太陽系的遊俠—鹿林彗星

彗星據天文學家推測是太陽系形成時早期的物質，透過各個彗星的組織結構、化學性質及軌道分布等研究，有助於了解太陽系的演化過程。而小行星則是太陽系形成過程中沒有形成行星的殘留物質。通常小行星的軌道中近日點與遠日點的距離通常不會比冥王星的軌道大，但是彗星就會大上數倍以上，甚至於可能沒有遠日點。要注意的是，彗星或小行星等在太空中軌道運行離心率較高的小天體，將來都可能有機會與地球相交會，進而落入地球造成災難！若能提早發現並觀測及分析其軌道走向，有助於為我們地球提供較充裕的預警時間。


Discovery頻道製作模擬直徑500公里的小行星撞擊地球情形(節錄自俄羅斯的Youtobe)

距今6500百萬年前，也就是白堊紀末期時，有顆直徑10~14公里的小行星撞擊地球，造成直徑大約有180公里，深900公尺的坑洞，科學家推測當時包括恐龍在內，地球上半數以上生物都在當時滅絕。而那顆小行星的撞擊點就在現今墨西哥的猶加敦半島。


猶加敦半島發現地底之隕石坑

經科學家研究地球被大型的隕石撞擊的機率，直徑1公里的隕石大約每百萬年撞擊地球一次，直徑5公里的隕石則大約每千萬年撞擊一次。現在地面上已發現的隕石坑，約還保有150個撞擊遺跡。其中最著名也最完整的當屬美國亞利桑納州的隕石坑(Meteor Crater)，更是全球被研究的最徹底的隕石坑。據估計當時的隕石直徑約為1公里。


亞利桑納州的隕石坑(Meteor Crater)(節錄自nipic暱圖網)

彗星的主要結構有彗核、彗髮與彗尾。彗星組成成分為塵埃、石塊、冰塊及凝結成固態的氨、甲烷、二氧化碳等化合物，因為成分的關係彗星而又被稱為『髒雪球』或『塵球』。彗星離太陽較遠時，太陽輻射較弱，受輻射蒸發並不顯著，此時彗星呈現近似球型狀態。


2009年2月22日於高雄藤枝觀測到的鹿林彗星(Lulin comet)(節錄自astronomy.tw由林岳攝影)

當彗星運行到較靠近太陽時，受太陽的光與熱的照射，冷凝物質與固體裡所吸附的氣體被蒸發出來，此時彗星的固體部份稱為彗核，在彗核外圍形成反射太陽光的氣團，叫做彗髮，彗核與彗髮兩者合稱為彗頭。此時它的大小可達十萬公里。當彗星非常靠近太陽時，彗髮物質受太陽輻射和太陽風的吹襲，迫使部份彗髮物質向背離太陽的方向流動，成為長髮狀的彗尾，彗尾通常遠離太陽，不過彗髮與彗尾的形狀其實相當多變；彗尾又可細分為塵尾與離子尾兩部份，一般而言狹長而直的是離子尾，瀰散而彎曲的是塵埃尾。


2007年3月31日觀測到的海爾‧鮑普彗星(Hale-Bopp comet)，而這是本世紀目前觀測到最亮的彗星(節錄自Astronomy Picture of the Day)

離子尾形狀狹長，由游離分子組成，主要的成分是一氧化碳的離子，這些離子吸收了紫外光以後在 4200 埃附近輻射，造成離子尾偏藍的顏色。離子尾與太陽風有關，這些太陽風挾帶著太陽的磁場，在靠近彗星時速度變慢，而彗星遠離後又加快，使得磁力線及陷在其中的離子包覆在彗核的外圍而在背向太陽的方向形成離子尾。因此雖然說離子的確被太陽風吹往背向太陽的方向，離子尾卻可以說是附著在彗核附近、屬於彗星結構的一部份。


彗星尾巴形成原因示意圖

而塵埃尾和離子尾比起來較瀰散而形狀彎曲且較短。當彗星靠近太陽時，表層的冰開始昇華，釋放出的氣體挾帶著塵埃一齊向外噴放。這些塵埃顆粒反射陽光形成了塵埃尾。塵埃在彗星上受到了兩種力，重力及光壓。這兩個力的比與太陽的距離無關，但是卻和塵埃的性質有關。顆粒較小的塵埃因為兩者淨力為零維持等速直線運動，當速度大於逃脫速度時便被彗星被拋散出去，否則隨彗星就繞著太陽繞軌道運行。塵埃尾是因為不同大小、成分的顆粒受力不同而拋射時間不同形成扇形的分佈，並反射陽光而成灰黃的顏色。而在彗星運動的過程中，磁場方向的改變常常會造成離子尾的分叉、斷裂、再生。彗尾的長度可達數百萬公里以上，甚至達一億公里多，而這也就是中國人稱其為「掃帚星」的由來。中國歷史上約有2千次的彗星紀錄，是近代研究彗星運動週期、軌道變化等重要問題的參考。其中著名的哈雷彗星最早出現在《春秋》魯文公十四年(公元前 613 年)的記載:「秋七月，有星孛入於北斗。」，比起西歐最早公元66年的紀錄早了6百多年。從中國魯文公記載至今，週期為 76 年的哈雷彗星在中國史書上共出現32次。


2007年7月11日巡天計畫觀測助理林啟生與大陸廣州中山大學葉泉志在中央大學天文所建於玉山國家公園內鹿林天文台，使用天文望遠鏡在寶瓶座發現星等為+18.8的新天體，於7月17日經美國天文學家以望遠鏡確認後，證實具有彗星特徵，正式被編號為C/2007 N3，命名為鹿林彗星 (LULIN)，這是歷史上第1顆由我們台灣的望遠鏡所發現的彗星。經過分析鹿林彗星軌道，顯示它是來自太陽系外圍歐特雲區，而且是極長週期的彗星，據估計其繞太陽公轉一圈長達2850萬年 。


2009年2月18日在美國亞利桑納州觀星村拍攝的鹿林彗星(節錄自北京新浪網)

鹿林彗星是2009全球天文年年初最明亮的彗星，最亮時呈現耀眼的綠色，而1月到4月是鹿林彗星的最佳觀察期，2009年1月初時位在天蝎座與天秤座之間，可在天亮前見於東南方天空見其緩慢西移，2月初位在天秤座，經室女座向獅子座移動，於2月23日進入獅子座內。2月24日時最接近地球，此時鹿林彗星整晚可見，且月亮恰逢朔時，觀測條件非常好，亮度約4至5等，成為一顆肉眼可見的彗星。而後西移速度加快，3月3日進入巨蟹座內，3月5日掠過巨蟹中央的鬼宿星團(M44)。3月中旬彗星後進入雙子座，因已逐漸遠離太陽，所見視星等持續減弱。直到4月底時，彗星亮度預計會快速降至8-9等左右。


鹿林彗星在靠近太陽時一系列的特寫(節錄自Associazione Astronomica Cortina)

鹿林彗星運行的軌道幾乎和黃道面一致，所以兩條尾巴都在黃道面上。由於塵埃尾拖曳在彗星行進方向的後方；另一條被太陽風所吹出的離子尾，則指向太陽的反方向。從地球上望去鹿林彗星的兩條彗尾剛好出現在相反的兩個方向，所以看到很難得彗星有一左一右兩片張開的翅膀，彷彿是綠色小精靈一般美妙。


2009年2月22日在美國新墨西哥州拍攝到鹿林彗星有兩片張開的翅膀(節錄自Associazione Astronomica Cortina)

本篇文章參考自

世界地質公園網路 - 揭秘地球上十大隕石坑
黃祈雄的宇宙天文篇 - 亞利桑那州的大隕石坑
臺北市立天文科學教育館 - 1～4月 另類臺灣之光—鹿林彗星進入最佳觀測期
中央氣象天文台 - 鹿林彗星特報
科學月刊 - 台灣之光—從鹿林看鹿林彗星
鹿林天文台
AEEA 天文教育資訊網 - 主題介紹 ─ 彗星
交通大學曾耀寰教授新天文學導論

星等的標記

天際發光體的明暗程度通常會用星等來表示，最早古希臘天文學家希巴卡斯(Ἳππαρχος)制定的，他把自己編製的星表中的1022顆恆星按照亮度劃分為6個等級，最明亮的20顆星定為1等星，次亮的68顆星為二等星，直至最黯淡而肉眼剛可看到的為6等星。

1850年英國天文學家波克松(Norman Robert Pogson)發現1等星要比6等星亮100倍。根據這個關係，星等開始以定量方法訂定標準。首先將目視所及最黯淡的星光列為6等星，而星等相差1等，亮度相差100的0.2次方等於2.512倍。根據這種方式訂定的星等就不一定是整數，而且可以是0星等，也可以是負星等。像目視最亮的太陽就是-26.7星等、天狼星為-1.5星等、南門二為-0.1星等、織女星為+0.03星等，而非恆星的月亮滿月最亮時則有-12.6星等、金星最亮時有-4星等、木星最亮時有-2星等。

中文星名	英文星名	視星等	距離(光年)
水委一	Achernar	0.5	140
芻蒿增二	Mira	2.0	500
勾陳一(北極星)	Polaris	2.0	430
大陵五	Algol	2.1	93
畢宿五	Aldebaran	0.8	65
參宿七	Rigel	0.1	700
五車二	Capella	0.1	42
參宿四	Betelgeuse	0.4	500
老人星	Canopus	-0.7	310
天狼	Sirius	-1.5	8.6
北河二	Castor	1.6	52
南河三	Procyon	0.4	11
北河三	Pollux	1.1	34
軒轅十四	Regulus	1.3	77
角宿一	Spica	1.0	260
大角	Arcturus	-0.0	37
心宿二	Antares	1.0	500
織女	Vega	0.0	25
牛郎	Altair	0.8	17
天津四	Deneb	1.3	1800
北落師門	Fomalhaut	1.2	25

以上說明的星等是從地球上使用目視或望遠設備所看到的星體亮度，稱為『視星等』，實際上只相當於光學中的照度；而不同恆星與地球間的距離都不同，所以視星等並不能表示恆星本身的發光強度。 比較亮的星星有可能只是比其他星星較接近地球。

如果我們在清澈、晴朗、沒有月亮且無其他光害的夜晚，肉眼能觀察到的半個天空約3000顆星星，也就是說整個天球能被肉眼看到的星星約有6000顆。



為了瞭解恆星本身的發光強度，而不考慮他們和地球的遠近，天文學中另外定義了『絕對星等』。定義是假設星星是距離在地球10個秒差距(32.616光年，1秒差 = 3.2616光年)的地方，觀察這個恆星得到的亮度，確定它自身的發光強度，而得到的星等，稱為『絕對星等』。按照這個度量方法，天狼星為1.4星等、織女星為0.5星等、牛郎星為2.2星等、參宿四為-5.3星等、天津四為-7.2星等、而太陽為4.8星等。

中文星名	英文星名	絕對星等	距離(光年)
水委一	Achernar	-2.77	140
芻蒿增二	Mira	0.93	500
勾陳一(北極星)	Polaris	-3.64	430
大陵五	Algol	-0.15	93
畢宿五	Aldebaran	-0.63	65
參宿七	Rigel	-6.7	700
五車二	Capella	-0.1	42
參宿四	Betelgeuse	-5.3	500
老人星	Canopus	-5.53	310
天狼	Sirius	1.4	8.6
北河二	Castor	1.33	52
南河三	Procyon	2.7	11
北河三	Pollux	1.09	34
軒轅十四	Regulus	-0.52	77
角宿一	Spica	-3.55	260
大角	Arcturus	-0.38	37
心宿二	Antares	-5.29	500
織女	Vega	0.5	25
牛郎	Altair	2.2	17
天津四	Deneb	-7.2	1800
北落師門	Fomalhaut	2.03	25

因為行星、小行星、彗星等天體只能依靠反射恆星光芒才能看到，所以行星、小行星、彗星的絕對星等定義與上述說明並不相同。有興趣者可以看伊琉沙的星空小札 - 伊琉沙的星空中小行星絕對星等與直徑轉換這篇文章。

將天文台搬回家

安裝好Stellarium，就好像把天文台搬回家一樣，想要看哪一個星星，都可隨興調整，最妙的程式還會隨著時間的改變而逐漸呈現天際星體的運行狀態。Stellarium屬於通用公共授權(General Public License, GPL)的自由軟體，它運用3D繪圖來呈現設定時刻的真實星空。當運用Stellarium時，如同使用眼睛、雙筒望遠鏡或是小型天文望遠鏡望向天際所見的星空。

Stellarium也可以在個人電腦內使用，並依設定在電腦螢幕上將真實的星空模擬出來，非常適合天文教學或學習使用。像是國小四年級的月亮觀察與五年級的星星觀察，本軟體都可提供非常方便的學習平台。



在校教學時可以模擬當天晚上的夜空星象，不論當時天氣狀況，可以讓老師免去非常多資料整理時間。



學生在家觀察時，若因天候關係，也可以透過本軟體，直接觀察當天星象並予以記錄。



Stellarium內並有多重選項，比如說可以設定觀察的國家及都市、顯示星座連線、視野拉近或遠望、追蹤天體(持續將天體置於螢幕中央)等等，詳細的操作內容可以參考Stellariumwiki繁體中文使用手冊。