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- 彗尾形成因素 - |
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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。 |
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