从鹿林彗星认识彗尾

2010年上半年，最耀眼的彗星莫过于鹿林彗星，因为它来自太阳系的奥尔特星云，若轨道呈双曲线，这会是它唯一一次造访太阳系内部。而且相较于其他来自奥尔特星云的彗星，它算是非常接近地球的一个，近地点约只有0.41天文单位(相当于6100万千米)，使得不少天文专家日以继夜守着它，才能捕捉到难得一见的彗尾断裂、长时间“反向”彗尾等景象。

太阳风与气体交织成的离子尾

鹿林彗星最特殊之处莫过于它偏绿的彗尾，与一般常见的蓝色彗尾不同。台湾中央大学天文研究所教授陈文屏表示，彗星的主体彗核是冰块与尘埃混合而成，大小有数千米。彗星接近太阳(小于5天文单位)时，彗核内部受热后压力逐渐增大，使气体冲破表壳，连带喷出尘粒，并包覆在彗核外，形成直径数十万千米的球形彗发。当彗星继续靠近太阳，就会出现长达数千万乃至数亿千米的彗尾。彗尾分尘埃尾与离子尾两种，尘埃尾顾名思义是由尘埃组成，离子尾主要由气体组成，二者的形成原因和发光机制各不相同。

一般见到的蓝色彗尾就是离子尾，它的形成原因与太阳风有关。太阳风是太阳表面喷发出来的游离氢(即质子与电子)，当它靠近彗星时。太阳风挟带的太阳磁场会受彗星的带电离子干扰，使得磁力线背离太阳的方向，并且绕着彗星弯曲(见下图)。彗星的离子和太阳风都是沿着磁力线运动，最后二者就一起形成背离太阳方向延伸的离子尾。

太阳风是间歇性的，每次喷出来的强弱也不一样，加上彗星本身运动也会影响磁场，所以离子尾就可能有忽长忽短、分叉、断裂、消失、再生等情况。此次鹿林彗星被观察到离子

离子尾的发光机制也与太阳风有关。组成离子尾的气体分子被太阳风撞击后，会激发成由离子与电子组成的电浆状态，当电子与离子重新结合时，就会发光。不同离子放射出来的光颜色不同，一般见到的离子尾呈蓝色，是因为含有较多的一氧化碳离子鹿林彗星的离子尾呈绿色，经光谱分析发现，是双原子碳发出的荧光辐射一般彗星也有这些谱线，但是鹿林彗星似乎特别明显。不过实际机制有待进一步探讨。

“反向”尘埃尾?

除了绿色离子尾，天文学家也长时间观测到鹿林彗星的“反向”尘埃尾。尘埃尾是反射太阳光而呈黄色的彗尾，其形成原因与太阳辐射光压有关。辐射光压就像是光线照在尘埃上所造成的压力，由于尘埃的颗粒有大小之分，颗粒越小越容易被推向远方，最后造成尘埃呈扇形发散出去。根据开普勒行星运动定律，离太阳近的行星运动速度比远处行星快。换句话说，散在离太阳较远处的尘埃(和彗星一样绕着太阳运动)运动速度较慢，反之则快，所以尘埃尾扇形区域末端会因运动速度的快慢而弯曲。

与离子尾一样，尘埃尾的尾巴也是背离太阳的方向延长，这是因为辐射光压的施力方向也是背离太阳。但此次鹿林彗星的尘埃尾却有很长一段时间指向太阳，出现“反向”彗尾。陈文屏解释，鹿林彗星的彗尾并非真的变成“反向”，而是因为鹿林彗星与地球运行轨道几乎在同一平面。从地球角度观测产生错觉造成(见图4)。

这次鹿林彗星除了带来与往常不同的惊喜，在科学研究上也很有价值，例如观察离子尾的变化有助于了解太阳风的特性。而借助彗尾研究彗星的结构、化学成分等，则可以探知太阳系的过去。尤其是鹿林彗星的故乡离太阳相当遥远，受太阳辐射影响少，故能保留更多太阳系形成之初的样貌，甚至可以反映奥尔特星云天体的特性，因此它的造访可说意义非凡。

难以预测的彗星

鹿林彗星在2010年2月24日最接近地球，原本预估当天观测亮度可能达四五等(星等数字越小表示越亮，人类肉眼可见极限约6等)，而且月相几乎逢朔，没有月光干扰，没想到鹿林彗星移至近地点的前后几天，台湾地区的天候不佳，致使观测结果大受影响。陈文屏表示，彗星的亮度并不容易预估，除了与彗星大小、离太阳及地球远近等条件有关，最难掌握的是当时的喷发状态。以短周期彗星为例，虽然可以粗略估算彗星每次接近太阳时会损失0.1％～1％的物质，然而不能就此断定彗星下次接近太阳附近时，亮度就会变暗，因为有可能下次喷发活跃程度较强，或离地球较近，而使得亮度不减反增。

除了一般人关心的亮度，彗星轨道也不容易计算。相较于行星、卫星等天体，彗星的质量小得多，其运动方式容易受其他天体干扰，特别是当它靠近太阳时，喷发物质后带来的反作用力，使得科学家很难掌握它下一步的行进方向。陈文屏表示，目前之所以无法确定鹿林彗星的运行轨道是抛物线、双曲线或是极狭长椭圆，是因为科学家只观察到极小段的轨道，且其运行轨迹一直有些许改变。从2007年7月累积至2009年2月的轨迹点，推算其轨道可能是周期长2800多万年的极狭长椭圆，但累积至6月的数据却显示为双曲线。究竟哪个推论才正确，尚需很长时间追踪分析。