彗星概述
彗星，俗称扫帚星，“彗”字即扫帚之意。外文中的彗星——comet一词来自希腊文，意思是有“尾巴”或“毛发”的星。古代人偶然看到形状奇怪的彗星出现，感到恐惧，看作灾祸的征兆，其实彗星出现只是一种自然现象，天文观测研究逐步揭开了彗星之谜。历史上有很多彗星出现的记录，以我国古书上的记录为最早和最多，有时记为孛星、星孛、妖星、异星、蓬星、长星等。《淮南子》中有“武王伐纣……彗星出”，据我国著名天文学家张钰哲推算，这是哈雷彗星在公元前1056年的回归，这是天文学对历史年代考证的重要贡献。
西方人长期受亚里士多德的错误看法的影响，认为彗星是地球大气中的一种燃烧现象，甚至哥白尼也认为“希腊人所谓的彗星，诞生在高层大气”。直到16世纪末，第谷才首次观测证明1577年大彗星比月球远得多，我国早在《晋书·天文志》中就有记载：“彗星无光，傅日而为光。故夕见则东指，晨见则西指。在日南北皆随日光而指，顿挫其芒，或长或短。”古人只认为彗星是偶然出现的，直到17世纪，英国天文学家哈雷才计算彗星轨道，他发现1682、1607、1531年出现的彗星有相似的轨道，断言这是同一颗彗星的三次回归，并预言它在1758年底或1759年初会再次出现，虽然他逝世于1742年而未亲自见到，但这颗彗星果然在1759年出现了，为了纪念他，这颗彗星被称为“哈雷彗星”。哈雷一生计算出24个彗星轨道。
哈雷预言的应验促使人们去搜寻发现新彗星。按照国际惯例，新发现的彗星以最先发现者(至多三人，1994年后改为最多两人)命名。虽然肉眼见到的亮彗星很少，但现代望远镜每年平均可看到20～25颗彗星，其中约1／3是新发现的，业余日视发现2至3颗。已有观测记载的彗星有1 800多颗，去掉重复回归的，仅有1 600多颗。实际上，彗星只有运行到离我们较近时才被观测到，而它们远离太阳时就观测不到了，据统计估算，太阳系有1012～1013(十万亿)颗彗星，它们绝大部分在太阳系外部。
大量的天文观测表明，彗星是由未挥发的冰块和尘埃组成的小而脆弱的天体。彗星轨道是不对称椭圆，它们可以非常接近太阳，也可离太阳十分遥远，其轨道运行常常比冥王星更遥远。彗星的结构多种多样，且很不稳定。彗星包着一层被称为彗发的挥发性物质，接近太阳时，彗发变大变亮。在彗发中央，可见到小而明亮的彗核(直径小于10km)。彗发和彗核一起组成了彗头。
组成彗星的物质多半是冰，所以被称作“脏雪球”。彗星接近太阳时，背向太阳一方自彗头伸展出长逾几百万千米的明亮彗尾。远离太阳时，由于温度很低，彗头中的挥发性物质渐渐在彗核上凝固。彗星离太阳非常近时，彗核的表面物质蒸发，汽化的微粒夹带微尘埃，组成气体尘埃状彗发，图2-29为彗星的组成。
彗核凝固时，它仅能靠反射光被看到。而当彗发产生后，尘埃反射更多的阳光，彗发中的气体吸收紫外线发出荧光。在离太阳很近的地方，荧光常常变得比反射光更强烈。彗星吸收紫外线后发生化学反应并释放出氢，氢脱离彗星的引力，产生氢包层。由于大气的吸收，这个包层在地球上无法看到，但是能够被探测器观测到。
彗头中物质的大小和质量不一致，在太阳射线冲击和太阳风作用下，彗头物质被吹离的速度也不一致。因此，尘埃彗尾由于相对巨大且加速度较小而呈弯曲状；离子彗尾因质量小且加速度较大，看上去几乎是一条直线。前面的威斯特彗星和海尔—波普彗星都显示了两条不同的彗尾。细小、蓝色的离子彗尾由气体组成，粗大、白色的彗尾由微小尘埃组成。
彗星运行轨道
彗星和太阳系中其他天体一样，都是在太阳引力作用下绕日运行的，轨道是圆锥曲线。如果彗星的轨道是椭圆形的，那么它可绕太阳周而复始地运行，这种彗星被称为周期彗星，周期短于200年的称为“短周期彗星”，长于200年的被称为“长周期彗星”。轨道是抛物线或双曲线的彗星，只能接近太阳一次便一去不复返了，是太阳系的过路客，被称为“非周期彗星”。根据到1984年底所掌握的922颗彗星轨道资料来看，彗星的轨道倾角i可取0°～180°的任何值，其中逆行彗星占一半以上。轨道呈双曲线的有104颗，占彗星总数的10.5%；轨道呈抛物线的有589颗；占59.4%，椭圆轨道的有299颗，占30.1％，其中长周期彗星有169颗，短周期彗星有130颗（图2-30)。
彗星除太阳引力外，影响彗星运动的还有来自大行星的引力。对于短周期彗星来说，木星的影响最为显著，它使从远处向太阳走近的彗星运动速度增加，轨道改变，以致当这颗彗星再回归时，不熟悉的人还以为是另一颗彗星呢。天文学家把周期3～10年，远日点在木星轨道附近的彗星称为木星族彗星。据1979年统计，可归入木星族的彗星有79颗，除此之外，还有土星族彗星、天王星族彗星和海王星族彗星，但数量就少多了，分别为8颗、3颗和9颗。
彗星群
利用多次观测的资料，可以推求出彗星的绕太阳公转轨道要素，即近日距、过近日点时刻、偏心率、轨道面对黄道面的倾角、升交点(在轨道上由南向北经黄道面上的点)黄经、近日点与升交点的角距，进而可以推算出彗星的历表，即不同时刻在天球上的视位置(赤经与赤纬)。很多彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返，逃离太阳系。
1950年，荷兰天文学家奥尔特作了彗星轨道的统计研究，发现轨道半径为3万至10万天文单位的彗星数目很多，他推算那里有个大致球层状的彗星储库，有上千亿颗彗星。早在1932年欧匹克也曾提出过类似看法，因而这个彗星储库称为“奥尔特云”或“奥尔特—欧匹克云”，那里的彗星绕太阳公转的周期长达几百万年。按照近年的更仔细研究，奥尔特云中有上万亿至十万亿颗彗星。当然，这些遥远的彗星绝大多数尚不能直接观测到，只有在恒星的引力摄动下或彗星相互碰撞时，有的彗星发生很大的轨道变化，当它沿扁长轨道进入内太阳系时，才成为“新”彗星被观测发现。
1951年，美国天文学家柯伊伯研究彗星性质与彗星形成，认为在太阳系原始星云很冷的外部区里的挥发物凝聚为冰体—彗星，当外行星在冰体群中长大时，外行星的引力弥散作用把使一些彗星驱入奥尔特云，但是冥王星之外没有行星形成，他提出冥王星之外有个彗星带——即柯伊伯带，那里有很多彗星，它们的轨道近于圆形，轨道面对黄道面倾角不大。1964年，惠普尔等提出，冥外彗星带会引起外行星及彗星引力摄动，若此带在40天文单位处，则彗星总质量约为地球质量的80%；若在50天文单位处，则总质量为地球的1.3倍。1988年邓肯证明，柯伊伯带是短周期彗星的主要源区，而奥尔特云不是它们的源区。柯伊伯带从离太阳40天文单位外延到几百天文单位(其外界尚不知道)，估计此带中的彗星有上万颗，它们是太阳系形成时期的原始冰体残留下来的，这些彗星保存着太阳系原始物质的信息。