概述簡介
由于形态不同，古人随形設名，因有孛、長星、蓬星、天欃、天槍、天棓、蚩尤之旗等名，皆屬彗星。俗又稱掃帚星。是由冰構成的太陽系小天體（SSSB），當他朝向太陽接近時，會被加熱并且開始釋氣，展示出可見的大氣層，也就是彗發，有時也會有彗尾。這些現象是由太陽輻射和太陽風共同對彗核作用造成的。彗核是由松散的冰、塵埃、和小岩石構成的，大小從P/2007 R5的數百米至海爾博普彗星數十公裡不等。
彗星的軌道周期範圍也很大，可以從幾年到幾百萬年。短周期彗星來自超越至海王星軌道之外的古柏帶，或是與離散盤有所關聯。長周期彗星被認為起源于歐特雲，這是在古柏帶外面，伸展至最近恒星一半距離上，由冰凍天體構成的球殼。長周期彗星受到路過恒星和銀河潮汐的引力攝動而直接朝向太陽前進。雙曲線軌道的彗星可能在進入内太陽系之前曾經被沿着雙曲線軌迹被抛射至星際空間，則隻會穿越太陽系一次。來自太陽系外，在銀河系内可能是常見的系外彗星也曾經被檢測到。
彗星與小行星的區别隻在于存在着包圍彗核的大氣層，未受到引力的拘束而擴散著。這些大氣層有一部分被稱為彗發（在中央包圍着彗核的大氣層），其它的則是彗尾（受到來自太陽的太陽風等離子和光壓作用，從彗發被剝離的氣體、塵埃、和帶電粒子，通常呈線性延展的部分）。然而，熄火彗星因為已經接近太陽許多次，幾乎已經失去了所有可揮發的氣體和塵埃，所以就顯得類似于小的小行星。小行星被認為與彗星有着不同的起源，是在木星軌道内側形成的，而不是在太陽系的外側。主帶彗星和活躍的半人馬小行星的發現，已經使得小行星和彗星之間的差異變得模糊不清。
截至2013年7月，已經知道的彗星有4894顆，其中大約有1500顆是克魯茲族彗星和大約484顆短周期彗星，而且這個數量還在穩定的增加中。然而，這隻是潛在彗星族群中微不足道的數量：估計在外太陽系的儲藏所内類似的彗星體數量可能達到一兆顆。盡管大多數的彗星都是暗淡和不夠引人注目的，但平均大概每年會有一顆裸眼可見的彗星，其中特别明亮的就會被稱為"大彗星s"。
在2014年1月22日，ESA科學家的報告首次明确的指出在矮行星谷神星，也是小行星帶中最大的天體，有水汽存在。這項檢測是通過赫歇爾太空望遠鏡使用遠紅外線技術完成的。此一發現是出人意料之外的，因為彗星，不是小行星，才會有這種典型的"噴流萌芽和羽流"。根據其中一位科學家的說法："彗星和小行星之間的區隔是越來越模糊了"。
古代也有彗星出現的記錄，古人一般認為彗星是兇兆。
語源
彗星以其拖着的長尾巴而得名，“彗”的本意就是帚。《說文》：“彗，埽竹也。”。中國古人把彗星叫做“星孛”，《春秋》記載，魯文公14年（前613年）“秋七月，有星孛入于北鬥”。這是世界上關于哈雷彗星的最早記錄。中國《晉書·天文志》載有：“彗星所謂掃星，本類星，末類彗，小者數寸，長或經天。彗星本無光，傅日而為光，故夕見則東指，晨見則西指。在日南北皆随日光而指，頓挫其芒，或長或短。”準确的描述了彗星的形态。
西方語言中的“彗星”一詞（如法語：comète；德語：Komet；英語：comet，古英文：cometa），源自拉丁文的comēta或comētēs，這是拉丁化的希臘文κομήτης。在牛津英語字典，這個詞是'κομήτης'（'ἀστὴρ ），意思是希臘文的"長發明星，彗星"。Κομήτης是從κομᾶν（"留着長發"）轉變過來的，其本身又是從κόμη（意思是"頭上的頭發"）轉變過來的，而其意思是"彗星的尾巴"。希臘哲學家兼科學家亞裡斯多德是第一位使用這個延伸出來的字κόμη,κομήτης，來形容他看見的"長著頭發的星星"。彗星的天文學符号是（☄），由一個小圓盤和三根儒頭發突起的短線段組成。
物理性質
彗星由彗核、彗發和彗尾組成。彗核和彗發構成彗頭。
彗核
一些彗星的性質
曾經觀察過的彗核直徑有超過30千米（19英裡）的，但是要确定其确實的大小是很困難的。P/2007 R5的彗核直徑大約隻有100–200米。盡管儀器非常靈敏，但是缺乏較小的彗星可供檢測彗核的大小，使得一些人認為彗核的直徑不會小于100米（330英尺）。從已知的彗星估計，彗核的平均密度大約是0.6g/cm3，彗核的低質量使彗核不會因為自己的重力造成球形，因此它們的外型是不規則的。
大約6%的近地小行星被認為是熄火彗星，它們的彗核已不再釋放出氣體，包括(14827)Hypnos（睡神星）和(3552) Don Quixote（唐吉诃德）。
彗發
主條目：彗發
在彗星的周圍圍繞着的塵埃和氣體形成一個巨大且稀薄的大氣層，稱為彗發，彗發受到太陽風和太陽的輻射壓導緻背向太陽的巨大尾巴，稱為彗尾。
彗發通常都由H2O和塵埃構成，其中90%都是當彗星距離太陽3至4天文單位（450,000,000至600,000,000千米；280,000,000至370,000,000英裡）就從彗核揮發出來的水。H2O的母分子主要是通過光解和很多規模較小的光電離，還有太陽風扮演光化學的小角色而被摧毀（分解）。較大的塵埃粉塵粒子沿着彗星軌道的路徑留下，而更小的粒子被光壓推入彗星的尾巴。
雖然固體的彗核一般都小于60千米（37英裡）的直徑，但彗發可能有數千或數百萬公裡的直徑，有時會變得比太陽還要。例如，17P/霍姆斯彗星在2007年10月爆發之後大約一個月的短時間，巨大的大氣層就比太陽還要大；1811年大彗星的彗發也大緻與太陽的直徑相當。但即使彗發再大，在它跨越火星，大約距離太陽1.5天文單位（220,000,000千米；140,000,000英裡），它的大小就會衰減。在這個距離上，太陽風已經足夠強大，可以将氣體和塵埃吹離彗發，使尾巴增大。
當一顆彗星穿越内太陽系時，彗發和尾巴都會被太陽照亮而能夠看得見，塵埃會直接反射陽光，而氣體會因為離子化而發光。大多數的彗星因為太暗淡，沒有望遠鏡的協助依然看不見，但每幾十年總會有亮到肉眼足以直接看見的彗星。偶爾，會遇到彗星突然爆發出大量的氣體和塵埃，這時彗發的大小會增加一段時期。在2007年，17P/霍姆斯彗星就發生這樣的現象。
在1996年，發現彗星輻射出X射線。這使天文學家大為吃驚，因為X射線通常與高溫天體相關聯。X射線是彗星與太陽風的交互作用生成的：當高度電離的太陽風離子飛過彗星的大氣層時，它們與彗星大氣層中的原子和分子撞擊，會從它們獲得一個或多個電子，這個過程稱為”電荷交換”。這種交換或轉讓一個電子給太陽風中的離子讓離子去激發回到基态，導緻輻射出X射線和遠紫外線光子。
彗尾
主條目：彗尾
在太陽系的外緣，彗星依然在冰凍和不活躍的狀态時，由于體積很小，因此很難甚至無法從地球上觀測到。來自哈柏太空望遠鏡的觀測報告，提出在古柏帶内不活躍彗核的統計報告，但是這些檢測不僅受到質疑，并且無法獨立驗證。當彗星接近太陽系的内側時，太陽輻射造成彗核内部揮發性物質蒸發，并且從核心向外噴出，同時會帶走一些塵埃粒子。
氣體和塵埃流會形成指向不同方向，自己獨特的彗尾。塵埃形成彎曲的尾巴會被抛在軌道的後方，通常稱為第二型彗尾。同時，離子尾，或是第一型彗尾總是指向背向太陽的地方，因為它們受到太陽風的作用遠比塵埃更強烈，因此是沿着磁場線而不是軌道的軌迹。在某些場合，如當地球穿越過彗星的軌道平面和我們從側面看見彗星，可能會看見與塵埃尾指向相反的塵埃尾，稱為彗翎（反尾）（在環繞太陽彗星前方的彗尾，與尾端的塵埃尾共線）。
對彗翎的觀察在太陽風的發現上有意義深遠的貢獻。離子尾是彗發的微粒被太陽紫外線輻射電離後形成的。一但粒子被電離，它們獲得淨正電核，并反過來在彗星附近引發”誘導磁層”。彗星和它的誘導磁層形成太陽風粒子向外流動的障礙。因為彗星的軌道速度和太陽風的速度都是超音速，弓形震波會在彗星運動和太陽風流動方向的前緣形成。在這些弓形震波，大量的彗星離子（稱為”拾取離子”）被凝聚和集中，并且加載太陽風的磁場和等離子，這樣的場線"披蓋"在彗星的周圍形成了離子尾。
如果離子尾的負載已經足夠了，則磁場線會在那個點上擠在一起，在沿着離子尾的某個距離上會發生磁重聯，這會導緻"尾斷離事件"。這種現象已經被觀測到好幾次，在2007年4月20日就有一次值得注意的事件。當恩克彗星通過日冕抛射的物質的時候，它的離子尾就完全的被截斷了。日地關系天文台觀測到了這次的事件。在2013年，歐洲空間局的科學家報告金星的電離層向外擴張的方式類似于一顆彗星在類似條件下形成的離子尾。
噴流
加熱不均勻可能導緻新生成的氣體能夠打破彗星核心表面比較脆弱的點，像一個間歇泉。這些氣體和塵埃的流動可能引起彗核的自旋，并使它分裂。在2010年，它揭漏幹冰（冰凍的）像彗核噴流物質的能源。能夠得知是因為有一艘太空船靠近哪裡，可以看見噴流從哪兒噴出，然後在紅外線的譜線上顯示出那兒有哪些物質。
與流星雨的關系
由于釋氣的緣故，彗星會留下一些固體的碎片。如果彗星的路徑跨越地球的路徑，當地球經過彗尾碎片的蹤迹，就有可能形成流星雨。例如，每年8月9日至12日，當地球穿越斯威夫特－塔特爾彗星的路徑時，形成的英仙座流星雨；哈雷彗星是10月份的獵戶座流星雨的來源。
軌道特性
大多數彗星都是細長橢圓軌道的太陽系小天體，它們的軌道隻有一小部分接近太陽，剩餘的大部分都在深遠的太陽系外緣。彗星通常都以軌道周期的長短來分類：軌道周期越長的橢圓也越細長。
短周期
彗星的定義一般是指周期短于200年的彗星。它們的軌道通常黃道的上下，并且運行方向與行星相同。它們軌道的遠日點通常在外行星的區域（木星和超越其外）；例如，哈雷彗星的遠日點就在海王星之外不遠處。彗星軌道的遠日點靠近哪一顆行星，它就是該行星的彗星"家庭"這些家庭成員被認為是起因于被行星捕獲到周期較短軌道上的長周期彗星。
周期最短的極端，恩克彗星的軌道不會抵達木星的軌道，并且稱為恩克型彗星。短周期彗星中，周期短于20年和低傾角（不超過30度）的被稱為木星族彗星。像哈雷彗星的，軌道周期在20至200年之間，軌道傾角從0至超過90度的，稱為哈雷族彗星。截至2013年(2013-Missing required parameter1=month!)[update]，隻有72顆哈雷族彗星被觀測過，相較之下木星族彗星則幾乎有470顆。
最近發現的主帶彗星形成一個獨立的類别，不僅軌道在小行星帶内，而且還接近圓形。
因為其橢圓軌道經常會帶它們接近巨大的行星，彗星會受到進一步的重力擾動。短周期彗星的遠日點有趨近于氣體巨星軌道半徑的趨勢。很顯然的，來自歐特雲的彗星在接近巨大行星的時候，經常會受到這些行星強烈的影響。木星是最大的擾動源，因為它的質量是其他行星質量總和的兩倍。這些擾動可以将長周期彗星的軌道轉變成短周期的軌道。
基于其軌道特征，有些短周期彗星被認為起源于半人馬和古柏帶/離散盤—一個在海王星外側的盤狀區域—而長周期彗星的來源被認為是更遙遠的一個球形的歐特雲（以提出存在這個假想球殼的何蘭天文學家楊·亨德裡克·歐特的名字命名）。一般認為在這個以太陽為中心，大緻成球形的遙遠地區内，在大緻是圓形的軌道上，存在着許多類似彗星的天體。
偶爾，外側行星的影響力（這種情形通常是對古柏帶的天體），或是鄰近的恒星（這種情形通常是對歐特雲的天體）可能會将這些天體中的一顆抛入橢圓形的軌道，将他帶向太陽成為可以看見的彗星。不同于回歸的短周期彗星，沒有之前的觀測資料可以建立它們的軌道，通過這個機制産生的新彗星，其外觀是不可預知的。
長周期
長周期彗星有較高的離心率軌道和範圍從200年至數千乃至百萬年的周期，在近日點附近時，離心率大于1并不完全意味着這顆彗星會逃離太陽系。例如，麥克諾得彗星在2007年1月（曆元）接近近日點時的日心吻切軌道離心率是1.000019，但是它受到太陽的引力約束，周期約為92,600年，因為在它遠離太陽之後離心率已降至1以下。
長周期彗星将來的軌道需要再它遠離行星所在的區域以後，再以太陽系的中心計算吻切軌道的曆元，才能确定。依據定義，長周期彗星依然受到太陽引力的約束；這些彗星在接近主要的行星時可能會被彈出太陽系，因此就無須考慮它原本的"周期"是否正确。長周期彗星的軌道會帶它們進入遠離外行星的遠日點，而且它們的軌道平面也不需要躺在黃道面附近。像威斯特彗星和C/1999 F1這些長周期彗星在重心座标系的拱點距離接近70,000天文單位，估計軌道周期大約長達600萬年。
單次出現或非周期彗星都類似長周期彗星，這是因為它們在進入内太陽系接近近日點時，都有抛物線或略呈雙曲線的軌迹。但是，這可能是巨大行星的攝動導緻它們的軌道發生改變。單次出現或是有着抛物或雙曲吻切的彗星，會使它們在接近太陽一次之後，就永遠的離開太陽系。太陽的希爾球是一個不穩定的球體，最大的範圍可以達到230,000AU(1.1秒差距（3.6光年）)。隻有少數的數百顆彗星在接近近日點的附近時曾被觀測到雙曲線軌道（e>1），在使用無攝動的日心二體最加拟合才認為它們可能會逃出太陽系。
已經觀測過的彗星，沒有離心率明顯大于1的所以沒有明确的證據可以指出有起源于太陽系外的彗星。C/1980 E1彗星的在1982年通過近日點之前的周期大約是710萬年，但是它在1980年與木星遭遇而被加速，使它成為已知彗星中離心率最大的（1.057）。預測不會再返回内太陽系的彗星包括C/1980 E1、C/2000 U5、C/2001 Q4 (NEAT)、C/2009 R1、C/1956 R1、和C/2007 F1(LONEOS)。
有些機構使用周期彗星這個術語泛指軌道有周期性的彗星（也就是包括所有的短周期彗星和長周期彗星），而其他人使用它時則完全僅意味着短周期彗星。同樣的，雖然無周期彗星字面的意義是與"僅出現一次的彗星"是相同的，但有些人的意思是所有在有生之年不能看見第二次的彗星（也就是包括周期在200年以上的長周期彗星）。
早期的觀測顯示有幾顆彗星的軌迹真的是雙曲線軌道彗星（也就是無周期彗星），但都未超過被木星攝動而被加速的可能範圍。如果彗星充斥在星際空間内，它們的移動速度應該與臨近太陽的恒星有着相同數量級的相對速度（每秒數十公裡的速度）。如果這樣的天體進入太陽系，它們應該有正值的特殊軌道能量，并将真正的觀測到有着雙曲線軌道。粗略的計算顯示，每世紀應該有4顆雙曲線軌道的彗星進入木星軌道的内側，并有着1或2等級的星等。
彗星的死亡
從太陽系排出
如果一顆彗星有足夠快的速度運行，那麼它可以離開太陽系；這就是雙曲線情況的彗星。到目前為止，已知會彈出太陽系的彗星都是曾和太陽系的其它天體，像是木星，發生過交互作用（參見攝動）。所有已知的彗星都起源于太陽系内，而不是以高速度的雙曲線軌道進入太陽系。
耗盡揮發物質
主條目：熄火彗星
木星族彗星（JFC）和長周期彗星（LPC，參見前述的"軌道特性"）似乎遵循非常不同的衰退法則。木星族彗星的活動大約是10,000年，或是1,000次的公轉，而長周期彗星消失得更快。隻有10%的長周期彗星能夠通過短距離的近日點50次依然存活着，而隻有1%能超過2,000次[36]。最終，大部分彗星的揮發性材料都會蒸發掉，使得彗星成為小而黑的惰性岩石，或是類似于小行星的廢墟。
瓦解（分裂）
彗星也會碎裂成為碎片，例如：比拉彗星（3D/Biela）于1846年發生分裂，1872年彗核完全分開，結果在1872、1885、1892年都引起非常壯觀的流星暴，每小時流星數達3000∼15000顆左右。73P/Schwassmann–Wachmann從1995年也開始發生這樣的現象。
這些分裂可能是太陽或大行星引力導緻的潮汐力造成的，或是由于揮發性物質的"爆炸"，還是其他尚未完全明了的原因。
失蹤
主條目：迷蹤彗星
許多在數十年前或前個世紀發現的彗星現在已經成為失蹤者了。它們或因為軌道不明确而難以預測未來的出現，或是已經瓦解了。然而，偶爾會發現一顆"新"彗星，但它們的軌道計算顯示，這是舊有的"失蹤"彗星。一個例子是11P/Tempel–Swift–LINEAR，在1869年發現，但在1908年受到木星的攝動就失蹤了，直到2001年才意外的被LIEAR再度發現。
碰撞
有些彗星有着更壯觀的結束－要麼落入太陽，或是粉碎後進入另一顆行星或天體。在太陽系的早期，彗星和行星或衛星之間的碰撞是很常見的：例如，地球的衛星表面有許多的撞擊坑，有些可能就是彗星造成的。最近一次彗星與行星的撞擊發生在1994年7月，粉碎了的舒梅克·利維九号彗星與木星相撞。
在早期的階段，有許多彗星和小行星因相撞而進入地球。許多科學家認為彗星的轟擊為年輕的地球（40億年前）帶來了大量的水，形成了目前鋪滿地球的海洋，即使不是全部也是很大的一部分。但也有其它的研究人員對這個理論産生質疑。在彗星上檢測到一些有機分子，使得有人推論彗星或隕石可能為地球帶來了生命的前身－甚至就是生物本身。依然有許多彗星是近地彗星，但是地球與小行星撞擊的機率還是高于彗星。
人們懷疑彗星的撞擊，在長時間的尺度上，也能運送大量的水給地球的衛星，所以可能有一些月球冰會留存下來。
彗星和隕石的撞擊被認為是玻璃隕石和澳洲玻璃隕體的成因。
命名規則
在過去的兩個世紀，彗星的命名有幾個不同的規則。在通過有系統的命名約定之前，有許多不同的命名方法。在20世紀的初期之前，大多數的彗星隻簡單的依據它們出現的時間命名，特别是明亮的大彗星都隻提及年份：像是"1680年大彗星"（C/1680 V1，Kirch's Comet）、"1882年9月大彗星（C/1882 R1）、和"1910年白晝大彗星（1910年1月大彗星）。
在愛德蒙·哈雷表明1531年、1607年、和1682年的彗星是同一顆，并且很成功的預測它在1759年回歸，這顆彗星就被稱為哈雷彗星。相同的，第二顆和第三顆周期彗星恩克彗星和比拉彗星也都是以計算它們軌道的天文學家，而不是最初（原始）發現者的名字命名。之後，周期彗星通常就以發現者的名字命名，但也隻有第一次，之後的出現就以通過近日點的年份表示。
在20世紀初期，以發現者的名字為彗星命名變得非常普遍，并且迄今依然是如此，一顆彗星可以使用三位獨立發現者的名字。在最近這些年，許多彗星是由許多天文學家組織的大型團隊機構發現的，就以這個機構的名稱做為彗星的名字。例如，IRAS—荒貴—阿爾科克彗星（Comet IRAS–Araki–Alcock）是紅外線天文衛星（IRAS）、和業餘天文學家玄一荒木與喬治·阿爾科克獨立發現的。
在過去，當多顆彗星是由同一個人、獨力的團隊或團隊發現時，會在彗星的名稱之後附加上數字（但限定是周期彗星），用來區别這些彗星；像是舒梅克－李維1至9号。現在，因為一些組織發現的彗星數量衆多，使得這樣的命名變得不切實際，也未能試圖确保每顆彗星有一個唯一的名稱。取而代之的是，使用系統化的彗星型号，藉以避免混淆。
直到1994年，彗星都會先給與一個臨時名稱，這是以發現的年份配合發現的先後順序加上一個小寫的英文字母（例如，1969 i（班尼特彗星）是1969年發現的第9顆彗星）。一但觀測到這顆彗星通過近日點，并且确定了它的軌道之後，就根據它通過近日點的年份和順序的羅馬數字給與永久性的名稱（這編号通常是該年結束後二年才能編好）。所以彗星1969 i就成為彗星1970 II（它是1970年通過近日點的第二顆彗星），又如舒梅克·利維九号彗星的名稱分别為1993e和1994Ⅹ。
但越來越多的彗星被發現，而且有些是在通過近日點之後才被發現，使這套系統顯得不切實際。于是國際天文學聯合會在1994年推出新的彗星命名系統。從1995年開始，彗星在一年中以每半個月為單位使用一個字母和數字來指示發現的順序（這個系統和用于小行星的類似），所以，例如在2006年2月下半月發現的第4顆彗星，将被命名為2006 D4。此外，還添加前綴字母來顯示
最初被當成小行星命名的彗星，在确認後仍然維持原有的名稱，但會加上前綴字母，例如P/2004 EW38（Catalina–LINEAR）。
如果彗星破碎，分裂成數個以上的彗核，則在編号後加上-A、-B..以區分每個彗核。回歸彗星方面，如彗星再次被觀測到回歸時，則在P/（或可能是D/）前加上一個由IAU小行星中心給定的序号，以避免該彗星回歸時重新标記。例如哈雷彗星有以下标記：1P/1682 Q1=1P/1910 A2=1P/1982 U1=1P/Halley=哈雷彗星。
研究的曆史
早期的觀測和推論
在望遠鏡發明之前，彗星好像無論在何處出現，都會慢慢的消失不見。它們通常都被認為是不好的預兆，會為國王或男性的貴族帶來災難、死亡，甚至被解釋為上天對地球上居民的攻擊。來自古代的資料，例如中國的甲骨文，知道數千年來人類就曾經發現過彗星。烏魯克的國王吉爾伽美什将之解釋為"流星"，而啟示錄、以諾書等則稱之為彗星，或可能是火流星。一個很有名的古老記錄，是出現在貝葉挂毯上的哈雷彗星，這幅挂毯描述的是1066年諾曼征服英格蘭的事迹。
亞裡斯多德在他的第一本書，天象論中對彗星看法的論調，主導了西方對彗星的思潮将近兩千年。他否決了幾個早期哲學家認為彗星是行星，或至少是一種與行星有觀天象的想法，理由是行星局限于黃道上，并且是種圓周運動，但彗星可能出現在天空中的任何部分。取而代之的是，他描述彗星是地球大氣層上層的現象，是在炎熱、幹燥的環境下聚集和偶然噴出的火焰。亞裡斯多德認為這種機制不僅形成彗星，還包括流星、極光，甚至是銀河。
有幾位後來的哲學家對彗星的看法提出異議。塞内卡在他的天問指出，彗星在天空中有規律的移動，并且不受風影響的性質，這種不受幹擾的行為比較像天體而不是大氣中典型的現象。盡管他認為其它的行星不會出現在黃道之外，但是類似地球的天體沒有理由不能在天空的任何地方出現，人類對天體的認識是非常有限的。然而，亞裡斯多德的觀點被證明更有影響力，直到16世紀，彗星還被認為是大氣層内，而不是大氣層之外的現象。
在1577年，一顆明亮的彗星出現了好幾個月。丹麥的天文學家第谷·布拉赫使用他自己和别人在不同地點測量的彗星位置，試圖測量出彗星的視差。但在測量的精确度範圍内，測不出任何視差，這暗示了彗星的距離比月球到地球距離至少還要遠4倍以上。
軌道的研究
雖然彗星現在已經被證明是天體，但是它們在天空上是如何移動的，卻在下個世紀成為辯論的主題。即使稍後約翰·開普勒在1609年确定行星是以橢圓軌道環繞着太陽，他認為定律管轄的是行星運動，應該不會影響到其它天體的運動－他相信彗星是在行星之間以直線運動。伽利略雖然堅信哥白尼學說，拒絕第谷的視差測量并且包容亞裡斯多德認為彗星是通過大氣層上層直線運動的觀念[來源請求]。
在1610年，威廉·羅耳是第一位建議行星運動的開普勒定律也适用于彗星的人。在接下來的數十年，其他的天文學家，包括Pierre Petit、Giovanni Borelli、Adrien Auzout、羅伯特·虎克、Johann Baptist Cysat、和喬凡尼·多美尼科·卡西尼也都主張彗星是以橢圓或抛物線的曲線路徑繞着太陽；但是，其他的，像是克裡斯蒂安·惠更斯和約翰·赫維留依然認為彗星是以直線運動。
這件事經由Gottfried Kirch在1680年11月14日發現的亮彗星得到解決，整個歐洲的天文學家追蹤這顆彗星的位置達數個月。在1681年，薩克遜的牧師進一步的證明這顆彗星是以抛物線運行的天體，并且太陽在其中的一個焦點上。然後艾薩克·牛頓在他1687年發表的數學原理中證明了一個在與距離平方成反比的萬有引力影響下運動的物體，它的軌道所形成的軌迹形狀是圓錐曲線，并且使用1680年的彗星做例子，說明彗星在天球上經過的路徑與抛物線是如何吻合的。
在1705年，愛德蒙·哈雷應用牛頓的方法分析了在1337年至1698年間出現的23顆彗星。他注意到1531年、1607年和1682年的彗星有着非常相似的軌道要素，他進一步考慮到木星和土星的引力攝動對軌道造成的微小差異，更有信心确認這三顆彗星是同一顆彗星的一再出現，他并預測這顆彗星在1758至1759年間會再出現。
（稍早些，羅伯特·虎克認定1664年和1618年的彗星是同一顆，同時Giovanni Domenico Cassini曾懷疑1577年、1665年、和1680年的，但兩者都不正确。）哈雷預測的回歸日期後來被三位法國數學家的小組：亞曆克西斯·克勞德·克萊羅、約瑟夫·拉朗德和妮可-雷讷·勒波特，再精算過，他們預測這顆彗星的近日點落在1759年，準确在一個月内。當這顆彗星儒預測的回來時，它被命名為哈雷彗星（稍後的正式名稱為1P/Halley），下次将于2061年回歸
在曆史上，彗星的周期不僅要夠短，還要每次都夠明亮，才能夠被記錄好幾次。哈雷彗星是唯一每次都夠亮，在經過太陽系的内側時能以肉眼看見的彗星。自哈雷彗星的周期被确認之後，通過望遠鏡的使用，發現了許多其它的周期彗星。第二顆被發現周期的彗星是恩克彗星（官方正式的名稱是2P/Encke）。
德國數學家兼物理學家約翰·弗朗茨·恩克在1819-21年間計算一系列彗星的軌道，他觀察到1786年、1795年、1805年、和1818年的彗星，得出的結論是它們是同一顆彗星，并且成功的預測它在1822年的回歸。到1900年，已經有17顆彗星被觀察到多次通過近日點，并被認定是周期彗星。截至2012年11月(2012-11)[update]，已有271顆周期彗星comets被辨識出來，不過其中有幾顆已經瓦解或是失蹤了。
物理性質的研究
艾薩克·牛頓描述彗星是在傾斜軌道上運動的緊密和持久的固體，它們的尾巴是由核心排放出，被太陽加熱或點燃的稀薄氣體。牛頓懷疑彗星是支援空氣中生命起源的元件，他也相信彗星排放的蒸氣和太陽供應的燃料，可以補充行星的水（經由植物的增長和腐爛還逐漸轉變成行星上的土壤）。
在18世紀初期，一些科學家對彗星的組成已經做了正确的假設。在1755年，伊曼努爾·康德假設彗星是由一些揮發性物質組成，當它們接近近日點時因為汽化而呈現輝煌的亮度。在1836年，德國數學家弗裡德裡希·威廉·貝塞爾在觀察1835年的哈雷彗星噴發出來的氣流之後，認為噴射力大到足以改變一顆彗星的軌道，。
然而，另一個有關彗星的發現掩蓋了這個想法将近一世紀之久。在1864至1866年間，意大利天文學家喬凡尼·斯基亞帕雷利計算英仙座流星雨的軌道，基于軌道的相似性，它正确的指出該流星雨是斯威夫特－塔特爾彗星的片段。彗星和流星雨之間的聯系，在1872年被戲劇性的強調，在比拉彗星的軌道上發生了重大的流星雨，而這顆彗星在1846年出現時被觀測到分裂成兩半，并且在1852年後就未曾再見到。"碎石銀行"結構的彗星模型出現了，在模型中，彗星是由松散的小岩石堆積而成，并塗上了冰冷的外層。
在20世紀中葉，這種模型呈現出了一些缺點：尤其是，它不能解釋隻有少量冰凍物質的物體，可以在經過近日點數次之後，依然可以繼續的蒸發出氣體而持續完美的展現。在1950年，弗雷德·惠普爾提出這一點，認為彗星不是岩石包覆著一些冰，而是冰凍的物質包含了一些塵埃和岩石。這"髒雪球"模型很快的就被接受，并且來自龐大的太空船觀測資料，似乎也支持這樣的見解。這些太空船包括ESO的喬托号探測器和蘇聯的Vega1和Vega2，它們在1986年穿越過哈雷彗星的彗發，拍攝了彗核的影像，和觀察了揮發性物質的彗尾。
近代的發現
關于彗星含有多少冰的辯論仍然持續著。在2001年，NASA的深空一号小組，在NASA的噴射推進實驗室工作，獲得19P/包瑞利彗星表面的高解析影像。他們宣布包瑞利彗星展現出性質不同的噴流，是熱且幹燥的。假設彗星包含水和其他的冰，領導人，美國地質調查局的Laurence Soderblom博士說：光譜顯示表面是熱和幹燥的。令人驚訝的是我們沒有看見水冰的痕迹。然而，他又提出冰可能隐藏在下方，而表面因為太陽的加熱已經幹涸，也或許包表面覆蓋著非常黑的，像煤灰的材料掩蓋了地殼表面任何冰的蹤迹。
在2005年7月，深度撞擊探測器在坦普爾1号彗星上撞出一個坑穴以研究它的内部。這個任務的結果顯示彗星的冰水大部份都是在表面下，這些儲藏的水升華形成了彗發，提供了坦普爾1号彗星噴流所需要的蒸發水。之後，它改名為EPOXI，在2010年11月4日飛掠過哈特雷二号彗星。
在1999年2月發射的星塵号太空船，在2004年1月搜集了維爾特二号彗星來自彗發的顆粒，并且在2006年1月用莢艙将樣品送回地球。克勞迪雅亞曆山大，在NASA的噴射推進實驗是從事彗星模型建構多年，向space.com報告她對噴流數量的驚訝，它們的外觀在黑暗側和明亮側是一樣的，它們能從彗星的表面舉起大塊的岩石，此一事實表明維爾特二号彗星不是松散黏合的瓦礫堆。
更多來自星塵任務的資料顯示來自維爾特二号彗星尾巴物質的結晶可能僅能在火中生成。雖然彗星是在太陽系的外側形成的，但在太陽系早期的形成時間，徑向的物質混合有可能重新分配了原始行星盤的所有物質，所以彗星也包含了在炙熱的太陽系内側形成的結晶顆粒。這在彗星的光譜，以及樣本返回任務都能見到。近來還有更多，取回的物質表明"彗星塵埃類似于小行星的物質"。這些新的結果迫使科學家重新思考彗星和小行星在本質上的區别和差異。
在2011年4月，來自亞曆桑納大學的科學家發現維爾特二号彗星中有液态水存在的證據。他們找到了鐵和必須有水存在下才能形成的硫化銅礦物。此一發現粉碎了彗星從來沒有得到足夠使大量冰塊融化的溫暖環境的現有範例。
即将進行的太空任務将增加能讓我們更清楚認識彗星的組成。歐洲的羅塞塔探測器将前往67P/楚留莫夫－格拉希門克彗星；在2014年，它将進入環繞這顆彗星的軌道和安放一個小登陸艇到它的表面。
著名的彗星
大彗星
主條目：大彗星
雖然每年都有數以百計的小彗星進入内太陽系，但很少受到一般民衆的注意。大約每十年但不盡如此，會有一顆彗星亮到無須刻意觀察就能看見－這種彗星通常被稱為大彗星。在過去的時代，明亮的彗星往往引發一般民衆的恐慌和歇斯底裡的反應，被認為是不好的征兆。最近，在1910年重返的哈雷彗星，因為地球會通過他的彗尾，報紙上錯誤的報道激起民衆對氰化物的恐懼，認為可能會毒害數以萬計的生命，1997年海爾-波普彗星的出現，引起天堂之門教徒大規模的自殺潮。
預測一顆彗星是否能成為大彗星是很困難的，因為有許多因素都會影響到彗星偏離預測的亮度，而不知能否成為大彗星。概括的說，如果彗星有一顆龐大和活躍的核，并且足夠接近太陽，在最亮時沒有被太陽遮掩而能從地球看到，它就有機會成為大彗星。然而，1973年的柯侯德彗星符合前述所有的标準，被預測會成為壯觀的大彗星，但結果并非如此。三年後出現的威斯特彗星，大家對他的期望并不高（或許因為對柯侯德彗星預測的慘敗，使科學家們在預測上趨于保守），但卻成為令人印象深刻的彗星。
在20世紀末期，有很長的一段時間沒有出現大彗星，然後有兩顆大彗星接踵出現。在1996年繼海爾-波普彗星之後，百武彗星随即現身，并在1997年達到最大亮度。21世紀的第一顆大彗星是C/2006 P1（麥克諾特），它在2007年1月成為肉眼可見的彗星，并且是40年來最亮的彗星。
掠日彗星
主條目：掠日彗星
掠日彗星是指近日點極為接近太陽的彗星，有時其距離可接近至太陽表面僅數千公裡。較小的掠日彗星會在接近太陽時被完全蒸發掉，而較大的彗星則可通過近日點多次。然而，太陽強大的潮汐力通常仍會使它們分裂。
SOHO觀測到的掠日彗星大約90%都是克魯茲族的成員，它們源自一顆在第一次進入内太陽系時就被碎裂成許多小彗星的巨大彗星。其它10%則包含一些零星的彗星，以及4個已經确定有所關聯的群體：分别為科裡切特族（Kracht）、科裡切特2a族、馬斯登族（Marsden）及邁耶族（Meyer）。馬斯登族和科裡切特族或許與96P周期彗星——梅克賀茲一号彗星有所關聯，這顆彗星也可能是象限儀座流星雨和白羊座流星雨的母彗星。
不尋常的彗星
已知的數千顆彗星中，有些是很不尋常的。恩克彗星的軌道從小行星帶的外側進入到行星的水星軌道内側，而29P/施瓦斯曼·瓦茨曼彗星的軌道接近圓形，并且允型在木星和土星軌道之間。在土星和天王星之間的凱龍軌道并不穩定，起出被歸類為小行星，直到注意到它有着暗淡的彗發，才被認為是彗星。同樣的，137P/舒梅克·利維2号彗星起初也被當成小行星1990 UL3。大約百分之六的近地小行星被認為是不再能排出氣體的熄火彗星。
有些彗星，包括威斯特彗星和池谷關彗星，在通過近日點時被觀察到分裂的現象。3D/比拉彗星是一個值得注意的例子，它在1846年通過近日點時分裂成兩塊，在1852年還觀測到這兩顆分離的彗星，但之後就沒有再看見。取而代之的是在彗星該回歸的1872年和1885年出現了壯觀的流星雨。在每年的11月，當地球跨越過比拉彗星的軌道時，都會出現一個較小的流星雨：仙女座流星雨。
另一顆值得注意的彗星是撞毀的舒梅克－李維九号彗星，它是在1993年被發現的。在發現的時候，這顆彗星的軌道環繞着木星，它是在1992年非常接近木星而被捕獲的。如此靠近的距離使這顆彗星碎裂成數百片，并在1994年7月花費了六天的時間陸續撞擊到木星上。1908年的通古斯事件也被認為可能是類似的事件，有可能是恩克彗星的碎片造成的。
觀測
使用廣視野望遠鏡攝影或雙筒望遠鏡都可能發現新彗星。然而，即使沒有光學設備，業餘天文學家依然可以從線上下載一些衛星的影像，像是SOHO衛星，發現掠日彗星。在2010年12月26日，業餘天文學家Michał Kusiak發現了第2,000顆SOHO的彗星，在可預見的未來，這個數字還會穩定的持續增加。
肉眼可見的彗星是非常罕見的，但業餘的天文望遠鏡（口徑50mm至100mm）就能精細顯示的彗星倒是相當的多－每年都有好幾顆，有時在一個夜晚，甚至同一個時間就能在夜空中看見好多顆。通常可以用天文軟件繪制這些已知彗星的軌道。相較于其它天體，它們會快速的移動，而在望遠鏡的目鏡中，它們的移動通常是很容易察覺的。但是，夜複一夜，它們的移動量也隻有幾度，這就是為什麼觀察者使用星圖就很容易發現它們，就像是在毗鄰的圖示。
彗星顯示的類型取決于其組成和與太陽接近的程度。因為一顆彗星的物質揮發會随着他與太陽距離的增加而減少，彗星變得越來越難觀測，不隻是因為它的距離，還有它的尾巴和用于反射的元素量逐漸的萎縮。
最引人注目的彗星是有着明亮的核心和展示出長長的尾巴，有時需要廣視野的小望遠鏡或雙筒望遠鏡才能獲得最好的景象。因此，大型的業餘儀器（口徑25厘米（10英寸）或更大）雖然有更好的集光力，但在觀賞彗星時不一定會有優勢。使用8厘米（3英寸）至15厘米（6英寸）等級的小口徑儀器能觀賞到的壯觀彗星很頻繁的，但較少受到注意，而其機會遠高于受到媒體關注而非常罕見的大彗星。
彗星被認維也會繞着其它的恒星運轉，但是對目前的系外行星偵測法而言，它們是太遠和太小而難以檢測到。
人類文化影響
彗星奇特的形态，加上偶爾才能看到，古代許多地區的人們都把它視作上天的一種征兆。在中國古代，人們把它看作災禍降臨的不祥之兆，稱之為“災星”。歐洲曾經把它當作上帝給予的預示。錢鐘書說：“古人每借天變以谏誡帝王”，“以彗星為‘天教’、熒惑為‘天罰’”，“然君主複即以此道還治臣工，有災異則譴咎公卿”
流行文化中描寫彗星是預示世界末日和改變世界的預兆，牢固地根植于西方的傳統看法中。哈雷彗星每次的回歸都在各種類型的出版物上創造了一系列聳動的新聞。特别受到注意的是一些名人的出生和死亡與這顆彗星的回歸，像是馬克·吐溫（誰正确的預測他會在彗星于1910年回歸時辭世），和尤多拉·韋爾蒂（1909年出生），瑪麗·翠萍·卡本特以專曲哈雷來到傑克遜于1987年成名。
在科幻，彗星撞擊被用來描述克服技術困難與威脅的英雄主義（彗星撞地球，1998年的影片），或是用來觸發全球的危機（路西法的錘子，1979年影片），或成批的僵屍（彗星夜，1984年影片）。近期描述撞擊的有儒勒·凡爾納的遠離彗星和朵貝·楊笙的姆米谷的彗星，而大型的載人太空探測有亞瑟·查理斯·克拉克的小說：2061太空漫遊。
最早記錄
中國史書上對哈雷彗星的出現有詳細記載。論記錄時間之早，首推《春秋》。《春秋》說：魯文公十四年（公元前613年）“秋七月，有星孛入于北鬥。”這是世界上第一次關于哈雷彗星的确切記錄。論所記内容之早，則首推西漢的《淮南子》。《淮南子·兵略訓》說：“武王伐纣，東面而迎歲，至汜而水，至共頭而墜，彗星出，而授殷人其柄。”據中國天文學家張钰哲推算，這是公元前1057年哈雷彗星回歸的記錄。從公元前240年起，哈雷彗星每次出現，中國都有記載，其次數之多和記錄之詳，是其他國家所沒有的。哈雷彗星的原始質量估計小于10萬億噸。如取近似值，彗核平均密度為每立方厘米1克，則彗核半徑應小于15公裡。估計它每公轉一圈，質量減少約20億噸，這隻是其總質量的很小一部分，因此它還會存在很久。
現有記錄
在給予周期彗星一個永久編号之前，該彗星被發現後需要再通過一次近日點，或得到曾經通過的證明，方能得到編号。例如編号“153P”的池谷•張彗星，其公轉周期為360多年，因證明與1661年出現的彗星為同一顆，因而獲得編号。
彗星通常是以發現者來命名，但有少數則以其軌道計算者來命名，例如編号為“1P”的哈雷彗星，“2P”的恩克彗星和“27P”的克倫梅林彗星。同時彗星的軌道及公轉周期會因受到木星等大型天體影響而改變，它們也有因某種原因而消失，無法再被人們找到，包括在空中解體碎裂、行星引力、物質通過彗尾耗盡等。
大部分彗星都不停地圍繞太陽沿着很扁長的軌道運行。循橢圓形軌道運行的彗星，叫“周期彗星”。公轉周期一般在3年至幾世紀之間。周期隻有幾年的彗星多數是小彗星，直接用肉眼很難看到。不循橢圓形軌道運行的彗星，隻能算是太陽系的過客，一旦離去就不見蹤影。大多數彗星在天空中都是由西向東運行。但也有例外，哈雷彗星就從東向西運行的。
哈雷彗星的平均公轉周期為76年，但是你不能用1986年加上幾個76年得到它的精确回歸日期。主行星的引力作用使它周期變更，陷入一個又一個循環。非重力效果（靠近太陽時大量蒸發）也扮演了使它周期變化的重要角色。在公元前239年到公元1986年，公轉周期在76.0（1986年）年到79.3年（451和1066年）之間變化。最近的近日點為公元前11年和公元66元。
哈雷彗星的公轉軌道是逆向的，與黃道面呈18度傾斜。另外，像其他彗星一樣，偏心率較大。哈雷彗星的彗核大約為16x8x8千米。與先前預計的相反，哈雷彗星的彗核非常暗：它的反射率僅為0.03，使它比煤還暗，成為太陽系中最暗物體之一。哈雷彗星彗核的密度很低：大約0.1克/立方厘米，說明它多孔，可能是因為在冰升華後，大部分塵埃都留了下來所緻。
哈雷彗星在衆多彗星中幾乎是獨一無二的，又大又活躍，且軌道明确規律。這使得Giotto飛行器瞄準起來比較容易。但是它無法代表其他彗星所具有的公性。
本身是不會發光的。早在我國晉代，我國天文學家就認識到這一點。《晉書●天文志》中記載，“彗本無光，反日而為光”。彗星是靠反射太陽光而發光的。一般彗星的發光都是很暗的，它們的出現隻有天文學家用天文儀器才可觀測到。隻有極少數彗星，被太陽照得很明亮拖着長長的尾巴，才被我們所看見。
(Halley's comet)第一顆經推算預言必将重新出現而得到證實的著名大彗星。當它在1682年出現後，英國天文學家哈雷注意到它的軌道與1607年和1531年出現的彗星軌道相似，認為是同一顆彗星的三次出現，并預言它将在1758年底或1759年初再度出現。雖然哈雷死于1742年，沒能看到它的重新出現，但在1759年它果然又回來，這是天文學史上一個驚人成就。這顆彗星因而命名為哈雷彗星。它的公轉周期為76年，近日距為8,800萬公裡（0.59天文單位），遠日距為53億公裡（35.31天文單位），軌道偏心率為0.967。中國史書上對哈雷彗星的出現有詳細記載。論記錄時間之早，首推《春秋》。
《春秋》說：魯文公十四年（公元前613年）“秋七月，有星孛入于北鬥。”這是世界上第一次關于哈雷彗星的确切記錄。論所記内容之早，則首推西漢的《淮南子》。《淮南子·兵略訓》說：“武王伐纣，東面而迎歲，至汜而水，至共頭而墜，彗星出，而授殷人其柄。”據中國天文學家張钰哲推算，這是公元前1057年哈雷彗星回歸的記錄。
從公元前240年起，哈雷彗星每次出現，中國都有記載，其次數之多和記錄之詳，是其他國家所沒有的。哈雷彗星的原始質量估計小于10萬億噸。如取近似值，彗核平均密度為每立方厘米1克，則彗核半徑應小于15公裡。估計它每公轉一圈，質量減少約20億噸，這隻是其總質量的很小一部分，因此它還會存在很久。
暗彗星
“暗彗星”是一種脫落其明亮冰晶物質，隻保留着内部有機物質外殼，從而反射很少的光線。由于暗彗星并不燃燒，它與地球的碰撞路徑中很容易逃脫研究人員的探測，直至災難出現。英國卡迪夫大學的比爾·納皮爾(Bill Napier)教授告訴《新科學家》雜志稱，“證實昏暗、處于休眠狀态的彗星是一項重大發現，但很大程度上它對地球構成一定的危險。”他的研究同事北愛爾蘭地區阿爾馬天文台的天文學家大衛·阿謝爾(David Asher)博士警告指出，許多定期運行的彗星圍繞太陽旋轉一周的時間少于200年，通常它們都是“暗彗星”。
天文奇觀
2014年10月20日（北京時間）淩晨，一顆來自太陽系邊緣的彗星将與火星近距離接觸。
此次與火星近距離接觸的是一顆名為“賽丁泉”的彗星。20号淩晨2點27分，它與火星的距離僅為14萬公裡，是地球到月球距離的三分之一，這也是賽丁泉彗星首次進入内太陽系。賽丁泉屬于非周期彗星，人們能夠如此近距離觀測它的機會可以說百萬年一遇。由于北半球傍晚時分，火星幾乎就要落下地平線，所以中國天文愛好者隻能拍攝到彗星接近火星之前和遠離火星的畫面。
賽丁泉彗星來自太陽系邊緣的奧爾特星雲，那裡被稱為太陽系形成時期的“棄兒”，保留着太陽系形成初期的痕迹。這次賽丁泉彗星的“主動造訪”将為研究彗星本身、行星的形成原理和太陽系的早期時代都提供難得的觀測數據。
發現氧氣分子
2015年10月30日，美國密歇根大學的一個研究小組發布消息稱，通過對“羅塞塔”号彗星探測器數據的分析，他們在67P/丘留莫夫－格拉西緬科彗星（簡稱67P彗星）彗核周圍的氣體（彗發）中發現了氧氣分子，這在曆史上尚屬首次。發表在《自然》雜志上的這項研究，極有可能刷新人們對太陽系形成過程涉及的化學反應的認識。
彗發是彗核的氣體蒸發物，一般由水、一氧化碳、二氧化碳和一些塵埃組成。一般來說，離太陽越近，彗發越大越亮。雖然科學家們在其他有冰的天體，例如木星的衛星和土星的衛星上也發現過氧氣，但對彗星來說這還是破天荒的第一次。
美國密歇根大學的安德烈·比埃勒和他的研究團隊，在2014年9月到2015年3月期間，使用“羅塞塔”号上名為ROSINA-DFMS的質譜儀，對67P彗星的彗發進行了測量，并将研究結果發表在此篇論文上。
研究人員稱，這些測量結果是在“羅塞塔”号環繞67P彗星飛行時做出的。結果顯示，與水相比67P彗星氧氣的平均豐度達到3.80％。進一步對其氧氣和水比例的分析顯示，兩種物質同樣來自于彗核。這意味着，原始氧氣在太陽系形成時産生的分子雲中就已經存在。研究人員推測，在67P彗星形成時這些氧氣又被融合進入到了彗核當中。比埃勒稱，這一發現之所以讓人深感意外，是因為目前用來描述太陽系形成的模型，并不能預測出究竟是什麼樣的條件導緻了這種情況的發生。
