哈雷彗星

哈雷彗星(編號：1P/Halley)是人類所記錄的第一顆周期彗星，也是人們研究最仔細的彗星。但是，哈雷彗星是哈雷首先發現的嗎？它繞太陽一圈約需要76年，大部份的人們一生只能看到它一次，真的是這樣嗎？彗尾氣體的有毒成份會造成地球上的生物大滅絕嗎？在回答這些問題之前，先提供一些哈雷彗星的基本數據。

哈雷彗星平均需要76年繞太陽一圈，軌道長度約115億公里。不過由於這段旅程十分漫長，干擾的因素很多，相連兩次的迴歸間隔長度可能會相差至好幾年。實際測量兩次通過近日點的時間，其最短的迴歸間隔為74.4年，由西元1835年11月至1910年4月，而最長的間隔是79.25年，從西元451年6月至530年9月。

在最遙遠的位置(遠日點)，彗星距太陽53億公里，約在海王星軌道之外。在最接近的位置(近日點)，彗星距太陽僅8800萬公里，在金星和水星軌道之間飛掠而過。按照行星運動定律，彗星離太陽最遠時移動最慢，每小時速度3280公里，而在最接近太陽時移動最快，每小時速度高達19.6萬公里。(依每次迴歸時在軌道運行的確切位置而略有不同)。不過有一件事是不用操心的：哈雷彗星不會碰撞上地球，或任何其它星球。以哈雷彗星目前的軌道來看，其最接近地球時還有1千萬公里之遙。

哈雷彗星重要元件參數

元件	數值	單位
離心率	0.9671429084
半主軸	17.83414429	天文單位
近日點距離	0.5859781115	天文單位
軌道傾角	162.2626905	度
升交點黃經	58.420080976	度
近心點角	111.33248510	度
平均近點角	38.38426447	度
上次通過近日點	2446467.3953170 (1996年2月5日)	儒略曆
周期	75.32 27509.12907	年 日
平均速度	0.013086564792	度/日
遠日點距離	35.082310473	天文單位

彗星的傳說

明亮的彗星懸於天際是令人感到敬畏的奇景。最壯麗的彗星顯現的光輝形似一簇棉花或羊毛，綿長飛揚的尾巴游絲橫劃過天空，你伸出手掌也不能遮住它們。它們和流星不同，流星是令人驚艷的一道閃光，在美麗的夜空中瞬時閃逝。彗星則是安詳的懸停在那裡，襯托著背景繁星，像一個手指諄諄教誨著底下的地球居民。彗星尾巴的流紋則給人們一種虛幻印象，它似乎正朝著相反方向快速前進。但在現實中，它相對於背景繁星的移動是肉眼無法查覺的，除非你連續觀察數個小時，甚至是數個晚上。

彗星可能看起來像是一個預兆，即使到了現代，還有許多人們如此認為，你無須為此感到奇怪。羅馬占星家馬尼利烏斯在2000年前寫了一段話，總結了當時普遍的看法：「天不惜人，正向地球發送大滅絕的令牌。」在他的彗星疫疾名單中包括了：作物枯萎、瘟疫、戰爭、暴動、甚至家庭糾紛。總之，任何事情都可能歸咎於彗星，通常也一定會歸咎於彗星。

類似的看法在遠東地區也流傳很廣，那裡的彗星被稱為「掃把星」。從公元前168年的中國陵墓裡，考古學家發現了一套絲綢繪畫，上面描述了各種形式的彗尾和它們所預示的事件，包括戰爭、飢荒和死亡，等於是一套彗星身份辨視系統。

不是每個人都採取了完全悲觀的看法。西元77年，羅馬作家老普林尼在他的「自然史」書中，賦於彗星不同的解釋。他的版本是：「如果它的形狀有如一對長笛，它預示著音樂藝術；在每個星座的私密處，它預示著不道德；與某些特定恆星相連，它預示著男子的天才和復甦的學習；在北部的頭或南部的蛇時(即天龍座和巨蛇座)，它帶來中毒。」

在西方，對彗星的看法可一直追溯至2000多年前的希臘哲學家亞里士多德，他在西元前四世紀時宣稱彗星純粹是一種大氣現象。在亞里士多德的宇宙觀裡，地球是固定在宇宙的中心，所有天體 – 太陽、月亮、行星、恆星 – 都是鑲嵌在一個純水晶的球體上圍繞著地球旋轉。違反天堂完美的任何東西都是不被允許的，因此，任何臨時性的污點，例如彗星，都不得上天堂，只能被設定到大氣之中。根據亞里士多德，彗星是由氣體上升到上層大氣後著火產生，點燃它的火花顯然是由環繞地球運行的天體所產生的。如果氣體燃燒迅速，它們產生的突然閃光就是流星。如果它們緩慢燒毀，就會產生彗星。

在西元二世紀，希臘天文學家托勒密在他的「四書」中提出，彗星包含了你在做出詳細預測時所需要的一切資訊，只要你知道如何正確的閱讀這些徵象：「依據它的頭部出現黃道十二宮的位置、以及它的尾部所指的方向等，它們表明在那些地區將會出現不幸；依據它的頭部的不同形式，它們表明將會發生的不幸事件種類以及災害等級；依據它持續的時間，可以預測不幸事件將持續的期間；由它與太陽相對位置，可預測不幸事件將會在何時開始。」類似的說法持續至中世紀，這種信念即使在今天也還沒有完全熄滅。

但在所有的古代作家中，有一位對彗星的看法是最正確的，那就是西元一世紀的羅馬學者塞涅卡。塞涅卡不認同亞里士多德所謂彗星是突然冒出的火球的觀點，他認為它們也是天球物體，像行星一般在軌道上運動，它們可能會在一段時間後重新出現。他預言道：「人類有一天將能夠證明彗星的路徑會在什麼區域，它們的運動為什麼離行星這麼遠，它們的大小和組成。」

不過，塞涅卡在當時並未受到重視。這也難怪，若你有一位以殺人為樂的君主，羅馬城因之被焚為廢墟，你會相信沒有壞兆頭嗎？十七個世紀之後，他的預言的第一部分已經實現。(而預言的第二部分，關於彗星的大小和組成，目前正在努力充實中)。在此同時，彗星的占卜術仍然蓬勃發展，因為教會會很高興的告訴你，彗星是來自上帝的徵象。你也可以運用你豐富的想像力來解讀彗星，那又何妨呢！彗星可是最早的天外不明飛行物呢！

認識彗星

彗星熱在第十五世紀和第十六世紀時達到一個新高峰，當時共觀測到21個彗星。民眾比以往任何時候更為害怕，聳人聽聞的末日預言被印刷成小冊子到處大量散發，將彗星視為各種邪惡的預兆。它們至今依然流傳不已。

但是此時也是彗星科學開始踏出第一步的時候。其中一個促成因素是哈雷彗星，當時它還沒有名字。德國天文學家阿皮安曾在1531年觀察到哈雷彗星，並記載它的尾巴永遠是延伸遠離太陽。阿皮安的觀察報告印製成書時，因其附有美麗的手工彩繪，給人留下相當深刻的印象。的確，不論彗星朝哪個方向運行，彗星的尾巴一定是逃離太陽的方向，但其完整的理論解釋尚要等待至二十世紀的物理學。

第谷，望遠鏡發明之前的時代裡最偉大的觀察家，他於1577年取得了突破性的進展。他的個人天文台位於丹麥屬地的文島，依他的觀察證據顯示，1577年那顆明亮的彗星的位置遠遠超出了月球和行星的領域，與亞里士多德的教誨有所抵觸。

第谷是一個不怕冒犯任何權力的人。當他在一個又一個晚上觀看彗星以其自有的途徑劃過天空時，在他腦海某處一定聽到了打破玻璃的聲音 – 亞里士多德的水晶天球被這顆彗星一擊粉碎。這是一個令人印象深刻的例子，經由實際觀察推翻一個理論。

但是，彗星到底依據什麼道路在太空中運動呢？如果當時天文學家已經知道行星如何運動，這樣的計算不會很困難。但當時仍然在爭議到底是太陽和行星圍繞地球 – 源自亞里士多德和托勒密的舊系統，或是地球和行星繞太陽 – 由哥白尼提出的新理論。直至1609年，德國數學家克普勒提出行星運動公式，才一勞永逸的解決了這個問題，他利用第谷的觀察記錄計算出行星都是沿橢圓形的軌道繞太陽旋轉。

克普勒還將其注意力轉向一顆在1607年出現的彗星(其實是哈雷彗星再現)。奇怪的是，克普勒認為這顆彗星以直線穿過太陽系，雖然觀察數據不足以計算出正確的軌道，但也不至於相差這麼遠。儘管這個失誤，他對彗星尾巴的形成有一些敏銳的想法：「在陽光直接照射它(彗星)身上，穿透其組成物質，將其一部份帶走，再重新形成一道道光芒，也就是我們所稱的尾巴……以這種方式，彗星呼氣吐出尾巴就是在消耗自己。」他也正確的推測出，彗星的數量很多，就如同大海中的魚一樣，但我們只能看到其中的一部份。

在1664和1665年有兩個明亮的彗星出現，在它們之間還發生了月食。這樣一個三重的預兆是獨一無二的。你幾乎可以聽到所有人同時倒抽一口氣的聲音，和感受到那股不安的期待，一場無與倫比的災害一定會接著到來。惟恐天下人不瞭解這些徵兆的含義，英國占星家蓋得博瑞，在他1665年的著作「彗星」一書中，極為周到的詳加解釋。他大肆宣揚：「這些燃燒的星星！向世界發出威脅：飢荒、瘟疫、戰爭」，「告訴王子們，王國將滅王，各領地將發生危機，不可避免的損失！」很難相信他的運氣時有多麼好，倫敦在1665年遭到黑死病侵襲，一年之後發生大火災。他在不經意間已經證明一個現代占星家清楚知道的事實：機會定律 – 你不會每次都猜錯。

當倫敦遭受苦難時，赫維留(當時最偉大的天文學家之一)在格但斯克獨自觀察彗星，並與主流科學有區別。他於1668年出版了自己的觀察成果，在其中一冊「彗星論」中提出他的彗星理論，他認為彗星是行星拋出的物質形成的，主要來源是木星和土星，它們以迴力鏢的曲線掠過太陽。和迴力鏢不同的是，他們不會再飛回來。赫維留的書有一項吸引讀者的特點，它包含一系列的彗星繪圖。對未經訓練的眼睛而言，它們可能會類似毛茸茸的哺乳類動物被截肢和截尾，但實際上，它們是那個時代最準確的繪圖。

一些天文學家已開始懷疑，彗星繞太陽的路徑有點像是誇張延伸的行星的軌道，但尚沒有人能夠證明這一點。不可否認的，證明塞涅卡的預測的時機已經成熟，由於牛頓和哈雷，人們終於可以知道彗星的路徑。

誰是哈雷

哈雷或許是英國天文學歷史上第二偉大的天才。何其幸運，他與英國歷史上最偉大的天才 – 牛頓生活在同一個年代。從某種意義來說，這是不幸的，哈雷的聲譽一直被牛頓所壓過。但在另一個意義上講，它確實是一個幸福的機會，如果他們是不同時代的人，哈雷彗星現在可能有不同的名稱。

西元1656年，哈雷出生於哈傑士頓，當時僅是倫敦東北邊的一個小村莊，現在由於城市擴張而併入哈克尼。哈雷的父親為肥皂製造商。不確定是什麼原因讓年輕的哈雷轉向天文學，很可能是西元1664年和1665年彗星造訪所發揮的作用。不管什麼原因，當他於1673年進入牛津大學時，他對天文學的興趣已完全發展，並在那裡證明自己是一名傑出的學生。很快的，新上任的皇家天文學家佛蘭斯蒂德就注意到他，並讓哈雷在假期時至格林威治天文台作觀測研究。

哈雷的自信心和雄心壯志與他的智力一樣高。他還沒等到從牛津大學畢業，就說服他的父親支持他至南大西洋的的聖赫勒拿島進行為期兩年的研究。他計畫在那裡紀錄製作南天球的恆星圖，同一時間佛蘭斯蒂德製作紀錄北天球的恆星圖。這句話若來自任何其他19歲的年輕人，簡直是大放厥辭、出醜弄乖。但哈雷在1678年完成工作返回英國。因此，他被授予英國皇家學會會員的榮譽和熱烈歡迎，英王查爾斯二世並下令牛津大學授予哈雷碩士學位。

一件重要的事於1680年底發生，當時哈雷正要前往巴黎，在此之前彗星是在早晨的天空出現。當哈雷抵達巴黎之後，彗星已繞過太陽，以令人印象深刻之姿重新出現在夜晚的天空之中。巴黎市民都在討論這顆「新」的彗星，但一般大眾都不瞭解它就是在幾個星期前出現的同一顆。即使是偉大的牛頓，在劍橋觀測時也以為是兩顆不同的彗星。哈雷試圖計算彗星的運動，依照克普勒的說法，這樣的小物體應該是直線運動。不令人意外的，他失敗了。這件事困擾著哈雷，因為他不是一個輕易認輸的人。

哈雷於1682年回到倫敦結婚，或許是天意吧，此時另一個彗星出現。當哈雷在他位於伊斯林頓的新家中潦草書寫下觀測結果時，他可能完全沒有猜想過，這顆彗星在未來會以他為名。

哈雷和他的彗星

前皇家格林威治天文台保存的檔案中有一本珍貴手稿，那是哈雷觀察「他的」彗星所留下的筆記。這本小冊子共180頁，7¼英吋長，5¾英吋寬，現在已因年代久遠泛黃和有不少污漬。上面記載著混雜的計算、幾何圖形、以及哈雷以潦草的筆跡寫下的觀測記錄。這原來這是哈雷唸大學時的作業本，在他畢業之後仍繼續使用，直到所有空白處都填滿了英文和拉丁文(當時標準的科學語言)為止，有些位置上下顛倒，甚至有些是覆寫在先前的註解上。

顯然，哈雷當時還沒有把他的六分儀望遠鏡設立在伊斯林頓，他只用肉眼粗略估計這顆彗星的位置，並在8月31日寫下這條紀錄：「彗星呈一條直線，經過牧夫座的前緣和和左臂的肘部。然後地平線附近的雲朵掩蓋了彗星。」當哈雷在十三年後真正開始計算這顆彗星的軌道時，他完全沒有使用自己的記錄，而是依靠佛蘭斯蒂德在格林威治天文台觀測所得的更精確數據。

仍然對似乎很任性的彗星運動感到困惑，哈雷在1684年前往劍橋與當代最偉大的數學家牛頓請益。哈雷驚訝的發現，一直與學術界隔離的牛頓已花了近廿年的時間研究萬有引力，這套理論可以解釋行星和彗星的軌道。哈雷極力敦促牛頓應該把它以出書的方式撰寫，而他也以英國皇家學會的書記員身份承諾，會為其發行。

「自然哲學的數學原理」 – 有史以來最偉大的科學書籍之一就此誕生，這本書向全世界介紹牛頓的萬有引力理論和他的運動定律。但後續的發展是英國皇家學會當時嚴重虧損，而哈雷 – 唯一能理解這本書重要性的人，最終只好自己支付所有出版費用。該書第一版是在1687年印行。或許牛頓曾幫助一部份出版費用，但沒有任何記錄顯示如此。

在「自然哲學的數學原理」書中，彗星運動是一項重要的證明，太陽的引力控制周遭所有物體的路徑，而不僅僅是行星而已。克普勒所說的直線運動已不再列入考慮：彎曲的路徑是必要的。牛頓的結論是1680年的彗星的軌道正確形狀是一個拋物線，它像是一個極端延長的一個扁橢圓形，但在另一端永遠不會沒有關閉。

經此啟發，哈雷快樂的展開了長期的彗星研究及彗星軌道研究。他因此瞭解到大多數彗星的軌道，也許是所有彗星的軌道，並不是拋物線，而是橢圓形，像是誇大版本的行星軌道。多年後，他在驗算一些數據時發現有一個牛頓用於計算1680年彗星的位置並不正確。當他改正為正確的數字時，哈雷計算出一個更好的軌道，它也是一個橢圓形。

哈雷辛苦的建立了一個軌道統計表，如此一來若有任何「新」彗星出現，都可以和此表比較，看看它們是否曾經出現過。接下來令他特別關注的彗星是於1682年出現，一顆他曾在伊斯林頓觀測的彗星。他的計算應該是正確的，因為他使用的是佛蘭斯蒂德在格林威治天文台所製作的最佳測量數據，沒有任何理由懷疑這一點，因此他斷言這顆彗星就是克普勒在1607年看到和阿皮安在1531年看到的同一顆，約每75年繞太陽一周。略有不同的迴歸間隔應是受到其它行星的擾動有關。

他的辛勤勞動果實被刊登在1705年的彗星天文學摘要。再經過10多年孜孜不倦的研究和計算，他發表了24顆彗星的軌道基本數據表。哈雷還宣稱他懷疑1531年、1607年和1682年的彗星應是相同一顆，並大膽的「建議後人仔細觀看其回歸，預測時間為1758年。」

隨著時間的進展，哈雷對他的預測的信心也更強。在他的論文修訂版中，(於他過世後才出版)，他竟然提出一個歷史請求：「如果一切按照我們先前所說，它於1758年再度迴歸，公正的後代子孫們，你們不會拒絕承認這是由一個英國人首先發現的吧！」。

他接下的生涯是無限光榮的。在1720年哈雷被任命為其專業領域裡的最高職位 – 英國皇家天文學家。當他63歲時，雖然精力不復從前，他開始了一個觀察月球運動的專案，這項專案歷時22年，直到他在1742年以85歲高齡去世。16年之後，他的彗星才會再度出現。

它真的會回來嗎？

哈雷早已料到，他預測這顆彗星的迴歸時間可能會誤差幾個月，他只粗略估計木星對彗星路徑的影響，而且完全沒有計算土星的影響。兩名法國天文學家，克萊洛和拉朗德，花了數個月的心血提昇預測的準確度。他們發現，因為木星和土星的引力將推遲彗星到達近日點的時間，直到1759年4月。

哈雷的預測是當時科學界的大事，於1758年，你大概找不到一個夜晚是沒有歐洲天文學家在抬頭尋找彗星。由於幾個月的折騰和搜尋無著，懷疑論開始浮現。總算在1758年聖誕節晚上，德國業餘天文學家帕利奇，利用自製的望遠鏡觀察，看到了彗星的朦朧影象。它在1759年3月13日到達近日點，比克萊洛和拉朗德計算修訂後的日期提前了一個月。(如果他們知道還有別的行星存在 – 尚未發現天王星和海王星，他們的預測將更為準確。)

現在沒有人再懷疑彗星是周期性的，而且它們也是太陽系的成員，像其它行星一樣受到同樣的定律所約束和引導，在其路徑上運動。哈雷在牛頓的指點下證明了這件事實，而哈雷彗星是他永久的紀念館；它的繞日周期 – 一個人的壽命。

歷史上的哈雷彗星

自1759年的第一次預測迴歸之後，哈雷彗星又再度迴歸3次，分別是1835年、1910年、和最近的1985年。有一些史料記載是哈雷不知道的，顯示遠在彗星被確認為周期性之前，該彗星在古老的過去就曾多次露面。包括最近一次迴歸，哈雷彗星至少被人們觀察到30多次，最早的記錄是西元前240年的中國，並可能還有更老的紀錄待考定。

穿越時空追逐彗星的軌道不是像聽起來一樣輕鬆的任務，因為行星重力的影響，它們一直在擾動彗星並修改其軌道。如果彗星的軌道被行星牽引而稍微擴大，它將需要更長的時間才能迴歸；反之，如果軌道稍微縮小，這顆彗星會回來比較快。

在哈雷彗星於西元1456年迴歸之前，最好的觀測紀錄來自中國。2000多年以來，中國政府一直設有天文局(欽天監)，並由官員們仔細監視天空，紀錄任何異常情況，並解釋為皇帝命運徵兆。這套記錄可說是古代天文事件資訊最重要的百科全書。

在所有試圖追溯哈雷彗星的天文學家之中，最成功是姚曼斯博士，他使用美國的太空總署位於加州噴氣推進實驗室的電腦，配合中國天文學家江濤，在愛爾蘭的丹辛克天文台作觀察。姚曼斯和江濤在1981年發表研究結果，依他們的計算，哈雷彗星在西元837年曾經非比尋常的接近地球，僅在5百萬公里之外。當時中國對這顆壯觀的「掃把星」有非常仔細的紀錄：「4月9日晚上，其長度超過了50度。它的尾巴分為兩個分支。……。4月11日晚上，掃帚長度為60度。尾巴沒有分支，並朝向北天。」皇帝召見了皇室天文學家，並要求他解釋這些星星的變化。皇帝一向希望這些天文學家能即時回答，較早時，兩名中國天文學家因為打瞌睡而錯過突然發生的月食而被斬首。

姚曼斯和江濤發現的最早的哈雷彗星可靠記錄是在西元前240年，史記·始皇本紀：「始皇七年，彗星先出東方，見北方；五月見西方，十六日」。當然，它不可避免的產生迷信，因為：「夏季，始皇崩」。

令人驚訝的是，在西元前164年，中國沒有記錄彗星再度出現，並且在西元前87年，只含糊提到一句。這令姚曼斯和江濤十分困擾，是否需要再反覆檢驗他們的年代計算。不過驗證來自不同的地方，巴比倫人(中東地區的居民)，也每日辛勤的彙編記載天文資料。

他們的史料中，西元前164年和前87年的確提到彗星的出現，因此姚曼斯和江濤計算的迴歸表的空白處按照既定時間補全了。這是一個了不起的事情，由2000年前用肉眼觀測，以楔形文字刻劃在黏土版上，在今日使用高速計算機和太空探測器的時代裡，仍深具價值。或許還有更古老的彗星記錄，仍然未被解讀，鐫刻在巴比倫泥版上，躺在大英博物館的某個角落。

最近，我們知道西元1066年的哈雷彗星在黑斯廷斯戰役裡敲響了哈羅德國王的喪鐘。描寫戰爭的貝葉掛毯上，臣子們指著彗星，擔心的向哈羅德國王警告，這或許是歷史上最著名的彗星形象。較早在西元684年出現的哈雷彗星，繪於紐倫堡紀事，但是這本書直到1493年才出版，是藝術家在800年之後依其印象而作的簡單木刻畫。據紐倫堡紀事的附文，彗星出現後帶來3個月的大雨和風暴，導致瘟疫流行。

埃德溫，坎特伯雷教會的修士，於抄繕一部圖繪聖經的詩篇時，在書頁下方勾勒出彗星在西元1145出現的形狀，因此他在非他所料的情況下讓自己得到永生。在西元1301年彗星迴歸的眾多紀錄中，最令人們感到驚艷的是意大利藝術家喬托，在他的三博士來朝的壁畫中，彗星被描繪為伯利恆之星，在背景天空中射出黃金火焰。在1985年，歐洲發射探測哈雷彗星的太空船就取名喬托。