혜성 혹은 꼬리별은 태양계를 구성하는 천체 중 하나로, 태양 복사에 의해 핵으로부터 발생한 핵을 둘러싼 구름층인 코마와 꼬리를 갖는다. 혜성은 홍수, 기근, 전염병 등을 불러일으키는 불길한 징조로 여겨졌으나 영국의 에드먼드 핼리가 핼리 혜성의 주기를 계산하고 다음 출현을 예견함으로 태양계의 천체임을 입증했다. 관례적으로 혜성의 이름은 발견자의 성을 붙이며 동시 발견의 경우 세명까지 가능하다. 혜성의 핵은 대부분 얼음과 먼지로 구성돼 있으며 수 킬로미터 ~ 수십 킬로미터 정도이다. 혜성의 기원은 태양계 외곽의 오르트 구름이라는 혜성의 밀집소이고 평소엔 태양을 공전하지만 어떤 이유로 인해서 긴 타원의 궤도로 태양 근처로 떨어져 내려오면 표면의 얼음과 먼지가 증발하며 꼬리가 생긴다.
장주기 혜성은 태양계 외곽의 오르트 구름으로부터 생겨나는 것으로 여겨지고 있으며 이들이 중력의 작용으로 간섭을 일으켜 충분히 긴 타원 형태의 궤도를 갖게 되면 태양에 접근하게 된다는 것이다. 혜성의 본체는 핵으로 불리며 핵은 순수한 얼음이 아닌 암석질 또는 유기질의 먼지를 포함하고 있다. 핵의 평균 직경은 수백 미터 정도로 작고 어두운 것이 수십 미터 특별히 큰 것이 드물게 50킬로미터가 되기도 한다. 질량은 크기에 따라 다른데 직경 1km 정도의 혜성이 수십억 t 단위 직경 10km 정도의 혜성이 수조 t의 단위라고 생각되고 있다. 이는 지구의 산 하나 정도에 해당된다. 태양으로부터 먼 곳에서는 저온으로 핵이 완전히 얼어붙어 있으므로 지구상에서는 단지 소행성 형태의 천체로만 보인다. 하지만 혜성이 태양에 가까이 오면 태양으로부터 복사되는 열에 의해 그 표면이 증발하기 시작한다. 증발된 가스와 먼지는 매우 크고 희박한 대기가 되어 핵의 주위를 구형으로 감싸게 되는데 이를 코마라고 한다.
태양으로부터의 복사 압력과 태양풍에 의해 태양과 반대쪽 방향으로 꼬리가 만들어진다. 혜성의 꼬리는 먼지 꼬리라는 먼지와 금속으로 구성된 흰 빛 꼬리와 이온 꼬리라고 부르는 이온화된 기체로 구성된 푸른 빛이 도는 꼬리가 있다. 먼지 꼬리는 곡선을 그리게 되는데 이는 핵으로부터 방출된 먼지가 독자적 궤도에서 공전하게 되고 서서히 핵 본체로부터 떨어져 태양풍이나 광압의 영향 등을 받기 때문이다. 역사적으로 큰 혜성들은 이런 꼬리가 휘어진 형태로 넓게 퍼져 보였다. 이에 대해 이온 꼬리는 기체와 먼지보다 태양풍의 영향을 크게 받고 태양의 인력보다는 자기장에 따라 운동하므로 태양의 거의 반대편에 수직으로 뻗게 된다. 태양풍이 불규칙하게 불어 때에 따라서는 굽혀지거나 찢기는 등 격렬한 변화를 보일 때도 있다. 또 지구가 혜성의 궤도면을 통과할 때는 혜성의 휘어진 먼지 꼬리와 지구와의 위치에 의해 태양의 방향으로 꼬리가 뻗은 것처럼 보이는 경우가 있다.
대부분의 혜성은 길게 늘어난 타원 궤도를 갖는데 궤도의 한쪽은 태양에 가까이 있으며 나머지는 태양계 바깥쪽으로 멀어진다. 혜성들은 일반적으로 궤도 주기로 분류되는데 이 때 주기가 길수록 궤도의 이심률은 커진다. 단주기 혜성은 일반적으로 공전 주기가 200년 미만인 혜성으로 정의된다. 이들은 보통 다른 행성들처럼 황도면과 비슷한 방향의 궤도를 그린다. 그 궤도는 전형적으로 원일점이 목성의 바깥쪽에 위치한다. 핼리혜성의 원일점은 해왕성보다 약간 바깥쪽에 있으며 주기가 극단적으로 짧은 앵케혜성의 경우는 목성의 범위를 벗어나지 않는다. 단주기 혜성들은 주기가 20년 미만인 목성족과 주기가 20년 이상 200년 미만인 핼리혜성족으로 세분화된다. 장주기 혜성은 이심률이 큰 궤도와 200년~수천 년의 주기를 갖는 혜성이다. 이들의 궤도는 그 원일점이 외행성 바깥쪽의 만 곳에 있으며 궤도 황도면에 가깝지 않을 수 있다. 비주기 혜성은 장주기 혜성과 유사하나 쌍곡선 또는 포물선의 궤도를 그리며 태양 곁을 지나간 후에는 태양계를 떠나 돌아오지 않게 된다.
고대에서 중세에 이르는 시기에 동서양에서는 혜성에 대한 여러 관측과 연구가 있었다. 옛날 사람들은 하늘을 완벽한 세계라고 믿었다. 그런데 이런 생각을 깨뜨린 것이 혜성이었다. 어느 날 갑자기 하늘에서 나타난 혜성은 우주의 질서를 깨뜨린 것이 혜성이었다. 어느 날 갑자기 하늘에 나타난 혜성은 우주의 질서를 깨뜨리는 공포스러운 존재였던 것이다. 이에 대표적인 것이 핼리혜성의 출현이었다. 핼리혜성은 로마시대 때 유독 자주 등장했는데 로마인들 역시 혜성은 불행을 예고한다고 생각했다고 한다. 조선시대 때 나타난 혜성 역시 불길한 조짐으로 해석됐다. 왕은 혜성이 나타날 때마다 경계심을 늦추지 않았는데 혜성은 역모나 반역의 징조로 해석됐기 때문이다. 이같이 불길한 징조로 여겨지던 혜성은 18세기에 들어서야 실체가 조금씩 밝혀지기 시작됐다. 천문학자였던 에드먼드 핼리는 혜성에 대해 의구심을 품게 되는데 그의 친구인 아이작 뉴턴이 새로운 주장을 내놨기 때문이다. 뉴턴은 1680년 10월과 11월에 관측된 혜성이 태양 뒤로 사라졌다가 12월에 나타나자 두 혜성이 같은 것이며 태양 중심으로 궤도를 그리고 있다고 주장했다. 그 얘기를 들을 핼리는 1705년 24개 혜성의 궤도를 계산해 1531년 1607년, 1682년에 출연한 세 개의 혜성이 같은 혜성임을 밝혀냈다. 1758년 이 혜성이 또 나타날 것이라고 예측했고 이 혜성이 75~76년을 주기로 지구에 접근한다고 주장한 것이다. 핼리의 예측대로 1758년 긴 꼬리를 드리운 혜성이 밤하늘에 나타났고 갑자기 나타났다 사라지는 혜성에 주기가 있다는 것이 밝혀졌으며 혜성은 그의 이름을 따서 핼리혜성이라 이름을 붙이게 됐다. 이후로 다양한 연구를 통해 혜성은 주기적으로 지구를 지나간다는 것과 태양 주위를 공전한다는 사실이 밝혀졌다.
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