153 (Кометы), страница 2

Сейчас, используя электронно-вычислительную технику, имеется возможность учитывать возмущения от планет, следить за изменениями кометных орбит и заранее предвычислять даты появления известных периодических комет.

Вдали от Солнца кометы не видны, но, приближаясь к нему и всё более освещаясь его лучами, становятся доступны наблюдениям. Часто кометы обнаруживаются в телескопы и на фотографиях в виде туманных пятен, и только лишь впоследствии, и то не всегда, у них развивается хвост.

Структура комет.

В структуре комет различают голову, состоящую из звездообразного на вид ядра, окутанного оболочкой или комой, и хвост. Самой яркой частью кометы является её ядро, яркость комы ослабевает от ядра к периферии, а наименьшую яркость имеет хвост, конец которого размыт и теряется на фоне ночного неба.

Диаметр головы кометы иногда достигает сотен тысяч километров, а хвосты простираются на десятки и сотни миллионов километров.

Кометное ядро представляет собой ледяную глыбу, состоящую из смеси замёрзшей воды и замороженных газов с вкраплениями тугоплавких каменистых и металлических частиц. Образно говоря, оно похоже на «загрязнённый айсберг». Вначале комета похожа на шарообразную туманность – бледное туманное пятнышко. С приближением к Солнцу ядро постепенно нагревается, кометные «льды» начинают интенсивно испаряться и вместе с пылью окутывают ядро и образуют кому. Вместе с ядром она составляет голову кометы. Ядро отражает солнечный свет, поэтому его спектр сначала тождествен солнечному. Но чем ближе комета подходит к Солнцу, тем сильнее прогревается её ядро, и в его спектре появляются яркие линии паров металлов, наиболее часто – натрия, кальция, железа, магния, что доказывает присутствие в ядрах тугоплавких веществ. Ультрафиолетовое излучение Солнца возбуждает газы, образующие кому, и вызывает флюоресцентное свечение. Поэтому в спектре комы присутствуют яркие полосы нейтральных газовых молекул (азота, циана, углекислого газа, метана и другие).

Все эти сведения о кометах, получаемые ранее из наземных наблюдений, полностью подтверждены исследованиями кометы Галлея, проведёнными с пролётных космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» в 1984 году.

В процессе исследований выяснилось, что ядро кометы Галлея представляет собой сплошную глыбу неправильной формы размерами 14х7,5х7,5 км, похожую в одном сечении на картофелину, а в другом – на башмак . Оно вращается с периодом около 52 часов вокруг малой оси. Отражательная способность поверхности ядра менее 5%, так как ядро покрыто тонким плотным слоем пыли, но кажется ярким из-за освещения его солнечными лучами. В дни исследования кометы(март 1986 года) поверхность её ядра была нагрета солнечными лучами до +100С и из него бурно выделялись пары воды, что полностью подтверждает современные представления о ледяной природе ядер комет. Вместе с водяными парами из ядра выбрасывались молекулы углерода, оксидов углерода, углекислого газа, циана, гидроксила, а также мельчайшие твёрдые пылинки(массой 10 г и менее), состоящие из углерода, натрия, кальция, магния, никеля, железа с примесью силикатов. Подсчитано, что с обогреваемой Солнцем поверхности ядра ежесекундно испаряется примерно 40т газа и пыли, в том числе около 30т водяных паров. Эти газы и пыль, окружающие ядро кометы, образуют её кому размерами до 1,3млн.км. Из ионизованных солнечным излучением газовых молекул возникает плазма, переходящая вместе с пылью в хвост, тянущийся в пространстве до 30млн.км.

Хвост кометы возникает из комы под действием давления солнечных лучей и солнечного ветра. По мере приближения кометы к Солнцу усиливается выделение из ядра газов и пыли, образующих кому, возрастает и давление на неё, а поэтому увеличивается длина хвоста. Хвосты комет направлены обычно в сторону, противоположную Солнцу. Это обстоятельство указывает на существование особой силы, исходящей от Солнца и отталкивающей кометное вещество – это давление солнечного света на молекулы газов и пылинки, выделяющиеся из кометного ядра.

Формы кометных хвостов.

Форма кометных хвостов зависит от соотношения гравитационных сил и сил отталкивания, воздействующих на частицы хвоста.

Существует несколько подробных классификаций форм кометных хвостов, но до сих пор пользуются наиболее простой, предложенной русским астрофизиком Ф.А.Бредихиным (1831-1904 гг) и развитой советским астрофизиком С.В.Орловым (1880-1958 гг). В ней различается пять типов хвостов .

Хвосты Iо типа прямолинейные; силы отталкивания почти в 1000 раз превышают силу солнечной гравитации; состоят из лёгких ионизованных газов и образуются, главным образом, под воздействием магнитного поля солнечного ветра. Солнечный ветер – это струи плазмы, непрерывно истекающие из солнечной короны в межпланетное пространство. Открыт этот ветер был уже в наше время с помощью космических аппаратов, но первыми засвидетельствовали его кометы. Стремительные потоки корпускул солнечного вещества, наталкиваясь на газы и пары в голове кометы, ионизуют их – создают плазму – и уносят кометную плазму на больших скоростях прочь от Солнца. И чем сильнее дует ветер, тем прямее и длиннее у кометы хвост.

Хвосты I типа почти прямолинейны и слегка отклонены назад (в сторону, противоположную направлению движения кометы ); силы отталкивания в 10-100 раз превышают силу солнечной гравитации; состоят из ионизованных и нейтральных газов и наблюдаются наиболее часто.

Хвосты II типа значительно изогнуты назад; силы отталкивания не намного превышают силу тяготения; состоят из мельчайшей пыли с примесью газов.

Хвосты IIо типа прямые, но сильно отклонены назад; силы отталкивания почти равны силе тяготения; образованы пылевыми частицами.

Хвосты аномальные направлены к Солнцу и состоят из более крупных пылевых частиц, на которых отталкивающее действие солнечных лучей и солнечного ветра не сказывается. Основное действие на такие частицы оказывает сила гравитации. Устремляясь под её влиянием к Солнцу, они образуют у кометы необычный, аномальный хвост.

В виде исключения встречаются кометы, имеющие одновременно несколько хвостов разных типов.

Такой необычный хвост наблюдал в 1835 году немецкий астроном Фридрих Бессель(1784-1846гг) у кометы Галлея: помимо хвоста, направленного от Солнца, был ещё один прямой хвост, обращённый к светилу.

Также у кометы Аренда-Ролана в 1957 году тоже наблюдалось два хвоста – обычный и аномальный. Но наиболее выразительный аномальный хвост был у кометы Когоутека в 1973 году.

Обнаружение комет и их названия.

Многие кометы, доступные наблюдениям в телескопы, открыты любителями астрономии.

Все открываемые кометы обозначаются номером года, в который они прошли перигелий, с добавлением римской цифры, показывающей очерёдность прохождения, и фамилий первооткрывателей либо, что реже, фамилий их исследователей. В название может быть включено до трёх человек из числа первых, приславших сообщение об открытии в центральное бюро астрономических телеграмм. Бюро занимается рассылкой в обсерватории всех стран мира телеграмм, зашифрованных специальным цифровым кодом, с информацией об обнаружении новых небесных тел.

Получив сообщение об открытии новой кометы, на обсерватории начинают прежде всего определять её положение, поскольку это даёт необходимый материал для расчёта орбиты кометы. Как же ищут кометы?

Вдали от Солнца каждая комета выглядит, как туманное пятнышко, конечно, не каждое туманное пятнышко, обнаруженное среди звёзд, является кометой. На небе помимо звёзд, имеются и различные диффузные туманные объекты: планетарные и диффузные туманности, шаровые скопления, галактики. Все они по внешнему виду очень напоминают кометы, и поэтому, прежде чем приступить к систематическим поискам комет, необходимо предварительно изучить звёздное небо и расположение на нём постоянных туманных объектов.

Чаще всего кометы открывают на утреннем небе, поэтому просмотру утреннего неба нужно уделять наибольшее внимание. Также значительная часть комет была открыта и на вечернем небе.

Каждый астроном-любитель при настойчивых и целеустремлённых поисках комет имеет шанс открыть новую комету в среднем за 250-300 часов наблюдений, но бывает и больше. Например, К. Т. Чернис провёл у телескопа 808 часов, прежде чем ему удалось открыть новую комету.

По положению, принятому Президиумом Астросовета АН (Академии Наук), каждый российский первооткрыватель кометы награждается медалью Астросовета АН «За обнаружение новых астрономических объектов».

Происхождение комет.

Из далёких космических глубин к нам постоянно приближаются хвостатые «звёзды» и становятся доступными для наблюдений с Земли.

В 1987 году было открыто, например, 17 новых комет, а всего в течение года наблюдалось 52 кометы – рекордное число!

За всю историю человеческой цивилизации наблюдалось около 2000 появлений комет (по данным на 2003 год). Сведения о 551 комете ограничиваются лишь описанием внешнего вида и яркости. Для остальных были определены орбиты.

В каталоге кометных орбит доктора Марсдена, изданном в 2003 году, содержатся данные о 1679 различных кометах. Их них 377 – периодические, то есть регулярно возвращающиеся к Солнцу. Их периоды обращений составляют от 3,3 года до 200 лет. Некоторые из периодических комет наблюдались уже десятки раз, как, например, самая знаменитая комета Галлея. Но есть и такие кометы (долгопериодические ), период обращения которых измеряется тысячами и даже миллионами лет.

Откуда же приходят к нам всё новые и новые кометы? Где они зарождаются: в межзвёздных просторах или в самой Солнечной системе?

Выдающийся французский астроном и математик Пьер Лаплас (1747-1827) в конце XVIII века высказал предположение, что кометы «приходят к Солнцу извне, образуясь из вещества, составляющего туманности». Но будь кометы действительно межзвёздными небесными телами, они должны были бы двигаться относительно Солнца с очень большими – гиперболическими скоростями. Между тем ещё ни разу не было замечено, чтобы комета двигалась по явно выраженной гиперболической орбите. А если иная комета и описывала путь, похожий на гиперболу, то только под воздействием гравитационных возмущений больших планет, вблизи которых она пролетала. Поскольку же кометы до прохождения через планетную систему движутся преимущественно по эллиптическим орбитам, мы приходим к выводу, что они являются членами Солнечной системы. Постоянно летящие со всех сторон к Солнцу кометы навели эстонского астронома Эрнста Эпика на мысль, что на расстоянии примерно одного светового года от нас находится облако кометных тел, удерживаемых притяжением Солнца.

В середине XX века выдающийся голландский астроном Ян Оорт (1900-1992 ) развил идею Эпика: он выступил с гипотезой о существовании на окраинах Солнечной системы гигантского сферического облака кометного вещества. Как полагал учёный, оно простирается на расстояние до 150000.а.е. от Солнца, а его масса равна примерно 0,1 массы земного шара.

Специалистами-кометологами были вычислены первоначальные орбиты почти параболических комет. Результаты показали: периферия Солнечной системы действительно насыщена кометными ядрами – облако Оорта реально существует. Как же оно возникло?

В настоящее время общепринятой является гипотеза о происхождении Солнечной системы первичного газопылевого облака, имевшего такой же химический состав, что и Солнце. Согласно этой гипотезе планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун сконденсировались в холодной части протопланетного облака. По-видимому, остатки реликтового протопланетного вещества как раз и наблюдаются сейчас вблизи планет-гигантов в виде колец. Наличие таких колец у Сатурна, Урана и Юпитера было чётко установлено из наблюдений с Земли и с помощью космических аппаратов, а о наблюдении кольца Нептуна сообщал в XIX веке Лассель. Планеты-гиганты, вобрав в себя все наиболее распространённые химические элементы протопланетного облака, увеличивали свою массу настолько, что стали легко захватывать не только пылевые частицы протопланетного облака, но и лёгкие газы. В той же холодной зоне образовались и ледяные ядра комет, которые частично пошли на формирование планет-гигантов, а частично, по мере роста масс планет-гигантов, стали отбрасываться гравитационными полями последних на периферию Солнечной системы, где в результате грандиозный источник комет – облако Эпика-Оорта.

Далее, как уже говорилось, трансформация орбит привела к появлению кометных ядер внутри планетной системы, где и начинается одна из наиболее бурных стадий в их жизни. Именно здесь-то они и становятся по-настоящему кометами: из «крохотного» ядра развивается огромная кома (кометная атмосфера) и образуются гигантские различного типа хвосты. Непрерывное возобновление и поддержание в огромном объёме газопылевой кометной атмосферы в течение довольно длительного времени (иногда в течение нескольких лет) является основным свойством ядра кометы.

Так могут возникать долгопериодические кометы с очень большим периодом обращения, достигающим тысяч и даже миллионов лет. Например, комета Делавана, наблюдавшаяся в 1914 году, вернётся к Солнцу только через 24 млн.лет!

Если долгопериодическая комета пройдёт вблизи кометы, то притяжение последней может перевести её на менее вытянутую орбиту, и тогда она станет короткопериодической. Этим, видимо, объясняется наличие многочисленного семейства короткопериодических комет у Юпитера, а также существование семейств, привязанных к Сатурну, Урану и Нептуну. К семейству Нептуна относится и знаменитая комета Галлея.

Особенно радикальная перестройка кометных орбит происходит при тесных сближениях комет с планетами-гигантами. Самым мощным «трансформатором» является Юпитер. Учёные института теоретической астрономии Е.И.Казимирчак-Полонская и И.А.Беляев на конкретных примерах показали, что Юпитер может не только захватить долгопериодическую комету, но и перебросить её из одного семейства в другое, а в отдельных случаях удалить на окраины Солнечной системы и вышвырнуть в межзвёздное пространство. Комета Веста, например, во время своего сближения с Солнцем в 1976 году приобрела такую большую энергию, что перешла на параболическую (разомкнутую) орбиту и поэтому должна навсегда покинуть Солнечную систему – улететь к иным звёздным мирам.

Особенности орбит короткопериодических комет привели профессора С.К.Всехсвятского (1905-1984) к мысли, что источником кометных фрагментов служат галилеевы спутники Юпитера – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Полёты американских космических аппаратов «Вояджер» действительно обнаружили извержения на Ио высотой до 280 км. Но это ещё не значит, что вулканы Ио способны выбрасывать в межпланетное пространство ледяные глыбы – ядра будущих комет массой в миллионы и миллиарды тонн.