星际访客3I/ATLAS彗星将远离张朝阳从第一性原理详解其双曲线轨道

雷递网 乐天 11月27日

近日，一颗名为3I/ATLAS的彗星引发了天文爱好者和科学界的广泛关注。

11月22日，《张朝阳的物理课》在搜狐视频“关注流”开播，搜狐创始人、董事局主席兼CEO、物理学博士张朝阳从第一性原理出发，对这位“星际来客”独特的双曲线轨道进行推导解读，充分展示了如何用最基本的物理知识计算宇宙万物。

“其实彗星来太阳系已经很久了，7月1日就发现了。”课程一开始，张朝阳先提到，在上周四的英语课上，自己就关注到了这个彗星的新闻，所以今天用物理来算一算。

他引用天文学界的研究成果介绍道，3I/ATLAS彗星的慧核大小暂未被精确测定，直径最小可达1公里以下，最大可达5.6公里。他特别强调，若是一个直径约5公里的天体撞击地球是很可怕的，因为地球的大气层也不可能把它烧掉，“所幸它只是从远处经过，虚惊一场。”

关于彗星的标志性长尾，张朝阳解释，“它的构成基本上只有干冰、二氧化碳，氢化物，还有一氧化碳。”当它接近太阳时，太阳的热量使其物质大量蒸发，“单位每秒钟产生的分子数都测出来了，蒸发的分子数显著增加，导致它拖的长尾更长，大概有18万公里长的尾巴”，一个几公里大的天体，却能伸展出如此壮观的彗尾。

本次课程聚焦分析3I/ATLAS彗星的轨道。张朝阳表示，这颗彗星并非太阳系的常驻成员，而是一位来自星际空间的“过客”。他在直播课上求解了牛顿引力势中星球轨迹的方程，结果表明轨迹可被分成三类，分别是椭圆、抛物线与双曲线。而3I/ATLAS的轨迹正属于双曲线这一类，它在太阳引力的作用下拐一个大弯，最终会远离太阳系并不再返回。

根据推导求解的轨迹方程，张朝阳代入部分已知数据，得出3I/ATLAS的轨迹偏心率约等于6.12，与实际测量值6.1394相当接近。这一过程既印证了牛顿引力与轨迹方程的适用性，也证明了3I/ATLAS确实处于“无自主动力”的飞行状态，而并非部分网友所担心的宇宙飞船。

这颗彗星已于10月29日到达近日点，目前正在飞离太阳系。未来在12月19日，它与地球的距离将达到最小值，大约是1.8天文单位。张朝阳通过计算得出，这一天彗星将距离太阳约2.22天文单位，将该位置连线至太阳再到近日点，由此形成的折线夹角将达到56.92°。他进一步指出，一旦此夹角增大至一百多度，3I/ATLAS便将永远离开太阳系。

与著名的哈雷彗星有所不同，椭圆的飞行轨迹使哈雷彗星每隔76年便会行至近日点，重返人类视野。而3I/ATLAS的双曲线轨迹，注定了这是一张一去不复返的“单程票”——它来自太阳系之外，也将继续奔向太阳系之外。

谈及这颗彗星的离去，张朝阳感慨“没有不散的筵席”，3I/ATLAS已经在太阳系度过了大半年的时间，“你们现在是不是对这颗彗星已经有一点感情了，它离开是不是有点忧伤？”这也令他思考生命的意义，“我们每个人在宇宙间也是有限的时间，所以别那么忧伤，活好当下。”

作为一位罕见的星际访客，在3I/ATLAS彗星终将远去之前，我们仍有机会与它告别。12月19日当它最接近地球之际，通过天文望远镜便能一睹这位“宇宙游子”的最后风采。

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