27年來最適合中國寶寶體質(zhì)的大彗星要來了？︱C/2023 A3前瞻

在全球范圍內(nèi)，2024年最值得期待的天象大概是4月8日的日全食，但很可惜中國境內(nèi)無緣這一輪黑太陽。要說今年的天象中有哪個(gè)最值得我們中國寶寶們期待，那就必須得聊一顆與中國有關(guān)的彗星——C/2023 A3紫金山-阿特拉斯彗星。

看到彗星的名字里有「紫金山」三個(gè)字，想必大家很快就反應(yīng)過來為何說這顆彗星與中國有關(guān)。目前彗星的命名是以發(fā)現(xiàn)者或機(jī)構(gòu)冠名，這顆彗星的發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)分別為中國紫金山天文臺(tái)與小行星對(duì)地撞擊終末預(yù)警系統(tǒng)（ATLAS）。2023年1月9日紫金山天文臺(tái)盱眙觀測(cè)站向小行星中心上報(bào)，臺(tái)站的1.2米近地天體望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一顆新天體。

紫金山天文臺(tái)盱眙觀測(cè)站1.2米近地天體望遠(yuǎn)鏡丨紫金山天文臺(tái)

新天體最初按小行星上報(bào)，隨后進(jìn)入近地天體的待確認(rèn)名單，1月30日時(shí)一度因?yàn)闆]有后續(xù)觀測(cè)報(bào)告被除名，標(biāo)記為失蹤。直到2月22日小行星對(duì)地撞擊終末預(yù)警系統(tǒng)位于南非薩瑟蘭觀測(cè)站的0.5米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)一顆新天體，并注意到天體有彗星特征，按彗星上報(bào)小行星中心。后續(xù)的軌道計(jì)算將前后相隔一個(gè)多月的兩份報(bào)告聯(lián)系了起來——它們描述的其實(shí)是同一顆天體。[1]

小行星對(duì)地撞擊終末預(yù)警系統(tǒng)（ATLAS）南非Sutherland觀測(cè)站 0.5米望遠(yuǎn)鏡丨SAAO

簡單而言，紫金山天文臺(tái)首先報(bào)告了新天體，而小行星對(duì)地撞擊終末預(yù)警系統(tǒng)確認(rèn)了天體是彗星，所以兩者都在彗星名字中占有一席之地，按時(shí)間順序紫金山在前，阿特拉斯在后，彗星按最早的報(bào)告時(shí)間編號(hào)為C/2023 A3，即2023年1月上半月發(fā)現(xiàn)的第三顆彗星。

近地天體望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到C/2023 A3的圖像丨紫金山天文臺(tái)

紫金山-阿特拉斯彗星發(fā)現(xiàn)時(shí)距離太陽約7.7天文單位，亮度約19等。在宇宙空間運(yùn)行近一年后，目前彗星已經(jīng)越過木星軌道，距離太陽約4天文單位，亮度約14等，位于天秤座。

按照現(xiàn)有預(yù)報(bào)，到今年7月中旬時(shí)，彗星將會(huì)飛越火星軌道，8月中下旬開始亮度增至肉眼可見的水平（6等），9月中旬亮度超過北極星。9月下旬開始可以嘗試在日出前的晨光中尋找彗星的身影，此時(shí)彗星亮度已接近1等并逐日增亮。9月27日彗星過近日點(diǎn)，此時(shí)彗星距離太陽不到0.4天文單位，與水星的軌道半長軸（0.387天文單位）相仿，亮度約0等。以廣州為例，彗星將在日出前約1小時(shí)升起，位于東偏南的低空。

9月下旬日出前彗星的位置丨Stellarium模擬

過近日點(diǎn)后，紫金山-阿特拉斯彗星會(huì)正好經(jīng)過太陽和地球連線附近的宇宙空間，此時(shí)太陽就像彗星背后的一盞燈，而剛剛近距離接受完太陽「炙烤」的彗星周圍布滿塵埃，兩者疊加之下會(huì)讓一種神奇的物理學(xué)buff出現(xiàn)在彗星身上，讓它變得更亮。這種buff名為「前向散射」，大霧天遠(yuǎn)處路燈周圍的一圈光暈就是前向散射作用的結(jié)果。在前向散射的加持下彗星亮度可能會(huì)短暫提升至-4等，相當(dāng)于金星的亮度。不過壞消息是當(dāng)前向散射作用越明顯，彗星與太陽的角距離會(huì)越小，這反而增加了觀測(cè)難度。

按照預(yù)報(bào)，前向散射作用在10月上旬最為明顯丨astro.vanbuitenen.nl

10月12日彗星過近地點(diǎn)，距離地球不到0.5天文單位（約7000萬千米），此時(shí)彗星逐漸遠(yuǎn)離陽光干擾，在日落后的西方天空現(xiàn)身，亮度在大約一周內(nèi)可以保持在2等以上，同時(shí)地平高度逐日抬高，觀測(cè)難度降低。11月初彗星亮度降至4等，11月中旬后肉眼不可見。-

10月下旬-11月上旬日落后彗星的位置丨Stellarium模擬

本文標(biāo)題似乎會(huì)拉高大家對(duì)紫金山-阿特拉斯彗星的期望，不過從上述的前瞻來看，彗星的確會(huì)有不錯(cuò)的預(yù)期表現(xiàn)，而且與過去30年間的明亮彗星對(duì)比，它也絲毫不遜色。

過去30年間比北極星亮的彗星，紫金山-阿特拉斯彗星的數(shù)據(jù)為估計(jì)值，僅供參考

絕大部分彗星榜單習(xí)慣按彗星的峰值亮度排序，但峰值亮度這個(gè)指標(biāo)其實(shí)頗具欺騙性。對(duì)于普通恒星來說亮度越高越方便在星空中辨認(rèn)，而彗星的亮度受到多種因素影響（與太陽距離，與地球距離，自身性質(zhì)變化等），亮度并不恒定且變化幅度極大，而且到達(dá)峰值亮度的彗星往往與太陽的角距離較小，不易觀測(cè)。簡單來說，一顆彗星峰值亮度越高，不意味著我們就可以更容易在天空中發(fā)現(xiàn)它。與其關(guān)注峰值亮度，不如留意彗星維持一定亮度的時(shí)間。

于是在上面的表格中我引入了一個(gè)可以反映彗星亮度維持能力的指標(biāo)，即「高光時(shí)間」：彗星維持在某一亮度范圍的時(shí)間。這里我選擇了彗星比北極星亮的時(shí)間，北極星勾陳一是一顆典型的2等星，比北極星亮，意味著即便是在城市當(dāng)中也有機(jī)會(huì)不借助觀測(cè)設(shè)備看到它。當(dāng)然高光時(shí)間這一指標(biāo)不可避免地包括了彗星明亮但過于接近太陽的時(shí)間，這些時(shí)候想在地面觀測(cè)彗星顯然難度極大。所以想要知道一顆彗星是否易于觀測(cè)，除了關(guān)注高光時(shí)間，還應(yīng)留意彗星的近日點(diǎn)，近日點(diǎn)越遠(yuǎn)，彗星就能更早一步遠(yuǎn)離太陽光的干擾[2]。

綜合高光時(shí)間長短與近日點(diǎn)遠(yuǎn)近，我們可以將過去30年的明亮彗星按肉眼觀測(cè)門檻從易到難大致排個(gè)序。

過去30年明亮彗星的肉眼觀測(cè)門檻，T0級(jí)最易觀測(cè)，T3級(jí)最難觀測(cè)

總體而言，彗星近日點(diǎn)越遠(yuǎn)，高光時(shí)間越長，就越容易觀測(cè)，等級(jí)也越高。唯一一顆T0級(jí)的海爾-波普彗星不僅是過去三十年最壯觀的彗星，縱觀整個(gè)人類彗星觀測(cè)史大概也是屈指可數(shù)。彗星有著接近地球軌道半徑的近日點(diǎn)，同時(shí)高光時(shí)間長達(dá)5個(gè)月，這個(gè)成績?cè)诮F(xiàn)代彗星觀測(cè)史中獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

海爾波普彗星丨Wikipedia

與T0級(jí)相比，T1級(jí)的兩顆彗星在近日點(diǎn)和高光時(shí)間上都要略遜一籌：近日點(diǎn)均在0.2天文單位附近，高光時(shí)間大于1個(gè)月，高光時(shí)間上雖然不能和T0級(jí)彗星相比，但明顯優(yōu)于T2級(jí)彗星。兩顆T1級(jí)彗星之間倒是不好分高低，算分庭抗禮——百武二號(hào)彗星最亮?xí)r在北半球閃耀，而麥克諾特彗星則基本是南半球的專屬。

麥克諾特彗星丨Wikipedia

百武二號(hào)彗星丨Wikipedia

T2級(jí)的兩顆彗星近日點(diǎn)都在0.3天文單位上下，略遠(yuǎn)于T1級(jí)的兩顆彗星，但高光時(shí)間只有T1級(jí)彗星的一半，綜合下來的觀測(cè)門檻還是會(huì)更高一些。另外回顧2020年新智彗星的照片，大部分拍攝于2023年7月14日至23日，此時(shí)彗星亮度在2-3等之間，實(shí)際上已經(jīng)過了彗星的高光時(shí)間，雖然照片中的彗星十分出彩，但肉眼觀測(cè)的效果并不盡如人意。

新智彗星丨Wikipedia

泛星彗星丨Wikipedia

T3級(jí)彗星不論是近日點(diǎn)數(shù)值還是高光時(shí)間在幾顆明亮彗星中都是墊底的水平：離太陽過近，同時(shí)高光時(shí)間短（均在10天以內(nèi)）。三顆彗星中最極端的要數(shù)洛夫喬伊彗星，雖然按照Stellarium的數(shù)據(jù)彗星峰值亮度達(dá)到了-7等，但這是用近日點(diǎn)僅0.006天文單位換來的，而且高光時(shí)間只有5天，結(jié)果就是地面上幾乎沒辦法用肉眼觀測(cè)這一時(shí)期的彗星全貌[3]，洛夫喬伊彗星最經(jīng)典的一張「全身照」出自國際空間站的宇航員之手。

洛夫喬伊彗星丨Wikipedia

聊了那么多，大家最關(guān)心的肯定還是紫金山-阿特拉斯彗星的肉眼觀測(cè)門檻是不是足夠友好。如果彗星正常發(fā)揮[4]，彗星在過近日點(diǎn)前后有共計(jì)至少半個(gè)月實(shí)打?qū)嵉目捎^測(cè)高光時(shí)間[5]。即便拋開還不能確定的高光時(shí)間，紫金山-阿特拉斯彗星至少在近日點(diǎn)這個(gè)硬指標(biāo)上優(yōu)于新智彗星、泛星彗星以及兩顆T1級(jí)彗星，保守估計(jì)彗星的肉眼觀測(cè)門檻介于T1級(jí)與T2級(jí)之間。T1級(jí)的百武二號(hào)彗星回歸時(shí)間（1996年）早于海爾-波普彗星，麥克諾特彗星又是南半球?qū)馘缧牵@樣看紫金山-阿特拉斯彗星有望成為海爾-波普彗星之后最適合在北半球肉眼觀測(cè)的彗星。

無論如何，紫金山-阿特拉斯彗星都是一顆值得我們?cè)?024年持續(xù)關(guān)注的彗星。

參考&拓展

[1]http://www.cbat.eps.harvard.edu/iau/cbet/005200/CBET005228.txt

[2]嚴(yán)格來說還要考慮彗星軌道偏心率，但明亮彗星的軌道往往偏心率極大，相互差別不影響原文結(jié)論

[3]不過洛夫喬伊彗星有極長的彗尾，日落后可朝向西方低空拍攝彗尾

[4]指實(shí)際表現(xiàn)與現(xiàn)有預(yù)報(bào)差別不大

[5]刨除了距離太陽過近的不可觀測(cè)高光時(shí)間

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