出品：科普中国
作者：序列号
监制：中国科普博览
根据2024年10月10日的最新观测数据，紫金山-阿特拉斯彗星亮度最高值达到-4.9等，超过了金星的亮度，成为北半球近30年来最亮的彗星。
随着地球、彗星、太阳三者相对位置关系的变化，从地球上看，彗星已经慢慢移动到了太阳东侧，这意味着，它从一颗原本在日出前升起的晨星，变成了日落后才稍晚落下的昏星。
预计10月12日开始的两周时间里，太阳落山后，这颗明亮的彗星会拖着美丽壮观的彗尾出现在西方低空。它不仅仅是天文学家的重要研究目标，也是无数星空爱好者和摄影师们相机下的明星，也许还将给每个仰望星空的人留下一生难忘的观测体验。
这颗彗星的身世历程一波三折
1.波折一：发现即失踪，它获得了一个组合名字
从紫金山-阿特拉斯彗星的命名可以看出，它与两个“发现者”有关。
我国紫金山天文台盱眙观测站的1.2米望远镜最早于2023年1月9日发现了它的身影，当时还认为这是一颗亮度19等的小行星。但在报告给国际小行星中心（MPC）后的近一个月时间里，再没有其他天文台和观测者观测到它，因此，它也从待确认的名单列表中被移除。
2月22日，“小行星对地撞击末期预警系统，阿特拉斯”（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System, ATLAS）架设在南非天文台的50cm望远镜，也拍到一颗有彗星特征的天体。
结合更多的观测数据和历史归档数据的检索，最终确认紫金山和阿特拉斯拍摄的为同一个天体，从而确认了这颗新彗星的存在。
除了以“发现者”命名外，它还有了正式编号C/2023 A3。这里的C代表周期超过200年的彗星，2023为发现年份，A3则表示在1月份发现的第三颗彗星。
图1 盱眙观测站1.2米望远镜（左）和阿特拉斯0.5米望远镜（右）
（图片来源：紫金山天文台、Henry Weiland）
2.波折二：增亮停滞，它被怀疑中途解体
通过后续不断观测，彗星轨道被更为精确测定的同时，彗星离太阳（近日点）和地球（近地点）的最近时间也得以确定。结合观测到的彗星亮度和其形态的变化、光谱信息等，科学家们通过模型推测：这颗彗星在近日点附近时的亮度，约为0等——相当于肉眼可见的织女星亮度，后续还可能会在经过近地点前后，在一种特殊的“前向散射”效应加持下，亮度将再显著提升4个星等左右。
对于天空中极其明亮的肉眼可见的彗星，民间常称之为“大彗星”。显然，紫金山-阿特拉斯彗星具备成为一颗大彗星的潜质。亮度越高，望远镜能观测到的数据信息也会越多，所以在它被发现后的一年多时间里，世界各地的望远镜都密切监视着它亮度的变化。
起初，它的亮度与模型预测结果吻合得很好，随着飞近太阳而逐渐变亮。但是，从2024年4月中旬开始的三个月里，彗星亮度就一直在10.5等附近徘徊，没有随着更加靠近太阳而变亮。这一度让科学家们对它还是否完整，能否达到预期“大彗星”的亮度而担忧。
彗星明亮的慧核是由水冰、石块、冻结的气体等组成的“脏雪球”，本身并不结实的身体结构，极易受到太阳或者其他大质量天体的影响而解体，从而导致亮度下降。但望远镜没有观测到任何这颗彗星解体的迹象，因此，也有科学家提出：亮度没有如期增加是由于相位效应——彗星与太阳和地球三者的位置关系所导致的。
幸运地是，7月中旬过后，彗星亮度又逐渐提升，慢慢突破了9等，第一次对它解体的担心也随之消散。
图2 彗星亮度随时间变化曲线（实线为模型预测值、实点为观测值）
（图片来源： astro.vanbuitenen）
3.波折三：揪心时刻，来自近日点的考验
随着彗星离太阳越来越近，让更多人揪心的时刻——近日点到来了。紫金山-阿特拉斯彗星距离太阳最近时为0.4个天文单位，也就是接近水星与太阳的距离。这时，太阳的辐射压和热量，将对彗核结构的稳定性带来最严峻的考验。如果彗核足够“结实”，熬过近日点，之后慢慢远离太阳，后面再分裂或瓦解的可能性将大大降低。
好消息传来！
9月28日，彗星安全通过近日点，没有分裂。
世界各地的天文爱好者们开始争相拍摄，记录它每天都在拉长的彗尾，在晨曦之中的靓丽身影。
图3 晨曦中的紫金山-阿特拉斯彗星
（图片来源： Yuri Beletsky 9月29日拍摄于智利）
视觉盛宴！直接肉眼也能欣赏到！
2024年10月12日，紫金山-阿特拉斯彗星将经过近地点。
根据近日的观测数据，彗星亮度已经在“前向散射”效应的加持下，超过金星。只有当彗星满足特定条件下，才能发生这一效应，从而大幅提升彗星亮度，将肉眼欣赏彗星的幸运带给地球上的我们。
当彗星恰巧几乎运行到地球和太阳之间时，此时，彗星的相位角接近180度。这意味着一部分太阳照向彗星的光会穿过彗星到达地球。如果彗核周围相对松散的彗发和彗尾中含有大量的尘埃物质，那太阳光在穿过尘埃时就会发生散射而使得彗星的亮度明显增加，这也是“前向散射”名称的由来。
这一效应就像在寒冷的早晨，当你呼吸时被太阳光从后面照射时，你呼出的物质也会被太阳光穿过发生散射，就会看到一朵明亮的白云，而如果太阳升高后不是从你身后照射时，你就很难看到呼出的明亮白云了。
简言之，彗星相位角越接近180度，同时彗核周围有足够的尘埃物质组成，就会发生“前向散射”效应。
图4 清晨背向太阳光看到呼吸“白云”的效果
（图片来源：Nathanael Callon）
在图2中彗星亮度随时间变化曲线中，10月12日前后对应的绿色实线，就是“前向散射”效应叠加后的亮度，红色实线则是不考虑前向散射效应的亮度值。
**除了亮度大，**紫金山-阿特拉斯彗星的另一个特点就是彗尾的变化多。彗星彗尾的方向和形态主要受太阳的影响。根据运行轨道，在过近地点前，从地球上看来，它在天空中的运行方向，相对太阳来说，将来一个“急转弯”，彗星的尾巴也会随之发生“甩尾”，我们每一天看到的彗尾形态，都会随着彗星的急转弯而变化。
图5 彗尾随时间变化形态模拟图
（图片来源：Nicolas Lefaudeux）
如此高亮且变化多彩的紫金山-阿特拉斯彗星，从10月12日以后的两周时间里，会慢慢远离太阳，出现在日落后的西方低空。
怎样抓住机会欣赏彗星呢？
欣赏彗星首先是需要好天气，如果您所在地为晴天，就可以在日落前出发，找寻一个西方开阔无遮挡的地方，尝试进行观测。找寻彗星时，可以面向西方低空寻找，借助星图软件，或者通过查看金星和彗星的相对位置，锁定彗星。彗星高度会随着日期推移而升高。如果所在地光污染严重，需要尝试借助双筒望远镜或者相机拍摄，才能“看到”彗星。
图6 每日18:30时，北京地区所见彗星的位置示意图。
（图片来源：Stellarium）
不止美丽，它还为天文学家带来一场科研狂欢
紫金山-阿特拉斯彗星作为一颗近距离飞过地球的大彗星，也给天文学家带来了难得的彗星研究样本。世界上大大小小的许多望远镜设备，都在极尽所能的获取着彗星的各类数据。
1. 以成像方式研究彗星形态变化
彗星形态变化可以通过拍照成像的方式进行分析研究，正对太阳进行不间断观测的太阳和日球层探测器（SOHO），就拍摄到了彗星逼近太阳时的画面。不仅可以细致分析彗星形态的变化，此时太阳恰巧发生日冕物质抛射(CME)，可以理解成太阳打了几个大喷嚏，CME事件对彗星的影响也值得进一步研究。
图7 SOHO卫星记录下的彗星画面
（图片来源：SOHO/NASA）
2. 拍摄彗星光谱，掌握太阳系早期信息
除了直接用图像方式研究彗星的形态变化外，还可以研究彗发中灰尘与气体的比例。
光谱同样是深入探秘彗星的利器。通过拍摄彗星光谱，可以了解彗星的物质组成和所占比例。彗星来自遥远的外太阳系，那里更加空荡且异常寒冷，使彗星本身得以保留太阳系形成早期的物质核状态，所以彗星光谱反应出的物质组成，从某种意义上讲，相当于太阳系的“时间胶囊”，可以帮助我们掌握更多太阳系形成早期的信息。通过长时间的持续观测，我们还能够了解彗星的活动性演化，并发现可能存在的气体爆发。
3. 紫金山-阿特拉斯彗星独一无二的研究视角。
根据伦敦大学学院的 Samuel Grant 和欧洲航天局的 Geraint Jones预测，地球很可能与这颗彗星的离子尾相交，也就是我们的地球会直接穿过它的离子尾。彗星的离子尾由带电分子组成，这些分子被太阳风推离彗星。尽管彗尾往往绵延数亿公里，但在浩渺的宇宙之中，只有几百万公里宽，所以地球能够与它们直接相遇的几率很低,这样的彗星每隔几十年才会出现一颗。这次，科学家不再是通过望远镜远距离拍摄离子尾的图像和光谱，而是可以直接进入到离子尾中，“置身其中”用空间探测器直接探测离子尾的组成成分和含量。
去往户外，与壮美彗星浪漫相遇吧！
紫金山-阿特拉斯彗星作为一颗近抛物线轨道、周期达数万年的彗星，与我们每个人的一生都只有这短暂的一次相遇，它的到来是天文学家、爱好者甚至我们每个普通人的幸运。
赶快抓住机会，去往户外，去欣赏它壮美的彗尾，感受这一生一次的浪漫体验吧！