中Ca、Co、Cr、Cu、Fe、Na、k、Si等元素是在彗星靠近太陽時發現的。
  彗尾為形似掃帚狀的氣體和塵埃物質,有等離子體彗尾和塵埃彗尾之分。等離子體彗尾形狀較直,含有CH+、CO+、CO娚、CN+、N娚、OH+、H2O+、C+等離子。彗發和等離子彗尾一方面反射太陽光,另方面通過其中的氣體分子(或原子)吸收太陽紫外線而發射熒光,發射的熒光強度可超過反射的太陽光而使彗發和等離子體彗尾變得十分明亮。塵埃彗尾形狀彎曲,只反射太陽光而不發射熒光,表明它是由不發射熒光的塵埃粒子組成。
  參考書目
 R.L.Garching, Chemistry of Comets, Topics in Current Chemistry, Vol.99, pp.73~98, Springer-Verlag,Berlin,1981.

 

彗星化學組成 -配圖

 

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