肉眼觀測難度不大，手機(jī)拍很出片，我國發(fā)現(xiàn)的大彗星回來了！

出品：科普中國

作者：序列號

監(jiān)制：中國科普博覽

根據(jù)2024年10月10日的最新觀測數(shù)據(jù)，紫金山-阿特拉斯彗星亮度最高值達(dá)到-4.9等，超過了金星的亮度，成為北半球近30年來最亮的彗星。

隨著地球、彗星、太陽三者相對位置關(guān)系的變化，從地球上看，彗星已經(jīng)慢慢移動到了太陽東側(cè)，這意味著，它從一顆原本在日出前升起的晨星，變成了日落后才稍晚落下的昏星。

預(yù)計10月12日開始的兩周時間里，太陽落山后，這顆明亮的彗星會拖著美麗壯觀的彗尾出現(xiàn)在西方低空。它不僅僅是天文學(xué)家的重要研究目標(biāo)，也是無數(shù)星空愛好者和攝影師們相機(jī)下的明星，也許還將給每個仰望星空的人留下一生難忘的觀測體驗。

這顆彗星的身世歷程一波三折

1.波折一：發(fā)現(xiàn)即失蹤，它獲得了一個組合名字

從紫金山-阿特拉斯彗星的命名可以看出，它與兩個“發(fā)現(xiàn)者”有關(guān)。

我國紫金山天文臺盱眙觀測站的1.2米望遠(yuǎn)鏡最早于2023年1月9日發(fā)現(xiàn)了它的身影，當(dāng)時還認(rèn)為這是一顆亮度19等的小行星。但在報告給國際小行星中心（MPC）后的近一個月時間里，再沒有其他天文臺和觀測者觀測到它，因此，它也從待確認(rèn)的名單列表中被移除。

2月22日，“小行星對地撞擊末期預(yù)警系統(tǒng)，阿特拉斯”（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System, ATLAS）架設(shè)在南非天文臺的50cm望遠(yuǎn)鏡，也拍到一顆有彗星特征的天體。

結(jié)合更多的觀測數(shù)據(jù)和歷史歸檔數(shù)據(jù)的檢索，最終確認(rèn)紫金山和阿特拉斯拍攝的為同一個天體，從而確認(rèn)了這顆新彗星的存在。

除了以“發(fā)現(xiàn)者”命名外，它還有了正式編號C/2023 A3。這里的C代表周期超過200年的彗星，2023為發(fā)現(xiàn)年份，A3則表示在1月份發(fā)現(xiàn)的第三顆彗星。

圖1 盱眙觀測站1.2米望遠(yuǎn)鏡（左）和阿特拉斯0.5米望遠(yuǎn)鏡（右）

（圖片來源：紫金山天文臺、Henry Weiland）

2.波折二：增亮停滯，它被懷疑中途解體

通過后續(xù)不斷觀測，彗星軌道被更為精確測定的同時，彗星離太陽（近日點）和地球（近地點）的最近時間也得以確定。結(jié)合觀測到的彗星亮度和其形態(tài)的變化、光譜信息等，科學(xué)家們通過模型推測：這顆彗星在近日點附近時的亮度，約為0等——相當(dāng)于肉眼可見的織女星亮度，后續(xù)還可能會在經(jīng)過近地點前后，在一種特殊的“前向散射”效應(yīng)加持下，亮度將再顯著提升4個星等左右。

對于天空中極其明亮的肉眼可見的彗星，民間常稱之為“大彗星”。顯然，紫金山-阿特拉斯彗星具備成為一顆大彗星的潛質(zhì)。亮度越高，望遠(yuǎn)鏡能觀測到的數(shù)據(jù)信息也會越多，所以在它被發(fā)現(xiàn)后的一年多時間里，世界各地的望遠(yuǎn)鏡都密切監(jiān)視著它亮度的變化。

起初，它的亮度與模型預(yù)測結(jié)果吻合得很好，隨著飛近太陽而逐漸變亮。但是，從2024年4月中旬開始的三個月里，彗星亮度就一直在10.5等附近徘徊，沒有隨著更加靠近太陽而變亮。這一度讓科學(xué)家們對它還是否完整，能否達(dá)到預(yù)期“大彗星”的亮度而擔(dān)憂。

彗星明亮的慧核是由水冰、石塊、凍結(jié)的氣體等組成的“臟雪球”，本身并不結(jié)實的身體結(jié)構(gòu)，極易受到太陽或者其他大質(zhì)量天體的影響而解體，從而導(dǎo)致亮度下降。但望遠(yuǎn)鏡沒有觀測到任何這顆彗星解體的跡象，因此，也有科學(xué)家提出：亮度沒有如期增加是由于相位效應(yīng)——彗星與太陽和地球三者的位置關(guān)系所導(dǎo)致的。

幸運(yùn)地是，7月中旬過后，彗星亮度又逐漸提升，慢慢突破了9等，第一次對它解體的擔(dān)心也隨之消散。

圖2 彗星亮度隨時間變化曲線（實線為模型預(yù)測值、實點為觀測值）

（圖片來源： astro.vanbuitenen）

3.波折三：揪心時刻，來自近日點的考驗

隨著彗星離太陽越來越近，讓更多人揪心的時刻——近日點到來了。紫金山-阿特拉斯彗星距離太陽最近時為0.4個天文單位，也就是接近水星與太陽的距離。這時，太陽的輻射壓和熱量，將對彗核結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性帶來最嚴(yán)峻的考驗。如果彗核足夠“結(jié)實”，熬過近日點，之后慢慢遠(yuǎn)離太陽，后面再分裂或瓦解的可能性將大大降低。

好消息傳來！

9月28日，彗星安全通過近日點，沒有分裂。

世界各地的天文愛好者們開始爭相拍攝，記錄它每天都在拉長的彗尾，在晨曦之中的靚麗身影。

圖3 晨曦中的紫金山-阿特拉斯彗星

（圖片來源： Yuri Beletsky 9月29日拍攝于智利）

視覺盛宴！直接肉眼也能欣賞到！

2024年10月12日，紫金山-阿特拉斯彗星將經(jīng)過近地點。

根據(jù)近日的觀測數(shù)據(jù)，彗星亮度已經(jīng)在“前向散射”效應(yīng)的加持下，超過金星。只有當(dāng)彗星滿足特定條件下，才能發(fā)生這一效應(yīng)，從而大幅提升彗星亮度，將肉眼欣賞彗星的幸運(yùn)帶給地球上的我們。

當(dāng)彗星恰巧幾乎運(yùn)行到地球和太陽之間時，此時，彗星的相位角接近180度。這意味著一部分太陽照向彗星的光會穿過彗星到達(dá)地球。如果彗核周圍相對松散的彗發(fā)和彗尾中含有大量的塵埃物質(zhì)，那太陽光在穿過塵埃時就會發(fā)生散射而使得彗星的亮度明顯增加，這也是“前向散射”名稱的由來。

這一效應(yīng)就像在寒冷的早晨，當(dāng)你呼吸時被太陽光從后面照射時，你呼出的物質(zhì)也會被太陽光穿過發(fā)生散射，就會看到一朵明亮的白云，而如果太陽升高后不是從你身后照射時，你就很難看到呼出的明亮白云了。

簡言之，彗星相位角越接近180度，同時彗核周圍有足夠的塵埃物質(zhì)組成，就會發(fā)生“前向散射”效應(yīng)。

圖4 清晨背向太陽光看到呼吸“白云”的效果

（圖片來源：Nathanael Callon）

在圖2中彗星亮度隨時間變化曲線中，10月12日前后對應(yīng)的綠色實線，就是“前向散射”效應(yīng)疊加后的亮度，紅色實線則是不考慮前向散射效應(yīng)的亮度值。

**除了亮度大，**紫金山-阿特拉斯彗星的另一個特點就是彗尾的變化多。彗星彗尾的方向和形態(tài)主要受太陽的影響。根據(jù)運(yùn)行軌道，在過近地點前，從地球上看來，它在天空中的運(yùn)行方向，相對太陽來說，將來一個“急轉(zhuǎn)彎”，彗星的尾巴也會隨之發(fā)生“甩尾”，我們每一天看到的彗尾形態(tài)，都會隨著彗星的急轉(zhuǎn)彎而變化。

圖5 彗尾隨時間變化形態(tài)模擬圖

（圖片來源：Nicolas Lefaudeux）

如此高亮且變化多彩的紫金山-阿特拉斯彗星，從10月12日以后的兩周時間里，會慢慢遠(yuǎn)離太陽，出現(xiàn)在日落后的西方低空。

怎樣抓住機(jī)會欣賞彗星呢？

欣賞彗星首先是需要好天氣，如果您所在地為晴天，就可以在日落前出發(fā)，找尋一個西方開闊無遮擋的地方，嘗試進(jìn)行觀測。找尋彗星時，可以面向西方低空尋找，借助星圖軟件，或者通過查看金星和彗星的相對位置，鎖定彗星。彗星高度會隨著日期推移而升高。如果所在地光污染嚴(yán)重，需要嘗試借助雙筒望遠(yuǎn)鏡或者相機(jī)拍攝，才能“看到”彗星。

圖6 每日18:30時，北京地區(qū)所見彗星的位置示意圖。

（圖片來源：Stellarium）

不止美麗，它還為天文學(xué)家?guī)硪粓隹蒲锌駳g

紫金山-阿特拉斯彗星作為一顆近距離飛過地球的大彗星，也給天文學(xué)家?guī)砹穗y得的彗星研究樣本。世界上大大小小的許多望遠(yuǎn)鏡設(shè)備，都在極盡所能的獲取著彗星的各類數(shù)據(jù)。

1. 以成像方式研究彗星形態(tài)變化

彗星形態(tài)變化可以通過拍照成像的方式進(jìn)行分析研究，正對太陽進(jìn)行不間斷觀測的太陽和日球?qū)犹綔y器（SOHO），就拍攝到了彗星逼近太陽時的畫面。不僅可以細(xì)致分析彗星形態(tài)的變化，此時太陽恰巧發(fā)生日冕物質(zhì)拋射(CME)，可以理解成太陽打了幾個大噴嚏，CME事件對彗星的影響也值得進(jìn)一步研究。

圖7 SOHO衛(wèi)星記錄下的彗星畫面

（圖片來源：SOHO/NASA）

2. 拍攝彗星光譜，掌握太陽系早期信息

除了直接用圖像方式研究彗星的形態(tài)變化外，還可以研究彗發(fā)中灰塵與氣體的比例。

光譜同樣是深入探秘彗星的利器。通過拍攝彗星光譜，可以了解彗星的物質(zhì)組成和所占比例。彗星來自遙遠(yuǎn)的外太陽系，那里更加空蕩且異常寒冷，使彗星本身得以保留太陽系形成早期的物質(zhì)核狀態(tài)，所以彗星光譜反應(yīng)出的物質(zhì)組成，從某種意義上講，相當(dāng)于太陽系的“時間膠囊”，可以幫助我們掌握更多太陽系形成早期的信息。通過長時間的持續(xù)觀測，我們還能夠了解彗星的活動性演化，并發(fā)現(xiàn)可能存在的氣體爆發(fā)。

3. 紫金山-阿特拉斯彗星獨(dú)一無二的研究視角。

根據(jù)倫敦大學(xué)學(xué)院的 Samuel Grant 和歐洲航天局的 Geraint Jones預(yù)測，地球很可能與這顆彗星的離子尾相交，也就是我們的地球會直接穿過它的離子尾。彗星的離子尾由帶電分子組成，這些分子被太陽風(fēng)推離彗星。盡管彗尾往往綿延數(shù)億公里，但在浩渺的宇宙之中，只有幾百萬公里寬，所以地球能夠與它們直接相遇的幾率很低,這樣的彗星每隔幾十年才會出現(xiàn)一顆。這次，科學(xué)家不再是通過望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)距離拍攝離子尾的圖像和光譜，而是可以直接進(jìn)入到離子尾中，“置身其中”用空間探測器直接探測離子尾的組成成分和含量。

去往戶外，與壯美彗星浪漫相遇吧！

紫金山-阿特拉斯彗星作為一顆近拋物線軌道、周期達(dá)數(shù)萬年的彗星，與我們每個人的一生都只有這短暫的一次相遇，它的到來是天文學(xué)家、愛好者甚至我們每個普通人的幸運(yùn)。

趕快抓住機(jī)會，去往戶外，去欣賞它壯美的彗尾，感受這一生一次的浪漫體驗吧！