彗星发光的原因

彗星在可见光、紫外、红外和射电波段都有辐射，这些辐射带来了彗星的许多信息。然而，这些辐射是怎样产生的呢？这无疑是很有科学意义的重要问题。

以前对彗星发光的原因是不清楚的，有过各种各样的错误说法。有了光谱分析以后，这一问题才基本上得到了解决。原来彗星的发光都直接间接地来自太阳辐射。

彗星的光谱的主要特征是连续光谱背景上叠加一些亮的发射谱线或谱带，这说明彗星的发光厚因可分两类。在连续光谱中还带有太阳光谱存在的吸收线（所谓夫琅和费线），这表示它来自反射的太阳光。彗星反射太阻光的可能机制有4种：固体彗核的漫散射、分子的散射、固体小尘粒的散射和自由电子的散射。根据连续光谱观测及其他观测资料，说明连续光谱主要以固体小尘粒的散射为主。如前所述，尘粒在远红外也有连续的热发射以及10～18微米的发射特征。此外，冰颗粒反射和散射太阳光也产生连续光谱。彗头的连续光谱比彗尾强，而且近彗核部分更强。但是由于彗核很小并被尘粒和冰粒包围，实际上很难得到真彗核的光谱。

彗星光谱的发射线或发射带才真正代表彗星物质本身在发光，是彗星物质发出的辐射。如前所述，各种分子、离子和原子都有其特定的能级，它们具有的能级只能按一定的规律跳跃或变化，称为“跃迁”。分子和原子一般都力求处于低能级状态（称为“基态”），当它们从外界获得一定能量时，才跃迁到高能级状态（称为“激发态”），这种过程称为受激发。受激发后的分子、离子或原子会从激发态跃迁到基态，从而产生一些特征发射线或发射带，我们正是从这些来认证彗星的化学组成的。

彗星的分子、离子和原子是如何得到能量而受激发的，或者说，激发的机制是什么？激发的机制可能不只一种，而最可能的机制是太阳辐射的“荧光激发”，即彗星的分子、离子和原子吸收太阳辐射，然后又发出辐射。这是史瓦西和克隆于1911年首先提出来的。詹斯特拉在1929年证明荧光机制完全可以解释大多数彗星的光谱发射线和发射带，而且吸收和再发射的波长是相同的，即所谓“共振荧光”。由这种机制算出的发射带内的强度分布与观测结果较符合。然而，由于太阳光谱有吸收线，彗星相对于太阳有运动及分子相对于彗核的运动及碰撞，实际情况很是复杂，往往和实验室的结果不同。另外，电子碰撞和太阳辐射电离也会产生激发作用，但对这尚无定论。

现在对彗星发光的原因只是初步的了解；而实际情况要复杂得多，各个彗星的发光和光谱也不尽相同。有几颗彗星，甚至只有连续光谱而没有发射线和发射带。例如，霍姆斯彗星在1982年距太阳2.7天文单位时，彗头和彗尾在可见区和紫外区都只有连续光谱；威尔逊-哈林顿彗星（1952Ⅰ）在离太阳小于1个天文单位时，也只有很强的连续光谱而没有发射带；巴德彗星（1955Ⅵ）和施瓦斯曼-瓦赫曼彗星只有完全类似太阳的连续光谱。这类彗星常叫做“尘埃彗星”。另外，有些彗星。例如恩克彗星，伯恩海姆彗星（1960Ⅱ）只有发射光谱而没有连续光谱，这叫做“气体彗星”。大多数彗星是处于两者之间，根据它们的连续光谱或发射光谱哪一个占优势而分别称为“富尘彗星”或“富气彗星”，这种分法也只是个大概。