哈雷彗星与深度撞击任务
深度撞击
2005年8月31日
就在7月4日，人们得知“深度撞击”探测器成功释放了一个重达410公斤的铜质撞击器，该撞击器与1867年4月由马赛天文学家E.W.坦普尔用肉眼发现的坦普尔1号彗星发生了碰撞。
这颗彗星的公转周期为5.5年，其轨道位于火星与木星之间。它的最大直径估计为6公里。因此，美国国家航空航天局（NASA）发射了一颗探测器，其目标是通过撞击一颗彗星，来尝试了解彗星的组成和内部结构。
以下是它们的轨道：
坦普尔1号彗星的轨道位于火星与木星之间。在靠近太阳的位置，可以观察到水星轨道的非圆形特征，非常明显。在棕色轨道的上方，是探测器发射时彗星所处的位置。蓝色圆形轨道是地球的轨道。在上方，是探测器发射时地球所处的位置。六个月后（即地球绕太阳半圈之后），发生撞击。请测量在相同时间段内彗星与探测器所走过的曲线距离。彗星的运动速度更快。
关于撞击轨迹的细节，请访问以下网址：
http://deepimpact.umd.edu/amateur/where_is.shtml
您将看到一段非常精美的动画。
首先，您会看到两个按钮，可用来切换观察视角。通过这些视角，您会发现彗星的轨道相对于黄道面有较大的倾斜角度。
正是这种倾斜轨道使它得以幸存。彗星有多种类型。一些被称为“非周期性彗星”的天体，仅在太阳系中作一次短暂的旅行，之后便再无踪迹。实际上，我们对这个巨大的“彗星云”——据信位于太阳系之外很远的地方——的结构知之甚少。它的起源是什么？在太阳系形成初期，行星正在形成，此时发生了多种机制。最易理解的是“同类相食”——一个小天体与一个大天体发生正面碰撞，后者将前者吞噬并融入自身。另一种机制是“引力弹弓效应”。从数学角度讲，这是一种“相遇”（英文“encounter”，源自气体动理论）。原始太阳系是“碰撞性”的。这些碰撞趋向于形成麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布，适用于所有天体群体。这是一个“多群体”系统。每个群体都趋向于达到热力学平衡。当两种气体处于热力学平衡状态时（例如太阳的等离子体），不同群体的平均动能相等，而它们的速度与质量成反比。以氢等离子体为例，电子质量仅为氢原子核的1/1850。因此，电子的热运动速度是氢离子的√1850倍，即约43倍。
一个由“重粒子”和“轻粒子”组成的混合系统，会倾向于加速轻粒子（即“脏水蒸气团块”或“脏冰团块”，它们将形成原始彗星）。因此，太阳系将大量小天体抛射出去。其中一些获得了逃逸太阳引力的速度，最终消失在星际空间；另一些则留在了我们“大郊区”。由于这些“相遇”是双向的（但总体上加速了小天体），因此存在一种“负引力弹弓效应”，使麦克斯韦-玻尔兹曼分布向低速方向扩展。许多小天体因此被减速，例如坠入太阳，或撞击类地行星，比如我们的地球，可能成为海洋的一部分。
坦普尔1号彗星的命运处于中间状态。它获得了与行星相近的速度，但幸运的是，它被置于一个倾斜的轨道上，从而降低了与更重行星发生危险碰撞的风险，否则其轨道将不可避免地被改变。事实上，自该彗星被发现以来，其轨道已发生轻微变化。可通过Google查阅历史数据。为什么它的喷发比哈雷彗星少？这是个好问题。我们对喷发机制知之甚少，同样，对彗星内部结构也知之甚少。
实际上，我们的地球也在喷发，这种现象称为火山活动。我们知道，潮汐效应会加剧这一过程（例如木星对它的卫星伊欧的强烈作用，使其内部不断被“揉捏”）。如果伊欧与木星同步自转（即始终以同一面朝向木星），就不会有如此剧烈的火山活动。此外，伊欧距离木星非常近。
也许彗星的喷发活动与其自转周期有关。一颗自转的彗星，会更易受到行星近距离带来的潮汐效应影响。事实上，我们观察到彗星在进入木星轨道以内时开始喷发。这是因为它接收到的太阳辐射更多吗？如果是单纯的表面升华，那么是的；但如果是来自内部的喷发，则不一定。事实上，当“乔托号”探测器接近哈雷彗星时，我们清楚地看到喷发源的存在。因此，彗星进入太阳系后重新活跃，可能与它自身被潮汐效应“揉捏”有关，而这种效应在彗星自转时会更加剧烈。我们是否测量过这些自转周期？
从这个角度看，坦普尔1号可能是一个相对不活跃的天体，因为它自转缓慢，对潮汐效应不敏感，因而无法触发类似伊欧火山喷发或彗星气体喷发的活动。您可以问问布拉西克（Brahic）他对这个问题的看法。天体物理学本应是他的专长领域。
您可自由选择观察不同天体的位置。首先，这是探测器“深度撞击”进入轨道后，接近坦普尔1号彗星的场景。您会注意到撞击发生的日期：7月4日。美国人喜欢用这种方式标记他们的太空成就，彰显他们对探测器轨道控制的精准掌握。这一天恰好是他们独立日，绝非巧合。
仔细观察动画可发现，坦普尔1号实际上比探测器转得更快，正在追上探测器。实际上，是彗星撞击了探测器，而非相反。但这并不重要。接下来是两个月后的情景。彗星即将撞击探测器，或更准确地说，撞击从彗星上分离出的撞击器。
这是撞击前5分钟拍摄的彗星图像：
彗星。撞击前5分钟拍摄的图像。
探测器与撞击器