彗星为什么会有尾巴?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/25 03:22:05
彗星为什么会有尾巴?
彗星为什么会有尾巴?
彗星为什么会有尾巴?
究竟彗尾是怎样形成呢?17世纪时,牛顿提出机械理论,假设彗尾是由物质构造来说明它的形状,认为彗尾是由于光的斥力作用,以致彗头流出物质而形成.之后有不少科学家如奥耳贝斯（Olbers）、白塞耳（Bessel）、巴蒲（Pape）及温内克（Winnecke）都研究太阳斥力与彗星的问题.直到理论物理进一步发展,才发现一种由太阳光施于彗星的作用,就是太阳辐射压力.
原来太阳辐射（包括可见光和其他电磁波）照射在物体上面,其入射方向会产生一种压力；这压力按光的强度增加,并与物体垂直于光的面积成正比.这个压力对于普通大小的物体是微不足道的.一个完全反光的物体放在大气以外的日光下,其1平方米的面积所随的辐射压力有0.001克；而对于完全吸光的物体,这数字还要减半,可见这力的薄弱.但对于极其微小的物体如尘粒、气体分子等,辐射压力就会特别明显,比起太阳的另一作用力——万有引力还要强.太阳的万有引力与日光斥力恰巧相反,但两种作用力皆与距离的平方成反比.对于一般的物体,太阳引力占尽优势.可是对极微细的粒子,太阳斥力的作用为何竟凌驾太阳的吸力呢?
如要解释这点,我们可利用物体下坠的情况作比喻：两件物体的表面积不同,所随的空气阻力便不同,表面积愈大,所受阻力愈大,下坠之势愈慢.辐射压力对微小粒子的作用,与此类似,因为质粒愈小,表面积对于其重量便愈大.举例说明,假设一正方形物体,体积为1立方厘米,质量1克,表面积则是6平方厘米；如从中切开,分成两个相同的长方体,则质量每个是0.5克,而每个长方体的表面积则为4平方厘米,两个长方体的表面积总和为8平方厘米,比本来的整体表面积相对量就愈来愈大,因此微小粒子的表面积相对质量面言就很大,所随的斥力就极显著：只要质点的直径等于1微米,太阳斥力与引力便得到均势；质点再小一点,太阳斥力便大于引力.因此,太阳辐射压力就成为推斥彗星的一种作用力.
自发现太阳辐射对彗星的推斥力后,不少科学家都应用太阳辐射压力来解释彗尾,可惜结果并不圆满,他们不能解释何以Ⅰ型彗尾的加速度那么高.引起这个问题的就是1980年出现的莫尔豪斯彗星（Morechouse’s Comet）,它竟抛射出速度达每秒30千米的物质,此点并不能应用太阳辐射压力来解释.直至发现了太阳风（solar wind）才找到合理的答案.
何谓太阳风呢?根据火箭及人造卫星的探测,发现太阳除不断发出光与无线电波等辐射外,还抛出大量的带电微粒.这些微粒包括由太阳大耀斑区抛出的快速微粒流、太阳碰区抛出的慢速微粒流及由日冕向太阳四周膨胀的等离子体,它们统称微粒辐射.由于太阳作用于日冕气体上的吸引力不能平衡微粒辐射的压力,因此日冕不可能处于静止的状态,而是稳定地向外膨胀.热电离气体粒子不断地从太阳向外流出,形成太阳四周释出的连续微粒流.由于微粒流好像是从太阳不停地向外吹出的风,所以称为太阳风.太阳风的平均速度是每秒300～500千米,对彗星造成强大的推斥力,而彗尾的高加速度亦得以解释.太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力,故此彗尾要接近太阳时才出现,但却永远背向太阳