彗星如何形成、来自何处以及为什么它们的轨道不同

根据美国宇航局(NASA)对彗星的概述,彗星常被描述为宇宙雪球:由岩石、尘埃和冻结气体组成的固体,围绕太阳运行。在远离太阳的地方,彗星的冰冷核心(称为彗核)很小——美国宇航局(NASA)将其比作一个小镇的大小。当彗星接近太阳时,热量导致这些冻结的气体蒸发,产生一个称为彗头的发光头部,其大小可以超过大多数行星,加上一条尘埃和气体的尾巴,可以延伸数百万英里。

彗星在哪里诞生

根据美国宇航局(NASA)的说法,彗星是太阳系形成时遗留下来的残余物。大多数不是随机分布在太阳系中,而是集中在两个不同的储存区域:柯伊伯带(从海王星轨道外开始)和远得多的奥尔特云,根据美国宇航局(NASA)的柯伊伯带事实页面。

根据美国宇航局(NASA)的说法,柯伊伯带是一个甜甜圈形的冰体区域,从海王星轨道附近开始,距离太阳约30天文单位(AU),在其主要部分延伸到大约50 AU,更分散的圆盘延伸到将近1,000 AU。它以天文学家杰拉德·柯伊伯的名字命名,他在1951年发表了关于海王星外天体的理论工作,尽管对柯伊伯带天体的实际发现直到20世纪90年代初才开始(冥王星在1930年被发现,是第一个被确认的此类天体,尽管当时并未被识别为此类)。到目前为止,已有超过2,000个天体被编目,科学家估计该地区存在数十万个宽度超过60英里(100公里)的天体,美国宇航局(NASA)表示。

根据欧洲航天局(ESA)的说法,奥尔特云位于柯伊伯带远远外侧,从太阳延伸数千亿公里。其巨大的距离和经过的恒星的引力效应以及银河系的潮汐拉力被认为赋予它球形形状,与更平坦、圆盘状的柯伊伯带不同。

为什么轨道不同:短周期彗星与长周期彗星

彗星来源的储存库决定了天文学家如何分类其轨道。欧洲航天局(ESA)的彗星拦截器任务页面根据轨道周期和彗星相对于行星平面(黄道平面)运行的角度区分了几个类别。

根据欧洲航天局(ESA)的说法,木星族彗星在20年内完成一个轨道,并且接近行星平面,靠近木星的轨道;它们的路径受到木星引力的强烈影响。哈雷型彗星的周期为20至200年,在木星和冥王星的轨道之间运行,并且可以以相对于行星平面0至90度的任何角度接近太阳——哈雷彗星大约每76年回归一次,是欧洲航天局(ESA)引用的最著名的例子。

木星族彗星和哈雷型彗星都被分类为短周期彗星,美国宇航局(NASA)的柯伊伯带页面将大多数短周期、木星族彗星归因于柯伊伯带中的碰撞,这些碰撞在海王星引力的影响下将碎片送向太阳。

相比之下,根据欧洲航天局(ESA)的说法,长周期彗星的轨道周期从200年到100多万年不等。这些彗星很少进入太阳系内部,倾向于从基本上随机的方向和角度到达,而不是贴近行星平面——这种模式与奥尔特云(大致球形)的起源一致,而不是更平坦的柯伊伯带。由于长周期彗星很少被近距离观察,欧洲航天局(ESA)的彗星拦截器任务旨在成为第一个近距离研究彗星的任务。

其他轨道类别

欧洲航天局(ESA)还描述了掠日彗星,它们极其接近太阳并经常因热量而分裂或蒸发,以及非周期彗星,它们可以从与行星的近距离接触中获得足够的速度,完全逃脱太阳的引力并离开太阳系。另外,根据欧洲航天局(ESA)的说法,诸如1I/'Oumuamua之类的星际天体被认为是外彗星,在经过我们的太阳系之前在其他恒星周围形成。

彗星由什么组成

美国宇航局(NASA)将彗星描述为由岩石、尘埃和冻结气体组成。美国宇航局(NASA)特别将柯伊伯带中的物质描述为包含岩石、水冰、氨和甲烷的冰冷残余物,其中一些天体宽度超过600英里(约965公里),包括冥王星和厄瑞斯等共享该区域的矮行星。美国宇航局(NASA)还指出,柯伊伯带的总估计质量不超过地球质量的大约10%。

经过多次接近太阳,彗星的冰逐渐耗尽。美国宇航局(NASA)的柯伊伯带页面指出,这样的彗星最终可能会变成不活跃,不再产生定义活跃彗星的可见彗头和尾巴。