Что представляет собой хвост кометы. Коротко и долгопериодические кометы. Орбита и скорость кометы. Строение кометы, ядро, кома и хвост кометы. Выродившиеся кометы. Почему у комет появляются хвосты

Еще в 80-х годах XIX в. в Пулковской обсерватории велись исследования спектров комет. Постепенно было установлено, что в голове кометы светятся главным образом газы - углерод и циан, а вблизи ядра головы - молекулы углеводородов и соединений азота с водородом. В хвостах же комет были обнаружены ядовитый газ - окись углерода и азот, находящиеся в наэлектризованном состоянии. Из сравнения спектров комет был сделан вывод, что все кометы по характеру спектра похожи друг на друга и, следовательно, имеют родственную природу. Мы уже видели, что свечение комет объясняется действием солнечных лучей, так как оно начинается лишь при приближении кометы к Солнцу. Вместе с тем свечение появляется на таком расстоянии от Солнца, где тепло его лучей еще не может согреть комету. Значит, свечение вызывается не теплом Солнца, а чем-то другим.

В чем же его причина?

Мы знаем, что на раскаленной поверхности Солнца происходят грандиозные вспышки, сопровождаемые излучением ультрафиолетовых лучей. При этом выбрасываются с громадными скоростями мельчайшие частицы вещества - атомы и электроны. Попадая в атмосферу Земли, эти частицы вызывают полярные сияния и магнитные бури. Эти же частицы могут бомбардировать поверхность ядра кометы, содействуя выделению газов. Ультрафиолетовые и обычные лучи Солнца, действуя на кометные газы, вызывают их свечение. Надо помнить, однако, что все высказанные здесь соображения не дают полного объяснения свечения комет. Советские астрономы определили количества вещества в кометах - их массы. Было доказано, что массы комет в миллиарды раз меньше массы Земли. Если сдавить вещество средней по размерам кометы до такой плотности, как, например, плотность Земли, то получится тело поперечником не больше нескольких километров. При этом надо принять во внимание, что ядро, т. е. твердое тело кометы, в некоторых случаях не превышает по своим размерам и нескольких сотен метров. А так как хвосты комет протягиваются на миллионы километров, мы можем себе представить, как сильно разрежено составляющее их вещество.

В наших лабораториях, откачивая воздух из плотно закупоренного сосуда, мы не можем еще добиться такой степени разрежения вещества, какая существует в хвостах комет.

Поэтому, хотя в состав комет и входят ядовитые газы, они не могут причинить нам вреда, если Земля попадет внутрь кометного хвоста, как это и было в 1910 г. при прохождении Земли сквозь хвост кометы Галлея.

По сути дела, хвосты комет - это «видимое ничто», и мы можем наблюдать их только потому, что сверхразреженный газ светится под действием солнечных лучей и потоков частиц, выбрасываемых с солнечной поверхности.

Сопоставляя силу света комет, можно сравнить их между собой. При этом выяснилось одно очень важное обстоятельство. Оказалось, что для многих периодических и особенно для короткопериодических комет, таких, которые совершают свое обращение вокруг Солнца за 5-10 лет, отмечается очень быстрое падение яркости. Кометы буквально за несколько десятков лет из яркого светила превращаются в чуть заметные пятнышки. Многие кометы, которые раньше наблюдали невооруженным глазом, становятся видимы лишь при помощи самых мощных телескопов, а затем и совсем исчезают.

Следовательно, короткопериодические кометы возникли совсем недавно. В самом деле, раз вещество головы и хвоста кометы так быстро истощается, следовательно, эта комета произошла недавно, иначе ее вещество давно бы истощилось. Вот какой важный вывод вытекает из сравнения яркости короткопериодических комет.

Было установлено, что кометы не могут приходить к нам из межзвездного пространства, так как в этом случае их орбиты были бы совсем иными. А отсюда надо сделать и другой важный вывод: место рождения комет - солнечная система. Ученые работают над выяснением того, как образуются кометы.

В этом вопросе еще далеко не все ясно. Несомненно, однако, то, что происхождение комет тесно связано с происхождением и развитием других тел солнечной системы - малых планет, метеоров и т. д.

Поиски комет когда-то производились визуально, т.е. глазом, при помощи небольшого телескопа. С телескопом астрономы тщательно осматривали различные участки неба. Если встречалось туманное пятнышко среди звезд, нужно было еще убедиться в том, что это комета, а не туманность. Ведь мы уже говорили, что на небе видно большое число туманностей, входящих в нашу звездную систему и состоящих из громадных облаков газа и пыли.

Разница только в том, что кометы передвигаются среди звезд, а туманности представляются неподвижными.

За последние десятилетия небо стали фотографировать специальными фотографическими камерами и по фотографиям стали отыскивать кометы. История астрономии знает несколько имен неутомимых наблюдателей - «ловцов» комет. К ним принадлежал известный советский астроном Григорий Николаевич Неуймин. Он работал на Симеизской обсерватории (теперь Крымская астрофизическая обсерватория Академии наук) и занимался изучением небесных тел. В течение долгих ночей он фотографировал звездное небо со специальными фотокамерами, приспособленными для астрономических наблюдений (так называемыми астрографами). Неуймин прославился открытием многих малых планет и ряда новых комет.

Кометы с одинаковым успехом можно искать во всех частях неба -- визуально или при помощи фотографии. Каждый любитель астрономии, каждый человек, внимательно, с интересом следящий за небом, может открыть комету. Здесь не надо длительной теоретической подготовки к поискам. Так, например, замечательную, довольно яркую комету, которая была видна невооруженным глазом, открыли в 1939 г. любители астрономии -два советских педагога Ахмаров и Юрлов. Интерес к небу и знакомство с созвездиями позволили им первыми во всем мире увидеть новое светило. Быстро сообщив о своем открытии в астрономическую обсерваторию, они закрепили за собой первенство открытия. Комета Ахмарова - Юрлова вечно будет носить их имена. Вернувшись к Солнцу через 7500 лет (таков период, ее обращения вокруг Солнца), она напомнит людям будущего об этих двух любителях науки.

Каждый год астрономы наблюдают по нескольку комет, среди них возвращающиеся периодические кометы, а также и новые - чаще всего слабые кометы. В конце 1947 г. и в конце 1948 г. наблюдались большие кометы, но они были видны только в Южном полушарии Земли.

Невооруженным глазом в 1957 г. хорошо были видны две яркие кометы с хвостами.

Интересно, что вторая из этих ярких комет была открыта любителями неба еще за несколько дней до того, как ее стали наблюдать ученые-астрономы.

Изучение каждой кометы - интереснейшего светила - приносит новое в сокровищницу науки, позволяет ученым еще ближе подойти ь полному изучению особенностей комет и выяснению их происхождения. Познание свойств этих когда-то загадочных небесных тел помогает установить природу явлений, происходящих на Солнце. Кометы оказываются своеобразными показателями солнечной активности. Величайшее достижение советской науки - искусственные спутники - лаборатории, отправленные в космос. Но и кометы оказываются своеобразными лабораториями, двигающимися в космическом пространстве. Надо только уметь читать «сигналы», идущие от этих небесных тел. И астрономы, пользуясь все более совершенными , делают это все лучше и лучше, раскрывая все особенности строения комет.

Кометы - тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Они принадлежат к числу наиболее красивых небесных тел. Светлые туманные оболочки, окружающие небольшое ядро, длинный хвост, тянущийся иногда на полнеба, быстрое движение среди звезд - все это делает комету непохожей на остальные небесные светила. Кометы могут наблюдаться тогда, когда небольшое ледяное тело, называемое ядром кометы, приближается к Солнцу на расстояние, меньшее 4-5 а. е., прогревается его лучами и из него начинают выделяться газы и пыль, которые видны в результате их освещения Солнцем.

Газы и пыль, выделяющиеся из ядра, создают вокруг него туманные оболочки - атмосферу кометы, составляющую вместе с ядром голову кометы. Атмосфера кометы непрерывно рассеивается в межпланетное пространство: под действием светового давления и взаимодействия с солнечным ветром газы и пыль уносятся в направлении от Солнца, образуя хвосты комет.

У большинства комет в середине головы наблюдается яркое звездообразное «ядро», представляющее собой свечение центральной, наиболее плотной зоны газов вокруг истинного ядра кометы. Голова кометы и ее хвост не имеют резких очертаний. Их видимые размеры зависят от интенсивности выделения газов и пыли из ядра, определяемой размерами ядра и его близостью к Солнцу, а с другой стороны, от обстоятельств наблюдений; в первую очередь от яркости фона неба. Время от времени та или иная комета сближается с какой-либо массивной планетой, и это приводит к резкому изменению ее орбиты.

Поперечник головы кометы обычно составляет десятки и сотни тысяч километров, но, например, у кометы 1680 г. и у яркой кометы 1811 г. он превышал миллион километров, т. е. был почти равен поперечнику Солнца. Вдоль хвоста кометы яркость уменьшается постепенно, и потому длина видимой части хвоста - до того места, где он сливается с фоном неба, - зависит от черноты неба, от применяемого телескопа и других причин. Обычно длина видимой части хвоста составляет миллионы и десятки миллионов километров. Но у яркой кометы 1680 г., имевшей гигантскую голову, хвост был виден на протяжении 300 млн. км, т. е. его длина была вдвое больше расстояния от Земли до Солнца.

Наблюдения ярких комет позволили астрономам накопить ценные данные о кометных хвостах, послужившие основой для изучения их природы.

Как показали спектроскопические наблюдения, свечение оболочек головы и хвоста кометы создается главным образом газовыми молекулами и пылью. Голова и хвост кометы совершенно прозрачны. Когда комета оказывается между Землей и какой-либо звездой, свет звезды доходит до нас без заметного ослабления. Значит, газы и пыль в кометах чрезвычайно разрежены.

Согласно классификации, предложенной в 70-х гг. XIX в. русским астрономом Ф. А. Бредихиным, все кометные хвосты подразделяются на три типа: хвосты I типа направлены прямо от Солнца; хвосты II типа изогнуты и отклоняются назад по отношению к орбитальному движению кометы; хвосты III типа почти прямые, но заметно отклоняются назад. При некоторых взаимных положениях Солнца, кометы и Земли хвосты II и III типов кажутся земному наблюдателю направленными к Солнцу, т. е. образуют так называемые аномальные хвосты.

Современные исследования позволили установить, что хвосты I типа - плазменные, имеют струйчатую структуру и состоят из ионизованных молекул, которые с большим ускорением уносятся прочь от ядра вследствие электромагнитного взаимодействия с солнечным ветром. Хвосты II типа образованы пылевыми частицами разной величины, непрерывно выделяющимися из ядра. Хвосты III типа появляются в том случае, когда из ядра одновременно выделяется целое облако пылинок. Пылинки разной величины получают различное ускорение под действием светового давления, и потому такое облако растягивается в полосу - хвост кометы. Изредка наблюдается прямой натриевый хвост, направленный приблизительно вдоль плазменного хвоста (хвоста I типа). Нейтральные молекулы, присутствующие в голове кометы, приобретают под действием светового давления приблизительно такие же ускорения, как и пылевые частицы, и потому должны двигаться в направлении хвоста II типа. Однако время их жизни до ионизации и диссоциации солнечным излучением всего несколько часов, и они не успевают продвинуться далеко в хвост II типа. Иногда их удается заметить в небольшом количестве в начальном отрезке хвоста.

Около 1950 г. удалось установить, что ядра комет - это сравнительно небольшие ледяные тела, состоящие из замерзших газов, перемешанных с некоторым количеством нелетучих каменистых веществ. Поперечники ядер бывают обычно от нескольких сотен метров до нескольких километров, и поэтому ядра не видны.

Когда комета подходит ближе к Солнцу и испарение усиливается, то становятся видны туманные оболочки головы кометы, а иногда и разреженный поток газов, отгоняемый прочь от ядра отталкивательным действием Солнца. Вместе с газом ядро покидают и пылинки из нелетучих каменистых веществ. Такие потоки газа и пыли образуют один или несколько хвостов кометы.

Не только пылинки, но также и более крупные частицы покидают ядро, увлекаемые потоком испаряющихся газов. Кометные ядра столь малы, что сила тяжести на их поверхности в десятки тысяч раз меньше, чем на Земле.

Свечение газов в кометах - это переизлу-чение солнечного света, причем переизлуча-ются лишь лучи определенных длин волн, характерных для данной молекулы.

Как показывает изучение спектров, почти у всех комет излучение головы порождается нейтральными молекулами, состоящими из 2 или 3 атомов.

Комета Галлея.

В 70-х годах было установлено присутствие в кометах атомарного кислорода, водорода и углерода. В 1974 г. впервые удалось обнаружить радиоизлучение кометных молекул.

Кометы являются членами Солнечной системы. Они движутся вокруг Солнца по вытянутым эллиптическим орбитам различных размеров, как угодно ориентированным в пространстве. Известно около 100 периодических и короткопериодических комет, которые через несколько лет или десятков лет приближаются к Солнцу, растрачивая при этом каждый раз некоторую часть своего ядра.

Существование периодических комет было установлено в конце XVII в. английским астрономом Э. Галлеем, который вычислил орбиты комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 гг., и обнаружил их удивительное сходство.

В дальнейшем подтвердилось, что это были различные приближения к Солнцу одной и той же кометы, получившей название кометы Галлея. Она возвращается к Солнцу с периодом около 76 лет.

Большинство комет имеют орбиты, в тысячи раз большие поперечника планетной системы. Они приближаются к Солнцу через промежутки времени в миллионы лет. Поэтому, в отличие от короткопериодических комет, предсказать их появление невозможно. У таких комет, когда они находятся очень далеко от Солнца, орбиты меняются под действием притяжения ближайших звезд. В то же время у всех комет при их движении в области, занятой планетами, орбиты изменяются под действием планетных притяжений. Изменения бывают особенно велики при тесных сближениях комет с планетами-гигантами. Изредка должны происходить столкновения кометы с планетами. Часть кратеров на Земле и Луне, Меркурии и Марсе образовалась в результате ударов ядер комет.

Большинство комет открывается в настоящее время по фотографиям. Бывают случаи, когда их открывают при наблюдении неба невооруженным глазом. Но невооруженным глазом они хорошо видны только тогда, когда подходят сравнительно близко к Солнцу. Комету называют по фамилии человека, ее открывшего, реже - по фамилии астронома, много ее изучавшего.

Очередное приближение кометы Галлея к Солнцу в апреле 1986 г. Но уже в конце 1983 г. удалось ее обнаружить при помощи чувствительной аппаратуры. В то время она была еще на огромном расстоянии от Солнца. Кроме разносторонних наблюдений кометы Галлея из различных обсерваторий на встречу с ней были посланы пять космических аппаратов, которые должны пролететь вблизи кометы и передать на Землю сведения о ее структуре и составе.

Два из этих космических аппаратов разработаны в Советском Союзе по проекту «Венера - комета Галлея». По этому проекту космические аппараты сначала были направлены к Венере, под действием ее тяготения изменили свою орбиту и полетели в сторону приближающейся к Солнцу кометы Галлея.