哈雷彗星

哈雷彗星大约每75至76年出现一次，是唯一已知从地球上，能持续以肉眼可见的的短周期彗星。不过大多数记录的出现（30次中有25次）发生在75至77年之间。它上一次出现在太阳系内部是在1986年，下一次出现将在2061年中。官方名称为“1P/哈雷”，也常被称为“哈雷彗星”，有时简称为“哈雷”。

哈雷彗星周期性重返内太阳系，至少自公元前240年起，全球天文学家已观测并记录到它。在中国、巴比伦、中世纪的欧洲都有这颗彗星出现的清楚记录，但是当时的观测者并不知道这是同一颗彗星的再出现。直到1705年，英国天文学家爱德蒙·哈雷才明白这些出现其实是同一颗彗星的再现。由于这项发现，这颗彗星遂以哈雷之名命名。

1986年3月，在其最近一次造访太阳系内部时，哈雷彗星成为首颗被太空船详细观测的彗星，欧洲太空总署的“乔托号（太空船）”任务提供了首批关于彗核结构及彗发和彗尾形成机制的观测数据。这些观测支持了几个长期以来关于彗星构造的假说，特别是弗雷德·惠普尔的“脏雪球”模型，正确预测哈雷是由挥发成分——如水、二氧化碳、氨和宇宙尘埃的混合物组成。

这些任务也提供了大幅改革与重组这些观念的数据；例如，现在已知哈雷的表面主要由含尘埃且非挥发性的物质组成，且只有极小部分是冰层。3月6日和9日，维加计划的两艘太空船维加1号与2号也造访了该彗星。它们最接近的距离是8,890公里（5,520英里）和8,030公里（4,990英里），提供了哈雷彗星的尺寸、形状、温度及表面特性资料。

## 轨道计算

哈雷彗星是第一颗被认定为周期彗星的彗星。直到文艺复兴时期，如亚里士多德所论述的，多数哲学家认定彗星的本质是地球大气中的一种扰动。第谷在1577年推翻这种想法，他以视差的测量显示彗星必须比月球更远。但许多人依然不相信彗星是绕着太阳运行，并且认为它们在太阳系内的路径是遵循直线行进的。1687年，艾萨克·牛顿发表了它的《自然哲学的数学原理》，介绍引力和运动的规律。虽然他怀疑在1680年和1681年相继出现的两颗彗星是掠过太阳之前和之后的彗星（1680年大彗星，后来发现他是正确的），但因为他对彗星的研究显然还未完成，因此未将彗星放入他的模型中。

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最终是牛顿的朋友，编辑兼出版人的爱德蒙·哈雷，在他1705年的《彗星天文学综述》中，利用牛顿的新定律计算了木星和土星对彗星轨道的引力效应，他整理出24颗彗星的观测清单，他计算出，1682年出现的第二颗彗星的轨道要素，几乎与1531年（由彼得鲁斯·阿皮亚努斯观测）及1607年（由约翰尼斯·开普勒观测）这两颗彗星的轨道元素相符。哈雷因此得出结论：这三颗彗星都是同一天体，约每76年回归一次，而这个周期后来被发现介于72至80年之间。在粗略估算行星引力对彗星的扰动后，他预测该彗星将于1758年回归。他于1682年9月亲自观测到在近日点附近的这颗彗星的，但他于1742年去世，未能见证预言的实现。

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尽管彗星直到1758年12月25日才由德国农夫兼业余天文学家约翰·乔治·帕利茨施（Johann Georg Palitzsch）观测到并绘制，哈雷对彗星回归的预言被证实正确。隔年初彗星变亮后，来自欧洲及其殖民地的其他观测者也向巴黎发送确认报告。在美洲，约翰·温斯洛普 (教育家)曾在哈佛大学演讲，解释彗星再现对牛顿力学及自然神学的影响。

牙买加天文学家弗朗西斯·威廉斯也独立认定彗星已回归，但他的观察并未传入欧洲。威廉斯委托制作的一幅独特肖像，展示了彗星回归对当时天文学家的影响。威廉斯的手放在牛顿《自然哲学的数学原理》第三版第521页上。目睹《自然哲学的数学原理》中包含预测彗星的程序。天空中的白色污点很可能是1759年3月哈雷彗星相对于星座的描绘，而挂在书本上方的绳索很可能代表彗星的轨道。2024年，利用X射线成像，画作中描绘了1759年彗星可见的星域。威廉斯很可能借由这幅肖像画以纪念他的观察。

因为木星和土星的吸引，导致延迟了618天，彗星直到1759年3月13日才通过其近日点。但由三位法国数学家亚历克西·克洛德·克莱罗、热罗姆·拉朗德，以及妮科尔-雷娜·勒波特组成的团队，在回归前计算此效应的误差为一个月（4月13日）。彗星的回归是首次确认有除行星外的天体被证明绕太阳运行。这也是牛顿物理学最早成功的测试之一，并明确展现了其解释力。这颗彗星于1759年由法国天文学家尼古拉-路易·德·拉卡伊（Nicolas-Louis de Lacaille）首次以哈雷之名命名。

有些学者提出，公元一世纪的美索不达米亚天文学家早已认定哈雷彗星是周期性的。此理论指出巴比伦塔木德卷阿加达，这指的是“一颗每70年出现一次，让船长犯错的星星”。也有人认为这段文字可能指的是亮度以60年周期摆荡的变星米拉。

1981年，研究人员试图根据17及18世纪的精确观测，透过数值积分计算哈雷过去的轨道，但由于当年哈雷接近地球，无法得出更早于837年的精确结果。因此必须使用古代中国的彗星观测来约束他们的计算。

## 轨道与起源

一世纪的犹太天文学家可能已经认为哈雷彗星会周期性出现。提出这理论是注意到在一篇犹太法典的短文中提到：“有一颗星隔70年出现一次，会使船长发生错误”。

## 哈雷彗星的纪录和联想

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最先和最完备的哈雷彗星纪录皆在中国；据朱文鑫考证：自秦始皇七年（前240年）至清宣统二年（1910年）共有29次记录，并符合计算结果。

在欧洲，哈雷彗星的纪录也十分详尽，最早的纪录在前11年，但哈雷彗星回归与其他彗星一样，被众多迷信的居民联想成稀罕的灾星，与灾祸联系在一起；1066年4月回归时，英国刚好遇着诺曼底公爵王朝前的侵略战争，当时居民见到彗星高挂的恐惧情况被绘在贝叶挂毯上留传后世。

### 1066年以前

- 前613年，《春秋》“秋七月，有星孛入于北斗”。
- 前240年，《史记·始皇本纪》“始皇七年，彗星先出东方，见北方；五月见西方，十六日”。
- 前164年后半，巴比伦的粘土板有记录。前163年5月12日 汉文帝后元二年己卯正月壬寅《汉书·天文志》“天欃夕出西南”。
- 前87年7月10日 汉昭帝始元二年《汉书·天文志》“孝昭始元中，汉宦者梁成恢及燕王候星者吴莫如，见蓬星出西方天市垣东门，行过河鼓，入营室中”
- 前12年10月，《新约圣经》有伯利恒之星的说法。前12年10月9日汉成帝元延元年 《汉书·五行志》“元延元年七月辛未，有星孛于东井，践五诸侯，出河戌北，率行轩辕太微，后六日度有余，晨出东方；十三日，夕见西方，犯次妃，锋炎再贯紫宫中；大火当后，达天河，除于后妃之域，南逝度，犯大角摄提，至天市而按节徐行，炎入市中，旬而后西去，五十六日与苍龙俱伏。”
- 66年2月20日汉明帝永平八年《后汉书·天文志》 “永平八年，六月壬午，长星出柳、张三十七度，犯轩辕，刺天船，凌太微，至上阶，凡现五十六日去柳。”
- 607年3月，日本书纪有记录。隋炀帝大业三年 607 3月18日 《隋书·天文志》

大业三年三月辛亥，长星见西方，竟天，干历奎、娄，至角、亢而没；至九月辛未，转见南方，亦竟天，又干角、亢，频扫太微、帝座，干犯列宿，唯不及参、井，经岁乃灭。

- 684年10月，日本书纪（天武12年）有记录。1493年，欧洲《纽伦堡编年史》编撰者使用的资料来源之一记录了这一事件，包含事件发生8个世纪后的图像。

《新唐书·天文志》记录唐武帝后光宅元年九月丁丑，有星如半月，见于西方。

- 837年3月22日，即唐文宗开成二年二月丙午。这是史上哈雷彗星距地球最近的一次，距离仅仅0.03天文单位（320万英里；510万公里）。彗星的尾巴在天空中伸展了90度，亮度达到-3等。中国、日本、德国、拜占庭帝国和中东的天文学家都记录下来这次回归。皇帝虔诚者路易观察到了这一现象，并致力于祈祷和忏悔，担心“王国发生变化及一位王子的死讯传开”。

《旧唐书·天文志》

二年二月丙午夜，彗出东方，长七尺余，在危初度，西指。戊申夜，危之西南，彗长七尺，芒耀愈猛，亦西指。癸丑夜，彗在危八度。庚申夜，在虚三度半。辛酉夜，彗长丈余，直西行，稍南指，在虚一度半。壬戌夜，彗长二丈，其广三尺，在女九度。癸亥夜，彗愈长广，在女四度。三月甲子朔，其夜，彗长五丈，岐分两尾，其一指氐，其一掩房，在斗十度。丙寅夜，彗长六丈，尾无岐，北指，在亢七度。文宗召司天监朱子容问星变之由，子容曰：“彗主兵旱，或破四夷，古之占书也。然天道悬远，唯陛下修政以抗之。”乃敕尚食，今后每日御食料分为十日。其夜彗长五丈，阔五尺，却西北行，东指。戊辰夜，彗长八丈有余，西北行，东指，在张十四度。诏天下放系囚，撤乐减膳，避正殿；先是，群臣拜章上徽号，宜并停。癸未夜，彗长三尺，出轩辕之右，东指，在张七度。

- 989年9月，日本和中国皆有记录。这一年日本永延三年改元为永祚元年。宋太宗端拱二年 989年9月3日 《宋史·天文志》

端拱二年七月戊子，有彗出东井、积水西，青白色，光芒渐长，晨见东北，旬日，夕见西北，历右摄提，凡三十日，至亢没。

### 1066年

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1066年，彗星在英国出现，并被认为是一种预兆：同年晚些时候，英国哈罗德二世在黑斯廷斯战役中阵亡，征服者威廉夺取王位。这颗彗星出现在贝叶挂毯上，并在标题中被描述为一颗恒星。该时期幸存的记载将其描述为金星大小的四倍，并且发出相当于月球四分之一的光芒。哈雷当时距离地球不到0.1个天文单位，亮度达到-1等。

### 1145年–1378年

- 1145年4月，日本天养二年改元为久安元年。宋高宗绍兴十五年 1145年4月18日 《宋史·天文志》

绍兴十五年四月戊寅，彗星见东方。丙申复见于参度。五月丁巳，化为客星，其色青白。壬戌留守张，至六月丁亥乃销。

- 1301年10月，中国的《元史》中皆有记载。元成宗大德五年 1301 10月27日 《元史·天文志》

大德五年八月庚辰，彗出东井二十四度四十分，如南河大星，色白，长五尺，直西北，后经文昌、斗魁，南扫太阳，又扫北斗、天机、紫微垣、三公、贯索，星长丈余，至天市垣，巴蜀之东，梁楚之南，宋星上，长盈尺，凡四十六日而灭。

### 1531年–1759年

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在《古鲁格兰特萨希卜》的锡克教经典中，该信仰的创始人古鲁那纳克提到1110安格时“升起的长星”，部分锡克学者认为这是指1531年出现的哈雷彗星。

哈雷的周期性返回自16世纪以来，哈雷的定期回归便受到科学研究。彼得鲁斯·阿皮亚努斯（Petrus Apianus）和吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗（Girolamo Fracastoro）描述了1531年彗星的造访，前者甚至在著作中附有图像。透过观测，阿皮安努斯证明彗星的尾巴总是指向远离太阳的方向。1531年至1682年间的三次出现纪录，被爱德蒙·哈雷注意到，使他得以预言其将再度出现。在哈雷与牛顿讨论他对运动定律的观点时，发生一个关键突破。牛顿也协助哈雷取得约翰·弗兰斯蒂德关于1682年出现的资料。透过研究1531年、1607年和1682年彗星的资料，他得出结论：这些彗星就是同一颗彗星，并于1696年发表了他的发现。他预测彗星将于1758年回归，并于1758年12月再次出现，并持续可见至1759年。

其中一个困难是要考虑彗星公转周期的变化，1531年至1607年间的周期比1607年至1682年间的周期长超过一年。牛顿曾推测这些延迟是由其他彗星的引力引起，但哈雷发现木星和土星会造成适当的延迟。随后数十年，更精细的数学研究持续进行，巴黎天文台尤为显著；哈雷的研究也为牛顿与开普勒的天体运动规则提供了推动。（另见轨道计算。）

### 1835年回归

1835 年，E. J. 库柏在爱尔兰马克里天文台使用口径为 340 毫米（13.3 英寸）的巴黎考乔瓦透镜望远镜绘制了哈雷彗星的草图。

F.W. Bessel也画了哈雷彗星的草图。1835年，天文学家在彗星出现期间观察到的喷流促使弗里德里希·威廉·贝塞尔认为蒸发物质的喷射力可能足以显著改变彗星的轨道。

世界各地的著名天文学家从1835 年8 月开始进行观测，其中包括多帕特天文台的斯特鲁维和好望角进行观测的约翰·赫歇尔爵士。在美国，耶鲁大学使用望远镜观测彗星。新的观测结果有助于证实这颗彗星的早期纪录，包括1456年和1378年的回归。

1835年8月31日，天文学家D. Olmstead和E. Loomis 在康乃狄克州耶鲁大学首次报告了这颗彗星。在加拿大纽芬兰和魁北克也都有彗星观测报告。1835年后期，来自各地的报道纷纷涌来，当时的加拿大报纸也经常对此进行报道。

天文摄影在1839年出现，因为摄影技术直到在1830年代才发明，故1835年回归没有拍摄记录。

哈雷彗星在1835年与1910年之间回归周期只有74.42 年，这是已知的最短回归周期之一，彗星在行星的影响下，回归周期曾长达79年。

### 1910年之回归

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直至1910年回归时，部分民众仍对哈雷彗星充满恐惧。当时经算出来的结果显示：过近日点后的哈雷彗星彗尾将扫过地球，有报纸故意夸大其恐怖性，称彗尾中有毒气会渗入大气层，并毒死地球上大部分人，正如科学家所预料的，这种情况并未发生。不过，哈雷彗星的光谱分析发现了彗星的彗尾中含有氰（一种毒气），这导致公众担心地球通过尾巴时会被氰毒化。不过，由于彗尾中的氰含量极少，扩散到大气层后并不足以毒死人。当时有些偏僻村落的人感到异常恐慌，报导称中欧和东欧甚至有人因此自杀。

这次回归开始，哈雷彗星有了照片和光谱纪录；是次回归最早在1909年9月11日被发现，当时彗星光度16等；1910年5月中旬直至月底的彗核亮度达2-3等，5月17日彗尾长达100度，往后更发展至140度之长。由于天文学家已预计5月20日地球经过哈雷彗星的彗尾（两者相距只有0.15 AU），这样引起包括气象学研究人员对环境的监测。这段时间拍下的彗头照片显示彗头复杂动荡的结构，并且有晕状和鸟冠状的光芒，5月24日彗核中心分为两个，各被抛物线状物包围；当年8月时为9等星，翌年1月时变为13～14等，那次回归最后观测纪录是1911年6月16日。

### 1986年之回归

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哈雷彗星1986年的回归是人类有史以来作对它所作的最详尽的一次观测，尽管这次回归它远远没有以往回归时那样的明亮。假如没有现代的观测与分析工具，这一次回归可能不被人们发现。

1982年10月16日美国帕洛马山天文台5米反射望远镜以CCD率先捕捉到回归途中的哈雷彗星，当时光度为24.2等，距离太阳11天文单位，即位于木星及土星之间，暂定名为1982I。

由于1910年观测时没有计划，当时各天文台观测方法和仪器上没有互相连系，故没有良好成果。为更有效协调全球观测网络，世界各天文台和天文爱好者之间联合观测。以美国喷气推进实验室为中心，由美国太空总署赞助，并经国际天文联会由22位天文学家组成委员会于1982年8月16日在希腊举行的国际天文学联合会第18次全体会议上正式成立“国际哈雷彗星观测计划”（International Halley Watch，IHW）。计划有统一的观测原则，出版规范观测资料和方法，也考虑资料整理，因此使比较研究更容易。此计划由1983年10月中旬开始直至1987年末，不间断的对哈雷彗星观测。

为了观察哈雷彗星，当时参加这场国际哈雷彗星观测计划的国家所属太空中心中，美国国家太空总署、前苏联太空局、欧洲太空总署以及日本宇宙空间研究所发射了七架宇宙探查器，其中由美国发射的ICE、欧洲发射的乔托号、日本发射的先驱号和彗星号以及前苏联发射的维加一号和二号，在天文迷中普遍被称作“哈雷舰队”。

1991年2月，南欧天文台以1.54米丹麦望远镜观测到哈雷彗星的亮度突然从25等增亮至21.5等，并冒出20角秒（约20万公里）的彗发，这可能是受到一颗小行星的撞击或者太阳耀斑的激波激发所致。

1986年3月18日，时年84岁的日本天皇裕仁在东京通过望远镜观测了哈雷彗星。裕仁上一次看见它时，仅有8岁。

### 21世纪的观测

在20世纪最后一次在拍摄中发现哈雷彗星为1994年1月10日，以智利的3.58米新技术望远镜（New Technology Telescope）观测。2003年3月6日，天文学家以南欧天文台三座8.2米VLT望远镜在长蛇座头部再次拍到它（81张照片，共计九小时曝光），距地球27.26 AU（40.8亿公里），光度28.2等；天文学家相信：以现时观测技术，即使它在2023年过远日点（35.3 AU）还要暗2.5倍之下，也可拍到其影像。

### 2061年之回归

哈雷彗星的下一次通过近日点发生在2061年7月28日，与1985-1986年回归相比，这次观测位置更好，因为彗星将与地球位于太阳系同一侧。届时哈雷彗星最接近地球将是近日点后一天。预计当时亮度为视星等−0.3等，相较之下1986年亮度为仅为视星等2.1等。2060年9月9日，哈雷彗星将经过木星0.98 AU（147,000,000公里）范围内，然后在2061年8月20日经过金星0.0543 AU（8,120,000公里）范围内。

### 2134年之回归

哈雷彗星将于2134年3月27日抵达近日点。2134年5月7日，哈雷彗星将经过地球附近，距离0.092 天文单位（13,800,000 公里）。届时视星等预计为-2.0等。

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## 参考文章、书目

- 《1680年的大彗星及约翰･佛莱始迪度》作者南政次，‘天文通讯’第34巻207号（1986年）台北市立圆山天文台出版
- 《哈雷彗星观测手册》王德昌等编著，紫金山天文台编辑，四川科学技术出版社1985年10月初版。书号：13298.58
- 《天文考古录》P.59─80，朱文鑫著，商务印书馆1933年1月初版
- 《International Halley Watch Amateur Observers' Manual for Scientific Comet Studies

, Sky Publishing Corporation（November 1, 1983）, ISBN 978-0-933346-40-6

## 外部链接

- Halley's nucleus by Giotto spacecraft
- cometography.com
- seds.org
- Orbital simulation from JPL (Java) / Ephemeris
- Donald Yeomans, "Great Comets in History"
- A brief history of Halley's Comet（Ian Ridpath）
- Halley's Comet,12 BC

## 基本资料

- 日语原文：1P/哈雷
- 发现者：爱德蒙·哈雷、辨识出其周期性
- 发现日：1758年12月25日、（首次预测回归）
- 临时编号：各种 （参见 回归）
- 历元：2061年8月4日（JD 2474040.5）
- 观测弧：2,243 年
- earliest_precovery_date：公元前240年五月
- 观测次数：8,518
- 近日点：0.59278 AU
- 远日点：35.14 AU
- 半长轴：17.737 AU
- 离心率：0.96658
- 周期：74.7年
- 轨道倾角：161.96°
- 升交点黄经：59.396°
- 近心点角：112.05°
- 期望值：0.07323°
- 蒂塞朗参数：–0.598
- 与地球轨道相交：0.075 au
- 与木星轨道相交：0.783 au
- 彗核尺寸：14.42km （乔托号）、15.3km (维加)
- escape_velocity：~0.002 km/s
- mean_diameter：11km
- 自转周期：2.2 日（52.8小时）
- 彗核反照率：0.04
- 质量：2.2×10^14kg
- 彗星整体星等：5.5
- 彗核星等：13.6
- 震级：2.1、(1986 apparition)
- 历次近日点：1986年2月8日
- 下次近日点：2061年7月28日