從鹿林彗星認識彗尾

2010年上半年，最耀眼的彗星莫過于鹿林彗星，因為它來自太陽系外圍的奧爾特星云，若軌道呈雙曲線，這會是它唯一一次造訪太陽系內部。而且相較于其他來自奧爾特星云的彗星，它算是非常接近地球的一個，近地點約只有0.41天文單位(相當于6100萬千米)，使得不少天文專家日以繼夜守著它，才能捕捉到難得一見的彗尾斷裂、長時間“反向”彗尾等景象。

太陽風與氣體交織成的離子尾

鹿林彗星最特殊之處莫過于它偏綠的彗尾，與一般常見的藍色彗尾不同。臺灣中央大學天文研究所教授陳文屏表示，彗星的主體彗核是冰塊與塵?；旌隙?，大小有數千米。彗星接近太陽(小于5天文單位)時，彗核內部受熱后壓力逐漸增大，使氣體沖破表殼，連帶噴出塵粒，并包覆在彗核外，形成直徑數十萬千米的球形彗發。當彗星繼續靠近太陽，就會出現長達數千萬乃至數億千米的彗尾。彗尾分塵埃尾與離子尾兩種，塵埃尾顧名思義是由塵埃組成，離子尾主要由氣體組成，二者的形成原因和發光機制各不相同。

一般見到的藍色彗尾就是離子尾，它的形成原因與太陽風有關。太陽風是太陽表面噴發出來的游離氫(即質子與電子)，當它靠近彗星時。太陽風挾帶的太陽磁場會受彗星的帶電離子干擾，使得磁力線背離太陽的方向，并且繞著彗星彎曲(見下圖)。彗星的離子和太陽風都是沿著磁力線運動，最后二者就一起形成背離太陽方向延伸的離子尾。

太陽風是間歇性的，每次噴出來的強弱也不一樣，加上彗星本身運動也會影響磁場，所以離子尾就可能有忽長忽短、分叉、斷裂、消失、再生等情況。此次鹿林彗星被觀察到離子

離子尾的發光機制也與太陽風有關。組成離子尾的氣體分子被太陽風撞擊后，會激發成由離子與電子組成的電漿狀態，當電子與離子重新結合時，就會發光。不同離子放射出來的光顏色不同，一般見到的離子尾呈藍色，是因為含有較多的一氧化碳離子鹿林彗星的離子尾呈綠色，經光譜分析發現，是雙原子碳發出的熒光輻射一般彗星也有這些譜線，但是鹿林彗星似乎特別明顯。不過實際機制有待進一步探討。

“反向”塵埃尾?

除了綠色離子尾，天文學家也長時間觀測到鹿林彗星的“反向”塵埃尾。塵埃尾是反射太陽光而呈黃色的彗尾，其形成原因與太陽輻射光壓有關。輻射光壓就像是光線照在塵埃上所造成的壓力，由于塵埃的顆粒有大小之分，顆粒越小越容易被推向遠方，最后造成塵埃呈扇形發散出去。根據開普勒行星運動定律，離太陽近的行星運動速度比遠處行星快。換句話說，散在離太陽較遠處的塵埃(和彗星一樣繞著太陽運動)運動速度較慢，反之則快，所以塵埃尾扇形區域末端會因運動速度的快慢而彎曲。

與離子尾一樣，塵埃尾的尾巴也是背離太陽的方向延長，這是因為輻射光壓的施力方向也是背離太陽。但此次鹿林彗星的塵埃尾卻有很長一段時間指向太陽，出現“反向”彗尾。陳文屏解釋，鹿林彗星的彗尾并非真的變成“反向”，而是因為鹿林彗星與地球運行軌道幾乎在同一平面。從地球角度觀測產生錯覺造成(見圖4)。

這次鹿林彗星除了帶來與往常不同的驚喜，在科學研究上也很有價值，例如觀察離子尾的變化有助于了解太陽風的特性。而借助彗尾研究彗星的結構、化學成分等，則可以探知太陽系的過去。尤其是鹿林彗星的故鄉離太陽相當遙遠，受太陽輻射影響少，故能保留更多太陽系形成之初的樣貌，甚至可以反映奧爾特星云天體的特性，因此它的造訪可說意義非凡。

難以預測的彗星

鹿林彗星在2010年2月24日最接近地球，原本預估當天觀測亮度可能達四五等(星等數字越小表示越亮，人類肉眼可見極限約6等)，而且月相幾乎逢朔，沒有月光干擾，沒想到鹿林彗星移至近地點的前后幾天，臺灣地區的天候不佳，致使觀測結果大受影響。陳文屏表示，彗星的亮度并不容易預估，除了與彗星大小、離太陽及地球遠近等條件有關，最難掌握的是當時的噴發狀態。以短周期彗星為例，雖然可以粗略估算彗星每次接近太陽時會損失0.1％～1％的物質，然而不能就此斷定彗星下次接近太陽附近時，亮度就會變暗，因為有可能下次噴發活躍程度較強，或離地球較近，而使得亮度不減反增。

除了一般人關心的亮度，彗星軌道也不容易計算。相較于行星、衛星等天體，彗星的質量小得多，其運動方式容易受其他天體干擾，特別是當它靠近太陽時，噴發物質后帶來的反作用力，使得科學家很難掌握它下一步的行進方向。陳文屏表示，目前之所以無法確定鹿林彗星的運行軌道是拋物線、雙曲線或是極狹長橢圓，是因為科學家只觀察到極小段的軌道，且其運行軌跡一直有些許改變。從2007年7月累積至2009年2月的軌跡點，推算其軌道可能是周期長2800多萬年的極狹長橢圓，但累積至6月的數據卻顯示為雙曲線。究竟哪個推論才正確，尚需很長時間追蹤分析。