太阳系历险记－－第三章彗星
第三章彗星
帕米兰-罗塞特教授在一次关于彗星的讲座中，曾根据各方天文学家的杰出见解，对彗星下了如下的定义：
“彗星是一种天体，由中心部分蓄核和云雾状部分管发以及形状象扫帚的明亮部分彗尾组成。由于它环绕太阳运行的轨道具有很大的偏心率，地球上的人只能在一定阶段内看到。”
帕米兰-罗塞特认为，他的这一定义是非常确切的。不过，这种天体有时也会没有彗核，或者没有彗发和彗尾，但仍不失其为彗星。
他说，根据阿拉戈①的理论，一个天体要成为彗星，必须具备下列条件：1）有自己的运行轨道；）其轨道呈扁长的椭圆形，因而可以走到距离太阳和地球无比遥远的地方去。一个天体如果具备第一条，就会有别于恒星，如果具备第二条就会有别于行星。因此，一个天体如果既不是流星，又不是行星和恒星，那就只能是彗星了。
帕米兰-罗塞特教授每次给人们讲解关于彗星的知识时，他从不怀疑自己总有一天会被某个彗星带到太阳系中去邀游。他对这种天体——不管其有无彗发——向来有一种特殊的好感。他或许早已预感到这一天会发生吧！他在彗星方面的知识十分渊博。当彗星和地球碰撞之后，他在弗芒特拉岛最感到遗憾的，一定是没有人前来听他演讲，否则他定会立即举行一次讲演会，按照下列几点把问题阐述得更为详尽：
1）太空有多少彗星？
2）哪些彗星是周期彗星，即在一定时间内重复出现？哪些彗星是无周期彗星？
3）地球在什么情况下才会与彗星相撞？
4）碰撞的后果如何？是否与彗核的质量有关？
听众如能亲耳聆听帕米兰-罗塞特教授对上述问题所发表的见解，一定会大为满意的。
我们现在就在本章代替他来对这四个问题作一番探讨。
首先是第一个问题：太空有多少彗星？
开普勒曾认为天空的彗星同水中的游鱼一样多。
阿拉戈根据在太阳和水星之间运行的彗星数目，得出过这样一个结论：仅仅太阳系的彗星就有一千七百万个。
朗贝尔认为，在从太阳到土星的十四亿五千六百万公里的区间内，有五亿颗彗星。
也有人认为这一区间内的彗星是七百四十万亿个。
实际情况是，谁也不知道究竟有多少，因为谁也没有数过。而且也不会去数，但其数目一定是非常庞大的。为了说明这一问题，我们不妨借用开普勒作过的一个比喻：一个渔夫如果站在太阳表面向太空垂钓。一钓竿下去准能“钓”起一个彗星来。
这还不算什么。在太阳系以外的广阔空间，还有无数个彗星。它们在太空随意游弋，没有一定的规则，动辄离开一个引力范围，进入另一引力范围。它们在太阳系进进出出。有的彗星人们在地球上压根儿就没有见到过，但却会突然出现在地球的天际，而接着便一去不复返，从此杳无踪影。
在太阳系内活动的彗星，它们是否有固定不变的轨道，彼此不会相撞，也不会同地球相撞呢？没有。它们的轨道总是受外力影响而不断变化的。这种轨道可以从椭圆而变为抛物线或双曲线。比如木星就是干扰彗星轨道的“能手”。天文学家发现，它总站在大路上挡住彗星的去路，对这些小天体施加强大的影响。这主要是因为它的引力很大。
以上就是彗星“家族”的基本情况，其成员简直是不计其数。
现在谈第二个问题：哪些彗星是周期彗里？哪些彗星是无周期彗星？
翻开天体史，大家会发现，有史以来，人们认真观察过的彗星有五百至六百个。但人们已准确了解其公转周期的只有四十个。
这四十个彗星又分为周期彗星和无周期彗星。周期彗星基本上很有规律地在一定的时期内在地球的天际重新出现。无周期彗星离开太阳无比遥远，何时返回，不得而知。
在周期彗星中，有十六颗是所谓“短周期彗星”，其轨道已准确测算出来。这就是哈雷彗星、恩克彗星、甘巴尔彗星、法耶彗星、布罗森彗星、阿莱斯特彗星、图特尔彗星、维纳克彗星、维科彗星和堂佩尔彗星等。
关于这十六颗彗星的情况，有必要在这里交待几句。因为其中一颗也同加利亚一样，曾同地球相遇过。
哈雷彗星发现最早。据说早在公元前134年和52年就有人见到过，此后又在公元400年，855年，930年，1000年，1230年，1305年，1380年，1456年，1531年，1607年，1682年，1759年和1835年多次出现。它由东向西运动，同行星围绕太阳运行的方向正好相反。其重复出现的间隔，是七十五年至七十六年，但由于受木星和土星的影响，有时会推迟六百天才出现。1835年这颗彗星出现时，杰出的天文学家赫歇尔为选择较好的观测地点，曾特意赶到好望角，对它一直观测到1836年3月末。哈雷彗星的近日点是八千八百万公里，比金星的近日点还要小，这倒很有点象加利亚。它的远日点是五十二亿公里，越过了海王星的轨道。
恩克彗星的公转周期最小，平均只有一千二百零五天，即不到三年半。它由西向东，作顺行运动，于1818年11月26日被人发现。经过测算，人们发现它就是1805年出现的一颗彗星。天文学家因而预测了它出现的规律，后来果然在1822年，1825年，1829年，1832年，1835年，1838年，1842年，1845年，1848年，1852年……重新出现。它很守时，总在一定的时间出现在地平线上。它的轨道在木星轨道内侧，其远日点不超过六亿二千四百万公里，近日点为五千二百万公里，比水星离太阳还要近。还有一个重要情况，其椭圆轨道的最大直径在逐渐缩小，同太阳的平均距离也因而越来越小。所以恩克彗星总有一天要落到太阳上化为灰烬，甚至在落到太阳上之前，就完全汽化了。
甘巴尔彗星又名比拉彗星，于1772年，1789年，1795年，1805年被人多次看到，但到1826年2月26日其轨道才被测定出来。它按顺行方向运动，绕太阳一周需时七年。其近日点为一亿三千零八十万四千公里，比地球离太阳还要稍稍近一点。其远日点为九亿四千一百四十八万公里，越过了木星轨道。1846年发生了一件怪事：比拉彗星突然一分为二，出现在天际。这显然是其内在力量的爆发造成的。两个碎块从此结伴而行，彼此相距只有二十四万公里。可是到1852年，这个距离便增大到二百万公里了。
法耶彗星于1843年11月22日被首次发现，它也按顺行方向运动。人们对它的轨道进行计算之后，预言它将在1850年和1851年，即七年半后重新出现。这一预言后来果然实现了。其近日点为二亿五千八百六十万公里，比火星的轨道要远；其远日点为九亿零六百二十四万公里，大大越过了木星轨道。
布罗森彗星按顺行方向运动，于1846年2月26日被发现。其公转周期为五年半。近日点为九千八百四十五万六千公里，远日点为八亿六千四百万公里。
在其它短周期彗星中，阿莱斯特彗星的公转周期为六年半多一点。1862年，它距离木星只有四千四百万公里。图特彗星的公转周期为十三又三分之二年。维纳克彗星是五年半，堂佩尔彗星也接近五年半。至于维科彗星，它似乎已在太空迷了路，不知哪里去了。不过这几颗彗星都没有象前五颗那样被人们进行过全面的观测。
现在我们再来看看一些主要的“长周期”彗星。在这些彗星中，人们已作过精确研究的有四十颗。
又名“查理－金彗星”的1556年彗星，人们原以为它会在1860年再度出现，但结果却并未出现。
牛顿研究过的1680年彗星，惠司顿认为，它若接近地球，很可能会造成一场流星雨。这颗彗星在公元前619年和43年可能就已被人发现，并于公元531年和1106年再度出现。它的周期大约是六百七十五年。当它处于近日点时，它同太阳的距离是那样近，以至从太阳得到的热量是地球所得热量的二万八千倍，即等于铁的熔点的二千倍。
1586年彗星相当于一等星的亮度。
1744年彗星拖着好几条彗尾，宛如围着奥斯曼帝国的皇帝转悠的帕夏。
1811年彗星带有一个光环，光环的直径为六百八十四公里。其彗发长一百八十万公里，彗尾长一亿八千万公里。
有人认为，1843年彗星就是1668年、1494年和1317年发现的彗星，卡西尼曾对这颗彗星作过观测。关于它的公转周期，则众说纷纭、莫衷一是。它同太阳保持四万八千公里的距离并以每秒钟六万公里的速度运行。它从太阳得到的热量相当于四万七千个太阳送到地球的热量。由于高温大大增加了光的强度，它的彗尾在白天也看得十分清楚。
道纳梯彗星曾把北边的夜空照得通明，但它的体积却只有地球的七百分之一。
1862年彗星的明亮光轮完全象是一个贝壳。
最后，1864年彗星的周期决不少于二十八万年，简直象是就要永远消失在广阔无垠的太空中了。
第三个问题，地球在什么情况下才会与彗星相撞？
如果你把行星的轨道和彗星的轨道画在一张纸片上，你会看到这些轨道通常是互相交错在一起的，但太空中的实际情况却并不是这样。这些星球的轨道平面都同黄道，即地球的轨道平面，保持着一定的角度。为避免其它星球同地球相撞，造物主已事先有所“安排”。但这些多如牛毛的彗星为什么竟没有一颗会撞到地球上来呢？
这是因为：地球是永远不会离开黄道平面的，其公转轨道完全包含在黄道平面中。
彗星要与地球相撞必须具备下列条件：
1）进入黄道平面与地球相会；
2）彗星在一定时间内进黄道平面的地方正是地球轨道上的一点；
3）两星球中心点之间的距离应小于其半径。
此三项条件能同时具备因而导致碰撞吗？
有人将此问题向阿拉戈提了出来。他答道：
“我们可以根据计算结果对这个问题作出回答。计算表明，当一颗从未见过的彗星出现在地球附近时，它与地球相撞的可能性是二亿八干一百万分之一。”
拉普拉斯不排除这种碰撞的可能性，并在其《宇宙概览》一书中描述了碰撞可能会产生的后果。
这种关于碰撞的说法是否站得住脚？每个人不过是根据自己的性情说说罢了。还应看到，这位杰出的天文学家所依据的两点是可以有无穷变化的。因为他要求：1）彗星的近日点应比地球的近日点小；2）彗星的直径应等于地球直径的四分之一。
这里谈的只是彗核同地球相撞。如果把彗发也包括进去，那么碰撞的可能性就会增大十倍，达到二千八百一十万分之一了。
阿拉戈在谈到第一个问题时，还说：
“假如彗星同地球相撞，会使整个人类毁灭，这个不速之客给每个人带来的危险，恰如在一个放了二亿八千一百万个小球的罐子中只有一个白球一样．只有第一次便能将这个白球怞出才意味着人类会毁灭。”
我们可以从这些论述中看到地球同彗星相撞不是绝对不可能的。
那么这种事过去发生过没有呢？
天文学家说没有。阿拉戈认为：“地球自转轴始终未变，我们可以由此很有把握地断定地球没有同彗星碰撞过。因为假如发生过这种事情，地球的自转轴就会被临时产生的轴所代替，地球的活动范围就会不断发生变化，但我们迄今并未发现这种变化。因此，地球活动范围的这种不变性证明了地球有史以来并未与彗碰撞过……同时，我们也不能象某些天文学家所说的那样，把低于海平面一百多米的里海的形成归根于彗星的碰撞。”
过去没有发生过碰撞，这似乎是毫无疑问的。但有没有出现过这种可能呢？
这里要讲一讲甘巴尔彗星所引起的一场虚惊。
1832年，甘巴尔彗星的出现在全世界造成了一片恐慌。由于某种奇怪的巧合，甘巴尔彗星的轨道几乎与地球轨道交错。据计算，10月29日午夜之前，这颗彗星将从非常靠近地球轨道的地方经过。地球届时会不会到达那里？如果到达那里，地球就会与彗星相遇。据奥贝尔观测，甘巴尔彗星的半径是地球半径的五倍，因此地球轨道将会有一部分被彗星的云雾状物质所淹没。
幸而地球在一个月后，即11月30日才到达那里。由于地球的公转速度是每日二百六十九万六千公里，她到达那里时，彗星已经距离地球八千万公里了。
好极了！但如果地球早一个月或彗星晚一个月到达那里，碰撞就势在难免。这种早到或晚到的现象，究竟可不可能发生呢？显然是可能的。地球的运行虽然不会出现紊乱现象，但谁也不敢说彗星的速度不会放慢，它在途中受到的各方面影响实在是太大了。
因此，地球和彗星碰撞过去虽然没有发生，但碰撞的可能性却无疑是存在的。
其实，甘巴尔彗星在1805年从地球身旁走过时，距离比这一次要近得多，只有八百万公里。只是因为大家都不知道，所以并未引起任何恐慌。1843年彗星则完全不同了，当时大家都担心地球至少会被彗尾扫一下，从而使大气严重污染。
第四个问题：地球和彗星既然可能发生碰撞，那么碰撞的后果会怎样呢？
这要看碰撞的彗星有无彗核。
这些在太空漫游的彗星同水果一样，有的有核，有的则为有核。
没有彗核的彗星由非常稀薄的云雾状物质组成，透过这层薄雾连十等星也可看得清清楚楚。因此，其形态时常发生变化而难以识别。彗星的尾部也是这种奇妙的物质，它似乎是彗星接近太阳时在高温下汽化而成的。比如有些彗星只有当它们离太阳一亿二千万公里，即小于地球同太阳的距离时，彗尾才开始渐渐出现，有的象一簇长长的羽毛，有的象打开的折扇。但也有的彗星物质构成密度较大，能够抗御高温，因而没有彗尾。
所以，没有彗核的彗星若同地球相遇，就不会发生名副其实的碰撞。天文学家法耶说过，彗星的云雾状物质阻挡枪弹的能力比蜘蛛网还要差。组成彗尾和彗发的这些物质，如果不妨碍人体健康，那倒也没有什么可伯之处。但人们担心的是，这种物质可能是炽热的气体，从而把地球表面焚为灰烬，或者有害气体可能会进入地球的大气层，从而妨碍人们的正常生活。但这后一种可能是很小的。巴比奈认为地球上的大气，即使在高空边缘部分，也要比彗发和彗尾的密度大得多，有害气体是难以侵入的。牛顿也说过，如果把一个半径为十四亿六千万公里的无核彗星压缩到相当于地球大气的密度，一个直径为二十五毫米的小酒杯便可容纳。
因此。彗星如果只由云雾状物质构成，即便同地球相遇，那也不会造成多大危险。但彗星若由坚硬的物质构成，碰撞会是一番什么样的景象呢？
首先，有没有这样的彗星？回答应该是肯定的。当彗星达到一定的收缩力时，其气体就会变为固体。这时，当人们在地球上遥看一颗星星时，此彗星若从中间走过，它就会把那颗星掩蔽。
阿纳扎戈尔说，在公元前480年的塞尔赛斯时代，太阳曾被一颗彗星遮住。同样，奥古斯特去世前几天，狄戎也曾看到过这一现象。当时掩蔽大阳的不可能是月亮，因为月亮正在地球的另一面。
一些研究当彗星的天文学家对这两冲说法表示不好，他们这样做可能是对的。但在最近的两次发现之后，关于有核彗星的存在便不容怀疑了。1774年彗星和1828年彗星都曾遮挡过八等星。同时，通过直接观测，人们还认为1402年、1532年和1744年的彗星都有坚硬的彗核。至于1843年彗星，则更是毫无疑问了。彗星当时就在太阳附近的天幕上，即使在中午，不用望远镜也可看得一清二楚。
可见有的彗星确有坚硬的彗核。有的人还对这种彗星的体积作过测量。比如1798彗星和1805年彗星（即甘巴尔彗星）的实际直径为四十四至四十八公里，而1845年彗星的实际直径则为一万二千八百公里。可见1845年彗星的内核比地球还要大，万一与地球相撞，它所受到的损失可能会较小。
至于已经观测过的几个主要的云雾状彗星，其直径都在二万八千八百公里到一百八十万公里之间。
因此，按照阿拉戈的看法，太空中存在着或可能存在着：
1）无核彗星；
2）其内核可能为云雾状的彗星；
3）有坚硬、密集的内核，因而比行星更为明亮的彗星。
在探讨地球和彗星碰撞的结果之前，我们应当指出，即使不是直接碰撞，后果也是十分严重的。
因为，如果彗星的体积很大，即使从地球身旁走过，也是很危险的。当然，如果体积很小，那就没有什么可怕了。比如1770年彗星虽然距离地球只有二百四十万公里，但它对地球的公转周期连一秒钟也没有改变，倒是地球使其周期推迟了两天。
但彗星如果同地球体积相等，而且距离地球只有二十二万公里，它就会使地球的恒星年延长十六小时零五分钟，而且会使黄道出现二度的倾斜，甚至也可能把月亮带走。
因此，碰撞结果便十分清楚了，可能会出现三种情况：
或者，彗星从地球表面轻轻擦过，在地球上留下一部分物质；或者，带在地球的几小块土地——加利亚便是这种情况；或者，彗星坠落在地球上，成为一块新的陆地。
但不论属于哪种情况，地球的公转速度都会突然消失。这时，地球上的人、树木和房屋将会以原来每秒三十二公里的速度抛向空中。海水将涌出大海淹没一切。地心的熔岩将因震动而破土而出，在地表漫溢。地球的自转轴将会改变，一条新的赤道将会出现。此外，地球的公转速度一经消失，太阳对于地球的引力就再也不能同地球的离心力相抵消，这样，地球就会直接被太阳吸引而去，经过六十四天半后坠落到太阳表面化为灰烬。
根据坦达尔的理论，热能不过是一种运动形式。地球的速度突然消失后，便自然而然地转化为热能。这样，地球上的万物将在几百万度的高温下，于几秒钟内全部汽化。
但话说回来，地球与彗星碰撞的可能性毕竟只有二亿八千一百万分之一。
加利亚这次与地球相撞，正如帕米兰-罗塞特后来所说，“无疑是因为怞到了白球”。
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