彗星短暂而壮丽的一生
在意大利的斯科洛文尼教堂收藏了由文艺复兴早期的艺术家乔托所画的一组宏伟壁画。而在众多壁画中，《博士来朝》可能是所有物理学家都珍爱的一幅壁画，这幅画描绘了一颗耀眼的彗星掠过耶稣诞生时的场景，而且这颗彗星很可能是我们熟悉的哈雷彗星。
古希腊和古代中国文明的证据表明，至少在意大利人开始观测的两千年前，人们就已经在观测和欣赏彗星了。亚里士多德甚至试图探究彗星的本质，并将其解释为上层大气中的一种现象，干燥、炎热的物质会在那里燃烧。
而相比于古代，我们对彗星的研究已经取得了很大进展。最新的研究告诉我们，彗星是冷的，并没有任何东西在燃烧，并且一旦足够接近太阳，它们所包含的挥发性物质将很容易转化为气态蒸气或者液态水。
长发彗星的内核
彗星源于被称为散盘的遥远区域，跨越了柯伊伯带和位于太阳系外部区域的奥尔特云。彗星也存在于其他恒星系，但这里我们的重点将放在那些我们了解最多、源于太阳系的彗星。
彗星的彗核由水冰、灰尘、卵石状岩石和包括二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨的冷冻气体组成。彗星丰富的挥发物在经过太阳时会形成明显的尾巴。彗星起源于太阳系外部区域，在那里，水和甲烷仍然处于寒冷和冰冻状态。在这些远离太阳的非常寒冷的区域，冰不能转变为气态。当彗星经过内太阳系时，它们接收到更多太阳热量时，彗星里挥发性的物质蒸发，和灰尘一起，在彗核的周围形成一个被叫作彗发的大气。
这一圈大气比彗核大很多，跨越数千甚至数百万公里，有时甚至会增长到太阳的大小。较大尺寸的尘埃颗粒会留在彗发中，而较轻的尘埃则被太阳的辐射和带电粒子的辐射推送至彗星尾部。彗星包括彗发、它围绕着的彗核以及吹散的尾巴。
流星雨是由彗星在其身后留下的固态碎片形成的，它也是彗星的壮观证据。在一颗彗星穿越过地球轨道之后，一些被抛出的物质会出现地球的轨道上。然后地球会定期经过这些碎片，从而创造出非常壮观的周期性流星雨。
大部分彗星都是非常暗的，但那些诸如哈雷彗星一样不用望远镜都可以看到的明亮彗星，也许会时不时地经过地球附近。围绕太阳运动时，彗星的明亮离子尾巴和分离的尘埃尾巴通常会指向不同的方向。这些明亮的尘埃和气体的痕迹是彗星名字的由来，这个源自希腊的词语意思为“留着长头发”。尘埃彗尾一般遵循彗星的路径，而离子彗尾指向远离太阳的方向。当太阳的紫外辐射撞击彗发的时候形成离子彗尾，将电子从一些原子中撕离。这些电离粒子在所谓的磁层中会形成磁场。
彗星的起源和分布
太阳彗星围绕太阳运动，它们的轨迹实际上是一个拉长的椭圆。根据绕太阳一周所需要的旅行时间，彗星分为短周期和长周期两种类型。区分短周期和长周期的分界线被定为200年，但总的说来周期从几年到几百万年不等。其中靠里的区域产生了短周期彗星，该区域被称为柯伊伯带和散盘;而更靠外的区域则是假设的奥尔特云，产生长周期彗星。
曾经位于柯伊伯带内的天体，有可能是很多我们观察到的彗星的前身，或者至少与这些彗星有关。柯伊伯带内的轨道是稳定的，因此彗星不是源自于那里。柯伊伯带的永久居民不会向太阳靠近。相反，短周期彗星是从散盘产生的，散盘是一个相对空旷的包含冰状的小行星的区域，与柯伊伯带重叠，但是延伸得更远，距离太阳一直到100天文单位或者更远的地方。散盘包含的天体的轨道会受海王星扰动而变得不稳定。
散盘天体与柯伊伯带天体的差别在于，前者天体具有更大的偏心率、更大的位置范围，以及更大的倾角，最高达到约30°。同时，散盘天体也更不稳定。散盘天体具有中等到高的偏心率，这意味着它们的轨道是拉伸的形状，而不是圆形。它们的偏心率非常高，即使那些最大轨道非常远离海王星的天体，当它们的轨道足够接近海王星时，就会受到其引力场的影响。这就是为什么海王星的影响有时能将散盘天体发送到内太阳系里面。在那里，这些天体被加热，释放出气体和尘埃，从而被识别为彗星。
散盘是短周期彗星的储备库，而奥尔特云则是长周期彗星的假定源头，是一个巨大的球状分布的由冰冷微行星构成的“云”，也许包含一万亿小的行星。奥尔特云是以荷兰天文学家简•奥尔特的名字命名的。
因为彗星的轨道是不稳定的，所以行星的扰动会导致它们最终与太阳或某颗行星碰撞，或者被完全送出太阳系。此外，在彗星消失之前不可能永远持续扩散气体，彗星因为太多次靠近太阳飞过，就会失去活力，不再产生气体。奥尔特的假设是，我们现在所说的奥尔特云补充了新鲜彗星的供应，因此今天仍然可以观察到这些新的彗星。
到奥尔特云的可能距离是非常远的。目地距离为1个天文单位。海王星，作为最遥远的行星，到太阳的距离是30天文单位。天文学家认为，奥尔特云与太阳的距离或许从接近1000天文单位延伸直到超过50000天文单位，比我们迄今考虑过的任何天体都要远很多。奥尔特云离太阳的距离，达到了太阳到与其距离最近的恒星——比邻星的相当一部分，后者大约是27万天文单位(4.2光年)。从奥尔特云发出的光几乎需要一年时间才能到达地球。
在太阳系遥远边缘的物体有着微弱的引力束缚能，这能够解释为什么它们很容易受小引力的扰动影响，从而导致我们可以观察到彗星。轻轻的扰动就可以将它们推出原来的轨道，进入内太阳系，从而产生长周期彗星。当某个行星进一步改变了它们向内的轨迹，对这些弱束缚物体的扰动就可能导致产生短周期彗星。
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