Кометы солнечной системы. Кометы: Грязные снежки Солнечной системы
Хроники Земли: Страшная комета. Часть 10
Чудеса Вселенной: Комета Галлея
Все о МУМИ ТРОЛЛЯХ комета прилетает/ Аудиосказки/ сказки слушать
как удалить панель запуска комета
Субтитры
Общие сведения
Предположительно, долгопериодические кометы прилетают во внутреннюю Солнечную систему из облака Оорта , в котором находится огромное количество кометных ядер. Тела, находящиеся на окраинах Солнечной системы, как правило, состоят из летучих веществ (водяных, метановых и других газов), испаряющихся при подлёте к Солнцу.
Повышение температуры по мере приближения к перигелию вызывает испарение льда, последующее изгнание летучих материалов и пыли, образующих кому. Взаимодействие этой структуры с межпланетным магнитным полем и солнечным ветром вызывает видимый след, называемый хвостом. Хвост, всегда расстроенный, показывает направление, противоположное солнечному ветру.
Мне кажется интересным, прежде чем перейти к анализу морфологии кометы, представить таблицу, в которой показано относительное обилие летучих и нелетучих газообразных веществ из тел Солнечной системы. Проведем таким образом согласованность теории, которая идентифицирует зону Урана и Нептуна с основной зоной образования кометных тел.
На данный момент обнаружено более 400 короткопериодических комет . Из них около 200 наблюдалось в более чем одном прохождении перигелия . Многие из них входят в так называемые семейства. Например, большинство самых короткопериодических комет (их полный оборот вокруг Солнца длится 3-10 лет) образуют семейство Юпитера . Немного малочисленнее семейства Сатурна , Урана и Нептуна (к последнему, в частности, относится знаменитая комета Галлея).
Вторая таблица, согласно данным, полученным в ходе исследования кометы Галлея, позволяет провести еще одну конфронтацию между кометным материалом и типичными значениями Солнечной системы, анализируя относительное обилие изотопов некоторых элементов. Такая конфронтация позволяет выразить два соображения.
Размеры, измеренные в настоящее время для кометных ядер, колеблются от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров. Расположение максимальной активности ядра Галлея, только на концах эллипсоида в результате исключения неправильной формы ядра, может зависеть от механизма преимущественной сублимации в определенных зонах. Поэтому предпочтительнее думать, что комета родилась с неправильной формой, подобной агломерату фрагментов.
Кометы, прибывающие из глубины космоса , выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост , иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров. Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой . Ядро диаметром в несколько километров может иметь вокруг себя кому в 80 тыс. км в поперечнике. Потоки солнечных лучей выбивают частицы газа из комы и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост, который движется за ней в пространстве.
В модели, недавно предложенной для кометных ядер, не предусмотрена компактная структура, такая как предложенная Уипплом, а совокупность фрагментов со льдом, которые будут действовать как цемент. Такое описание соответствует гипотезе о строении некоторых астероидов и может объяснить происхождение метеорных явлений дисперсией кометного материала в пространстве. Неизбежно, однако, мы должны согласиться с Тейлором, что в текущем состоянии внутренняя структура кометного ядра остается загадкой. Оптимальные перспективы для его раскрытия ставятся в будущем космической миссии Розетты, которая будет анализировать на месте ядро кометы.
Яркость комет очень сильно зависит от их расстояния до Солнца. Из всех комет только очень малая часть приближается к Солнцу и Земле настолько, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Самые заметные из них иногда называют «большими (великими) кометами ».
Фактов, которые необходимо знать о кометах
Большое значение для определения физических параметров кометы было также в этом случае вкладом зондов, в первую очередь Джотто. Другим чрезвычайно важным фактом, полученным наблюдениями в окрестности ядра кометы Галлея, является его темный цвет: на самом деле он отражает только 4% солнечного света.
Представление кометного ядра
Вы можете заметить различные процессы, которые изменили исходную морфологию кометы: наиболее важными с точки зрения наблюдений являются переломы, которые выделяют газ и пыль для питания структур комы и хвоста. Они кажутся хорошо локализованными и соответствуют активной поверхности, оцениваемой около 10% ядра.
Строение комет
Основные газовые составляющие комет
| Атомы | Молекулы | Ионы |
|---|---|---|
| Н | Н 2 O | H 2 O + |
| О | С 2 | H 3 O + |
| С | С 3 | OH + |
| S | CN | CO + |
| Na | СН | CO 2 + |
| Fe | СО | CH + |
| Co | HCN | CN + |
| Ni | СH 3 CN | |
| H 2 CO |
Ядро
Ядро - твёрдая часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса. Ядра комет на данный момент недоступны телескопическим наблюдениям, поскольку скрыты непрерывно образующейся светящейся материей.
Небольшие размеры, рассчитанные для кометных ядер, также были подтверждены радиолокационными наблюдениями. Из этого следует, что с учетом проявленной интенсивной активности часть активной ядерной поверхности была больше 10% от той, что была получена для Галлея.
Уже отмечалось, что в революции будет потреблен внутренний запас льда, за исключением невозможности покинуть материал из-за наличия защитной коры. В противном случае появление ядра не будет сильно отличаться от внешнего вида астероида, и дискриминация между объектами, принадлежащими к двум классам, будет практически невозможна.
По наиболее распространённой модели Уиппла ядро - смесь льдов с вкраплением частиц метеорного вещества (теория «грязного снежка»). При таком строении слои замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере нагревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли . Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет .
Последний аспект, который следует подчеркнуть, касается ядра кометы, представлен в анализе его вращения. В описании модели Уиппла было показано, что вращение ядра, связанное с ракетным эффектом, является основополагающим для интерпретации негравитационного движения кометы.
Гипотеза о ротации ядра первоначально основывалась только на статистических аргументах, но уточнение фотометрических методов помогло подтвердить теоретические данные. Имеются некоторые сомнения относительно точного количественного определения периода вращения, но это зависит от наблюдательных трудностей, возникающих из-за малости ядра, его часто неправильной формы и возможной непредсказуемости механизма выбросов газа и пыли, который следует изменение реакционной способности к солнечному теплу.
Однако согласно исследованиям, проведённым с помощью запущенной в 2005 году американской автоматической станции Deep Impact , ядро состоит из очень рыхлого материала и представляет собой ком пыли с порами, занимающими 80 % его объёма.
Кома
Кома - окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли . Обычно тянется от 100 тысяч до 1,4 миллиона километров от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув её в антисолнечном направлении. Кома вместе с ядром составляет голову кометы. Чаще всего кома состоит из трёх основных частей:
Эта высокая скорость вращения в сочетании с малыми размерами ядра и интенсивной активностью, предложенная гипотезой о том, что эта комета является фрагментом, недавно отделенным от гораздо более крупного кометного тела. Первым аспектом, касающимся запятой, является его огромное расширение по отношению к ядру. Из-за невозможности проведения однозначной меры в период максимального развития можно предположить, что типичные размеры составляют от 30 тыс. До 100 тыс.
Кома состоит из газа, вытесненного ядром. Изменения их размеров во время приближения к Солнцу зависят от двух механизмов, которые противостоят друг другу: с одной стороны, повышение температуры, которое, увеличивая производство газа, имеет тенденцию к его расширению; с другой стороны, большее давление солнечного излучения, которое имеет тенденцию его уменьшать.
Хвост
У ярких комет с приближением к Солнцу образуется «хвост» - слабая светящаяся полоса, которая в результате действия солнечного ветра чаще всего направлена в противоположную от Солнца сторону. Несмотря на то, что в хвосте и коме сосредоточено менее одной миллионной доли массы кометы, почти 99,9 % свечения, наблюдаемого нами при прохождении кометы по небу, происходит именно из этих газовых образований. Дело в том, что ядро очень компактно и имеет низкое альбедо (коэффициент отражения) .
Внутренняя структура кометы
Структура и типичные размеры запятой схематизированы на рисунке. Однако обратите внимание, что показанные значения чрезвычайно варьируются от одной кометы к другой, как видно из этой таблицы. Говоря о визуальном расположении комет, целесообразно кратко рассказать о светимости этих небесных тел.
Но ядро сильно реагирует на солнечную радиацию, и поэтому связь должна быть заменена на. Для этого достаточно вспомнить великое разочарование, связанное с кометами Кохутек. Первоначальное значение оценило бы на кажущуюся величину -3, но параметр п, напротив, уменьшился до значения 2. Поэтому комета в момент максимальной яркости достигла четвертой величины.
Хвосты комет различаются длиной и формой. У некоторых комет они тянутся через всё небо. Например, хвост кометы, появившейся в 1944 году [ ] , был длиной 20 млн км. А Большая комета 1680 года (по современной системе - C/1680 V1) имела хвост, протянувшийся на 240 млн км. Также были зафиксированы случаи отделения хвоста от кометы (C/2007 N3 (Лулинь)).
Эти металлы исходят из испарения метеорного материала ядра. Детальный анализ веществ, обнаруженных в коме, показал, что наблюдаемые молекулы были не более чем эманациями ядра. Это означает, что молекулы, выброшенные из ядра, должны быть более сложными.
Эти материнские молекулы составляют внутреннюю кому, структуру, которая не является непосредственно доступной для наблюдения, которая возникает вследствие диссоциации, вызванной солнечной радиацией, последовательными молекулами-дочками. Это также предполагает наличие водорода.
Из анализа данных, также найденных благодаря спутнику, можно сделать вывод, что вода составляет около 80% молекул, выделяющихся из ядра. Ирвин и его коллеги отмечают, что это соотношение очень похоже на то, что наблюдается в межзвездных молекулярных облаках. Также установлено, что он отличается от равновесного соотношения, найденного во внешней зоне солнечной туманности, где, как считается, образуются кометы. Этот факт, о котором было предложено несколько объяснений, более чем подтверждает то, что в полном сжатии этих небесных объектов еще много темных точек.
Хвосты комет не имеют резких очертаний и практически прозрачны - сквозь них хорошо видны звёзды, - так как образованы из чрезвычайно разрежённого вещества (его плотность гораздо меньше, чем, к примеру, плотность газа, выпущенного из зажигалки). Состав его разнообразен: газ или мельчайшие пылинки, или же смесь того и другого. Состав большинства пылинок схож с астероидным материалом солнечной системы, что выяснилось в результате исследования кометы 81P/Вильда космическим аппаратом «Стардаст » . По сути, это «видимое ничто»: человек может наблюдать хвосты комет только потому, что газ и пыль светятся. При этом свечение газа связано с его ионизацией ультрафиолетовыми лучами и потоками частиц, выбрасываемых с солнечной поверхности, а пыль просто рассеивает солнечный свет.
Из радио наблюдений Хякутаке также обнаруживается наличие избыточных выбросов этана с пиком в ядерной области, вывод, который побуждает рассматривать этан как молекулу-мать, а не как продукт диссоциации. В настоящее время это явление наблюдается в восьми или девяти других кометах, и они уже находятся на продвинутой стадии, что объясняет выбросы.
Первая гипотеза предвидела механизм захвата рентгеновских лучей солнечного происхождения молекулярным облаком воды и последующим повторным испусканием в процессе флуоресценции. С другой стороны, вторая гипотеза объясняет явление, прибегая к механизму отражения рентгеновских лучей солнечного происхождения субмикроскопическими зернами пыли, вытесненной из ядра.
Теорию хвостов и форм комет разработал в конце XIX века русский астроном Фёдор Бредихин . Ему же принадлежит и классификация кометных хвостов, использующаяся в современной астрономии. Бредихин предложил относить хвосты комет к основным трём типам: прямые и узкие, направленные прямо от Солнца; широкие и немного искривлённые, уклоняющиеся от Солнца; короткие, сильно уклонённые от центрального светила.
Предложенная исследователями из Мичиганского университета гипотеза, которая считается наиболее правдоподобной, заключается в том, что это явление связано с сильным взаимодействием между атомами и молекулами комы с солнечным ветром. Это привело бы к захвату электронов, последующее падение которых на более низкие энергетические уровни привело бы к выбросу энергии в рентгеновскую область спектра.
Спектроскопический анализ кометного хвоста показывает наличие двух различных компонентов, которые сосуществуют, по сути, с непрерывным спектром солнечного типа с другим спектром светлых полос. Полученная интерпретация состоит в том, что континуум обусловлен отражением солнечного света пылью, в то время как излучение вызвано газом, возбуждаемым солнечным излучением.
Астрономы объясняют столь различные формы кометных хвостов следующим образом. Частицы, из которых состоят кометы, обладают неодинаковым составом и свойствами и по-разному отзываются на солнечное излучение. Таким образом, пути этих частиц в пространстве «расходятся», и хвосты космических путешественниц приобретают разные формы.
В дополнение к спектроскопическому анализу также визуальное наблюдение позволяет идентифицировать типологию хвоста. В случае хвоста порошка можно отметить дуговую структуру, а хвост плазмы характеризуется прямолинейной структурой, расположенной вдоль направления солнечной кометы. Типичная арочная форма пылевого хвоста объясняется действием трех компонентов: скоростью кометы в ее орбитальном движении, гравитационной силой, действующей на пылевые зерна и давлением солнечного излучения. Соотношение между двумя последними должно оставаться практически постоянным, равным размеру частиц и любому расстоянию Солнца, поскольку оба изменяются с обратным к квадрату расстояния.
Скорость частицы, вылетевшей из ядра кометы складывается из скорости, приобретённой в результате действия Солнца - она направлена от Солнца к частице, и скорости движения кометы, вектор которой касателен к её орбите, поэтому частицы, вылетевшие к определённому моменту, в общем случае расположатся не на прямой линии, а на кривой , называемой синдинамой. Синдинама и будет представлять собой положение хвоста кометы в этот момент времени. При отдельных резких выбросах частицы образуют отрезки или линии на синдинаме под углом к ней, называемые синхронами. Насколько хвост кометы будет отличаться от направления от Солнца к комете, зависит от массы частиц и действия Солнца .
Однако не постоянна скорость кометы на ее орбите, для которой она стоит третьего закона Кеплера, который обеспечивал постепенное увеличение скорости в приближении к перигелию. Это имеет по существу два следствия для хвоста кометы при ее приближении к Солнцу: первое увеличение ее размеров и, во-вторых, большее свидетельство кривизны хвоста пыли. Однако по сравнению с излучением молекулы не имеют чисто механического поведения пыли, но страдают от процессов поглощения и повторного излучения излучения, которые удалось определить только развитие квантовой механики.
Изучение комет
Люди всегда проявляли особый интерес к кометам. Их необычный вид и неожиданность появления служили в течение многих веков источником всевозможных суеверий. Древние связывали появление в небе этих космических тел со светящимся хвостом с предстоящими бедами и наступлением тяжёлых времён.
Исчерпывающее представление о кометах астрономы получили благодаря успешным «визитам» в 1986 г. к комете Галлея космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» и европейского «Джотто» . Многочисленные приборы, установленные на этих аппаратах, передали на Землю изображения ядра кометы и разнообразные сведения о её оболочке. Оказалось, что ядро кометы Галлея состоит в основном из обычного льда (с небольшими включениями углекислых и метановых льдов), а также пылевых частиц. Именно они образуют оболочку кометы, а с приближением её к Солнцу часть из них - под давлением солнечных лучей и солнечного ветра - переходит в хвост.
Именно эти явления наблюдались в очереди, которая давала указание и обеспечивала доказательство существования корпускулярного типа солнечной радиации. По этой методике им удалось объяснить внезапные отключения и последовательные пересоединения хвоста плазмы ядра, наблюдаемые неоднократно.
Составляя неоднородные облака электрических зарядов в движении, солнечный ветер генерирует магнитные поля большого изменения с течением времени, в которых составляющие частицы хвоста движутся по траекториям, которые не всегда линейны. Были собраны данные, которые позволили изучить структуру хвоста, в частности с Международным кометным исследователем, космическую миссию для изучения кометы Джакобини-Циннера во время ее прохождения. Хвост был сформирован двумя разными лопастями, каждый из которых состоящий из линий магнитного поля, которые простираются от запятой.
Размеры ядра кометы Галлея, как правильно рассчитали учёные, равны нескольким километрам: 14 - в длину, 7,5 - в поперечном направлении.
Ядро кометы Галлея имеет неправильную форму и вращается вокруг оси, которая, как предполагал ещё немецкий астроном Фридрих Бессель (1784-1846), почти перпендикулярна плоскости орбиты кометы. Период вращения оказался равен 53 часам - что опять-таки хорошо согласовалось с вычислениями астрономов.
Освоение европейских научных знаний о кометах позволило русским учёным внести собственный вклад в их изучение. Во второй половине XIX века астроном Фёдор Бредихин (1831-1904) построил полную теорию природы комет, происхождения кометных хвостов и причудливого разнообразия их форм .
Исследователи комет
Исследования с помощью космических аппаратов
| Название | Открыта | Космический аппарат | Дата | Расстояние сближения (км) | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|
| 21P/Джакобини - Циннера | 1900 | Международный исследователь комет | 1985 | 7800 | Flyby |
| Комета Галлея | Известна с древних времён | Вега 1 | 1986 | 8889 | сближение с небесным телом |
| Комета Галлея | Вега 2 | 1986 | 8030 | сближение с небесным телом | |
| Комета Галлея | Суйсэй | 1986 | 151000 | сближение с небесным телом | |
| Комета Галлея | Джотто | 1986 | 596 | сближение с небесным телом | |
| 26P/Григга - Скьеллерупа | 1902 | Джотто | 1992 | 200 | сближение с небесным телом |
| 19P/Борелли | 1904 | Deep Space 1 | 2001 | ? | сближение с небесным телом |
| 81P/Вильда | 1978 | Стардаст | 2004 | 240 | сближение с небесным телом; возврат образцов на Землю |
| 9P/Темпеля | 1867 | Дип Импакт | 2005 | 0 | сближение с небесным телом; столкновение с ядром |
| 103P/Хартли | 1986 | Дип Импакт | 2010 | 700 | сближение с небесным телом |
| 9P/Темпеля | 1867 |
Ядро и кома из пыли и газа являются основными частями в составе кометы и представляют ее голову. Хвост этого небесного объекта представляет из себя светящуюся полосу, которая появляется на малом расстоянии к Солнцу под воздействием светового воздействия и солнечного ветра. Он чаще направлен в противоположную сторону от Солнца.
Форма и длинна хвостов различна. Есть кометы, у которых они могут быть протянуты через все небо, а бывает так, что хвост отделен от головы.
Через них достаточно хорошо видны звезды, в веду того, что у них отсутствуют резкие очертания и состоят из разреженного вещества – газа или пыли, а может быть и из того и из другого. Хвост кометы виден только потому, что газ, из которого он состоит, светится благодаря ионизации ультрафиолетовыми лучами, а солнечный свет рассеивается благодаря пыли. Пылинки хвоста этого астрономического тела по составу схожи с астероидным материалом
. В самом конце 19 века знаменитій русский астроном Федор Бредихин разрабатівал свою теорию о хвостах и формах комет, а так же создал их классификацию.
Бредихин выделил несколько типов хвостов комет:
- прямые и узкие, противоположно направленные Солнцу;
- широкие а также слегка искривленные, уклоняющиеся от Солнца;
- короткие, сильно уклоняющиеся от Солнца.
Различие в видах хвостов комет имеет простое объяснение. Неодинаковый состав частиц, из которых состоят косматые звезды, различнім образом реагируют на излучение солнечнца, поэтому и их хвосты имеют разный вид.
Вылетая из ядра скорость движения частицы складывается из скорости, полученной от воздействия солнца, и скорости, с которой движется астрономический объект. Вектор, движения скорости кометы, касательно к ее орбите, из – за этого частицы, вылетающие из ее ядра под воздействием солнечных лучей, располагаются по кривой, которая называется синдинамой, определяющей положение хвоста в данный момент времени. При резких отдельных выбросах образуются синхронны – отрезки на синдинаме, находящиеся под углом к ней. Хвост этой звезды будет отклоняться от направления Солнца в зависимости от массы частиц и действия Солнца.
Кометы вблизи.
Благодаря аппаратам, которые побывали вблизи комет, можно четко представить их химический и физический состав. Эти аппараты получили и передали на Землю много сведений об ее оболочке и ядре. Как выяснили ученые благодаря детальному изучению кометы Галлея в 1986 году, ядро этого космического тела состоит изо льда, а пылевые частицы образуют оболочку. Когда она приближается к Солнцу, некоторые из частиц оболочки под давлением солнечных лучей и ветра переходят в ее хвост.
Комета Галлея имеет 14 километров в длину, порядка 7,5 километров в поперечном размере.
Ядро этой звезды неправильной формы, оно вращается вокруг оси перпендикулярной плоскости, на которой находится орбита кометы Галлея, а период вращения составляет 53 часа.
Кометы и Земля.
Кометы имеют очень маленькую массу, и плотность вещества их хвостов также ничтожно низка. Именно в связи с этим, находясь в пределах Солнечной системы, они не оказывают никакого влияния на планеты. Как известно, что 1910 года, в мае, Земля прошла сквозь хвост кометы Галлея, однако данный факт никак не повлиял на дальнейшее движение Земли.
Однако ученые считают, что если произойдет столкновение с крупной кометой, то могут произойти серьезные изменения в атмосфере и магнитосфере нашей планеты.
