□作者: 北京天文台 姜小軍
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本文主要介紹使用望遠鏡對位置已知的亮彗星的物理結構的觀測方法。天文愛好者可以從天文期刊和國際天文聯合會電報中心發布的IAU Circulars中得到彗星位置、亮度等的預報。天文期刊可以參考美國的 Sky & Telescope、 Astronomy、 Comet Quarterly、英國的 Astronomy Now、日本的《月刊天文》、《天文力 僕 》等，國內的《天文愛好者》雜志也正在克服種種困難，爭取及時向大家預報彗星回歸。訂閱IAU Circulars是了解彗星動態的最快的方法，國內的一些天文台已經通過電子郵件系統(Email)訂閱了 IAUCirculars 的電子版，一般在天文電報中心發出的幾分鐘內便可收到，所以非常及時。IAUCirculars 除了刊登有關彗星的信息外，還刊登超新星、新星等突發天象和一些最新的天文發現和進展，目前在國外，愛好者自己訂閱 IAU Ciculars 已十分普遍，相信不久的將來它也會成為國內同好們的主要參考資料。
觀測彗星之前應先根據預報自制一份證認圖，方法是將彗星所在天區的星圖復印下來或用透明紙描下來，再把彗星的預報位置標在復印的星圖上，然後以彗星位置為圓心，畫出你準備使用的望遠鏡的視場。夜晚觀測時你會發現準備這樣一份證認圖比直接使用星圖要方便得多。制作證認圖時，有條件的讀者最好使用 Sky Atlas 2000.0 或 Uranometria2000.0，它們是目前最流行的兩套星圖。如手頭沒有，使用國內翻印的《捷克星圖》也可以。自制證認圖時還要注意預報的彗星位置的歷元與你使用的星圖的歷元是否一致，由于歲差和章動的影響，天球坐標系的零點會隨時間緩慢變化，拿Sky Atlas 2000.0與《捷克星圖》比較（二者歷元分別為2000.0 和1950.0）就能明顯看出同一顆恆星的坐標已明顯不同（這里恆星的自行可忽略不計）所以如二者歷元不一致，在證認圖上標注彗星位置之前應該進行一下簡單的歸算，歸算公式如下︰
Δα=3^s^.073+1^s^.336sinαtanδ
Δδ=20".04cosα
式中α、δ 為天體的赤經和赤緯，Δα、Δδ為每年因歲差和章動導致的α、δ的變化量。例如預報彗星的位置為︰
α=10^h^00^m^00^s^
δ=+5°00′00〞
歷元: 1950.0
利用上式將歷元轉換到2000年，則
α＝10^h^02^m^37^s^
δ＝+4°45′32〞
歷元︰2000.0
各個結構的形狀、大小和亮度對于不同的彗星也會有很大的差別。當彗星遠離太陽時，我們只能看到它呈恆星狀的彗核；當它接近太陽時，才會在太陽的輻射作用下從彗核蒸發出氣體和微小的塵粒，形成彗發和彗尾，也就是我們從望遠鏡里看到的朦朧的托著尾巴的彗星。即使是大彗星，彗核一般也只有10公里左右，所以在望遠鏡中彗核總是呈點狀。通過望遠鏡有時還可看到從彗核伸出的螺旋狀的物質噴流，向後延伸消失在彗尾之中。
當一顆亮彗星接近太陽時，彗發的亮度會向中心增加，我們用彗發凝結度來描述這一現象。彗發凝結度通常分為從0--9共10個級別，隨著數值的增大凝結程度依次增強，當凝結度為0時，彗發的亮度均勻，完全不向中心凝結；凝結度為3時，彗發彌散，亮度逐漸向中心增加；凝結度為6時，在彗發的中心已形成了明顯的亮度高峰；凝結度為9時，彗發呈恆星狀，或象行星一樣，是一個有明顯邊緣的亮度均勻的圓盤。在彗發的前部有時可見到一個清晰的包層；彗發後部有時會有一條較暗的細道一直深入彗尾，稱為“核影”。小而暗的彗星的彗發通常呈圓形，彗尾很不明顯，而亮彗星的彗發多呈橢圓型，彗尾也較明顯。有的彗星彗尾長達上億公里，在地球上看長度超過100度，但其中的物質密度卻極稀薄，遠比地球上所能得到的最高的真空還要真空得多。彗星常常有兩條以上的彗尾，彗尾可分為兩類，一類彗尾較直，而且幾乎正背著太陽方向，由電離氣體組成，稱為離子彗尾或氣體彗尾，也稱I型彗尾。離子彗尾通常呈藍色，這是由于電離氣體吸收並再發射太陽的短波輻射造成的。彗尾中有時還有一些由復雜的磁場形成的亮結。另一類彗尾呈彎曲的弧形，由塵埃組成，因此稱為塵埃彗尾。其中彎曲較小的稱II型彗尾，彎曲程度大的稱III型彗尾。塵埃彗尾呈黃色，這里需要說明的是目視觀測者只能覺察出少數極亮的彗尾的顏色，大多數彗星在望遠鏡里看來都是微微發白的光斑，而利用彩色攝影，可以清晰的分辨出彗尾的顏色。有的彗星還有指向太陽方向的扇狀或線狀彗尾，其實這只是彎曲的塵埃彗尾的投影效應。估計彗尾的長度和位置角是彗星觀測的重要內容，盡管這一工作更適合照相觀測，但目視測量至今仍然受到重視。對于較短的彗尾，可利用望遠鏡的視場直接估計。事先應仔細測量望遠鏡的有效視場，測量方法如下︰將一顆赤緯已知的亮星置于視場東邊緣，不要動望遠鏡，讓星經視場中心橫穿整個視場，記錄下所需的時間，則望遠鏡的視場為︰
FOV=15tcosδ
其中FOV為視場，單位為角秒，t為恆星經過整個視場所用的時間，單位為秒，δ為恆星的赤緯（南天仍取正值）。對于很長的彗尾，可用望遠鏡在彗頭中和彗尾末端各找一顆恆星，求出它們的角距即是彗尾的長度。還有一種粗略的方法︰伸直手臂，拳頭對天空的張角約為10度，從彗頭依次向後量起，便可得彗尾的長度。估算彗尾長度時應盡量將離子彗尾與塵埃彗尾分開估算，還要注意天空背景亮度的影響，在觀測記錄中應記下背景光的情況。彗尾的位置角應從北向東量起，即彗尾指北，位置角為0，指東為90度，指南為180度，指西為270度。將亮彗星的彗頭和彗尾描在星圖上可以較為精確的得出彗尾的長度和位置角。對彗星的目視觀測還包括測量彗發的大小和估計彗星的亮度。彗發一般小于低倍望遠鏡的視場，可以通過已知的視場大小估計彗發的大小，如果彗發比望遠鏡的視場小很多，應換用倍率高一些的目鏡，以縮小望遠鏡視場。彗星需要做亮度（星等﹞估計的有三部分︰彗核、彗頭和彗尾。彗尾由于反差小，形狀又不規則，估計亮度相當困難，這里不作討論。估計彗頭的星等需要在視場中選擇幾顆亮度已知且恆定的星做為比較星，首先熟記彗頭在焦平面上的亮度，然後逐個對比較星進行散焦觀測，使其有與彗頭相等的視大小，比較散焦後的比較星與彗頭的亮度，直到有一顆比較星與彗頭的亮度一致；或找到兩顆比較星，一顆比彗頭稍暗，另一顆比彗頭稍亮，用這兩顆比較星的星等進行內插，便可得到彗頭的星等。比如彗頭的亮度大致在兩個散焦後的比較星的1/3處，接近較亮的一顆。如果這兩顆比較星的星等分別是 7.2等和7.8等，則彗頭星等為︰
(7.8-7.2)×1/3+7.2=7.4等
在觀測記錄中應詳細記下所使用的儀器情況，根據經驗，使用大口徑儀器得到的星等通常低于小口徑儀器的星等。估計彗頭星等時如果彗頭的凝結度很高，可以對彗頭也進行散焦，使其表面亮度均勻。對于可以看到彗核的彗星，還可以嘗試進行彗核星等估計，這時應使用口徑大于150mm的望遠鏡並配合高倍目鏡，彗核應在視場中仍保持恆星狀。把彗核同在焦點上的比較星進行比較，利用幾顆比較星，估算的精度可達0.1等。觀測彗星時應做詳細的觀測記錄，記錄應包括︰觀測者、觀測地點、觀測日期和時刻、觀測者適應黑暗的時間、所用望遠鏡的類型、口徑、焦距、放大率、視場、彗頭星等、彗發直徑、彗發凝結度、彗尾長度和方位角。
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文章作者:北京天文台 姜小軍
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