Кометы

Кометы (далее К) (от греч. kometes - звезда с хвостом, комета; буквально-длинноволосый), тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов обычно со светлым сгустком - ядром в центре и хвостом.

Общие сведения о кометах. К наблюдаются тогда, когда небольшое ледяное тело, называемое ядром К, приближается к Солнцу на расстояние, меньшее 4-5 астрономических единиц, прогревается его лучами и из него начинают выделяться газы и пыль. Последние создают вокруг ядра туманную оболочку (атмосферу К), иногда называемую комой и составляющую вместе с ядром голову К Атмосфера К непрерывно рассеивается в пространство и существует лишь тогда, когда происходит выделение газов и пыли из ядра. Под действием светового давления, а также вследствие взаимодействия с солнечным ветром газы и пыль уносятся прочь от ядра, образуя хвосты К

У большинства К в середине головы наблюдается яркое "ядро" (звездообразное или диффузное), представляющее собой свечение центральной, наиболее плотной зоны газов вокруг истинного ядра К Голова К и ее хвосты не имеют резких очертаний, и их видимые размеры зависят, с одной стороны, от общей интенсивности выделения газов и пыли из ядра и его близостью к Солнцу, а с другой стороны - от обстоятельств наблюдений, в первую очередь от яркости фона неба. Значительное количество сведений о появлении К, об их движениях содержат древние китайские хроники. В Европе же, в соответствии с учением Аристотеля, вплоть до 17 в. считали, что К возникают и движутся в атмосфере, что это - земные пары, поднявшиеся вверх и загоревшиеся от приближения к "сфере огня", причем их хвосты - это пламя, гонимое ветром. Т. Браге, изучая движение кометы 1577 среди звезд, по наблюдениям в Дании и в Праге определил ее параллакс, который оказался меньше лунного параллакса, и, т. о., оказалось, что К находилась дальше Луны. Это явилось доказательством того, что К - такие же небесные светила, как и Луна, планеты и др.

После открытия закона тяготения в 18-19 вв. были разработаны методы определения орбит К (Э. Галлей, Г. Ольберс и др.). Новый подход к исследованию К был предложен Ф. Бесселем (начало 19 в.) и развит Ф. А. Бредихиным (2-я половина 19 в.), начавшим изучение физической природы К и особенностей их внутреннего строения; в частности, Бредихин создал сыгравшую большую роль в исследованиях К механическую теорию кометных форм. В начале 20 в. австрийский астроном И. Голечек и советский астроном. С. В. Орлов исследовали блеск К и выяснили закон его изменения в зависимости от расстояния К до Солнца. Современная эпоха в исследовании К началась в 1910, когда при возвращении яркой Галлея кометы стали широко применяться фотографический и спектроскопический методы наблюдений.

Неожиданные появления необычных небесных светил, какими представляются яркие К, всегда производило сильное впечатление. Поэтому неудивительно, что появления К суеверные люди принимали за разного рода предзнаменования, связывали их с различными земными событиями, причем в разных местах - с разными. Так, появление яркой К в 1811- 1812 в России связывалось с нашествием полчищ Наполеона, в Испании - с хорошим урожаем винограда, в Мексике - с открытием руд и т.п.

Количество К в Солнечной системе чрезвычайно велико: их число, по-видимому, достигает сотен миллиардов. Однако наблюдениям доступно лишь небольшое число К, заходящих внутрь орбиты Юпитера. Так, в 1850-1949 в среднем наблюдалось по 5 прохождений К через перигелий ежегодно (из них лишь одно, видимое невооруженным глазом). В последующие 20 лет (1950-69), вследствие интенсификации поисков К, это число возросло до 9 прохождений за год. В табл. 1 приведен список наиболее ярких К 19 и 20 вв. и указаны их наибольшие звездные величины (где они известны).

По международному соглашению К первоначально обозначаются годом открытия и буквой латинского алфавита в порядке поступления сообщения об их открытии.

После надежного определения их орбит эти предвариттельные обозначения заменяются окончательными, содержащими год, порядковый номер (римская цифра) прохождения К через перигелий и имя открывшего ее наблюдателя (или наблюдателей). См. Ахмарова - Юрлова комета, Белявского комета, Биэлы комета, Джакобини - Циннера комета, Донати комета, Икея - Секи комета, Лекселя комета, Морхауза комета, Неуймина кометы, Шайна комета, Энке - Баклунда комета.
Табл. 1.- Большие кометы<

К	Наибольшая видимая звездная величина	К	Наибольшая видимая звездная величина
1811	+1	1882	-17
1823		1901	-2
1843	-7	1910	-5
1858	+0,2	1910 Галлея	-1
1861	-4	1927 IX	-6
1874		1947 XII	-2
1880		1948 XI	ок. +1
1881		1957	+2

Блеск К изменяется в больших пределах. Самой яркой из известных была К 1882 , подходившая к Солнцу на очень небольшое расстояние. Ее блеск в перигелии достигал -17 звездной величины, т. е. она давала в 60 раз больше света, чем Луна в полнолуние. Она была самым ярким небесным объектом после Солнца и была хорошо видна днем вблизи поверхности Солнца. Однако большинство К видно только в телескопы.

Блеск К быстро увеличивается с изменением ее расстояния r от Солнца и зависит также от ее расстояния D от Земли. Звездная величина т головы К может быть представлена эмпирической зависимостью т = т_о + 5 lg D + 2,5 т lg r. Советский астроном Б. Ю. Левин, на основании физических соображений, установил иную зависимость: т = А + В (r + 5 lgD. В этих формулах т_о- абсолютный блеск, n, А и В - постоянные, у большинства К n "4, т. е. свечение головы К изменяется приблизительно обратно пропорционально r⁴. На регулярное изменение блеска К с изменением r накладываются иногда неправильные колебания, которые, возможно, связаны с солнечной активностью. У многих периодических К наблюдается вековое ослабление блеска, которое объясняют исчерпыванием запасов светящегося вещества.

Орбиты комет. К 1971 вычислено около 1 тыс. систем элементов орбит для почти 600 К Результаты вычислений публикуются в специальных каталогах. Так, каталог Портера содержит сведения о появлениях К в годы от 239 до н. э. до 1961 н. э.; всего в нем упоминается 829 появлений 566 индивидуальных К, среди которых 54 короткопериодических (с периодами р<200 лет), наблюдавшихся при двух и более приближениях к Солнцу; 40 короткопериодических, наблюдавшихся только при одном приближении; 117 долгопериодических (с р > 200 лет); 290 К с параболическими орбитами; 65 К с гиперболическими орбитами, которые, удаляясь от Солнца, навсегда покидают Солнечную систему, уходя в межзвездное пространство. Большинство орбит, считающихся параболическими, в действительности, по-видимому, сильно вытянутые эллиптические, для них, однако, эксцентриситет не мог быть определен из-за недостаточной точности наблюдений. Гиперболические же орбиты являются результатом возмущающего действия больших планет, преимущественно Юпитера, на движение К Анализ движения таких К в минувшие годы привел к заключению, что до момента, когда каждая из таких К начала испытывать заметное возмущающее влияние планет, она приближалась к Солнечной системе по эллиптической орбите. Прохождения К вблизи больших планет приводят к резким изменениям орбит К Например, К, открытая финским астрономом Л. Отермой в 1942 и двигавшаяся до 1963 между орбитами Марса и Юпитера, перешла после сближения с Юпитером на новую орбиту, лежащую между орбитами Юпитера и Сатурна.
Табл. 2.- Элементы орбит некоторых комет<

Комета	Время последнего прохождения перигелия Т	Период обращения р (годы)	Эксцентриситет е	Наклон орбиты i	Долгота восходящего узла	Расстояние перигелия от узла w	Перигелийное расстояние q (а. е.)	Афелийное расстояние Q (а. е.)	Примечания
1970 Энке	1971 январь, 9,92	3,302	0,847152	11°, 9747	334°, 2224	185°,9383	0,338897	4,09	Самая короткопериодическая
1957 Швассмана-Вахмана	1957, май, 12, 89	16,10	0,131488	9,4872	321,6094	355,8271	5,53774	7,21	Малое е, планетоподобная орбита
1910 Галлея	1910, апрель, 20, 18	76,1	0,967297	162,2158	57,8466	111,7190	0,587212	35,31	Первая К для которой определена орбита
1965 Икея-Секи (главное ядро)	1965, октябрь, 21, 18	874	0,999915	141, 8576	346,2963	69,0499	0,007785	183	"Задевающая Солнце"

В движении ряда К, в первую очередь короткопериодических, обнаружены также эффекты, не объяснимые притяжением их известными телами Солнечной системы (так называемые негравитационные эффекты). Так, одни К испытывают вековое ускорение, а другие - вековые замедления движения, являющиеся, по-видимому, результатом реактивного эффекта от выделяющихся из ядра потоков вещества.

Короткопериодические К принято делить на "семейства" по величине афелийных расстояний. К наиболее многочисленному семейству Юпитера относят К, афелий которых расположен около орбиты Юпитера. К семейству Сатурна относят К с афелиями вблизи его орбиты. Интересную группу К, "задевающих Солнце", образуют несколько долгопериодических К Все они имеют очень малые перигелийные расстояния, в пределах 0,0055-0,0097 а. е. (т. e. их перигелии удалены от поверхности Солнца на 0,5-1 радиус Солнца), и примерно одинаковые остальные элементы орбиты. Весьма вероятно, что эти К - продукты распада одной материнской К

В табл. 2 приведены элементы орбит некоторых К

Строение комет. По современным представлениям, ядра К состоят из водяного газа с примесью "льдов" других газов (СО₂, ₃ и др.), а также каменистых веществ. Пылинки частично выделяются из ядра при испарении (сублимации) льдов, частично образуются в его окрестностях в результате конденсации молекул нелетучих и умеренно летучих веществ. Пылевые частицы рассеивают солнечный свет, же и молекулы газов поглощают излучения в некоторых длинных волнах и из освещающего солнечного света, а затем переизлучают их. В результате выделения из нагретого Солнцем ядра газа и пылинок возникает реактивная сила, которая, возможно, порождает негравитационные эффекты в движении К Интенсивное выделение происходит из наиболее нагретого участка поверхности ядра, который, вследствие вращения ядра, расположен не точно с солнечной стороны, а несколько смещен в сторону вращения. В результате появляется компонента реактивной силы, которая либо ускоряет движение К, если вращение ядра происходит в том же направлении, что и обращение К около Солнца, или замедляет его, если вращение и обращение происходят в противоположных направлениях.

Газ и пыль, выделяемые ядром, образуют голову К Молекулы воды и др. газов, выделяющиеся из ядра под действием солнечного излучения, очень быстро распадаются, порождая наблюдаемые активные свободные радикалы. Последние также распадаются под действием излучения Солнца, но гораздо медленнее, вследствие чего успевают распространиться на значительные расстояния от ядра. Изучение спектров К свидетельствует о том, что К содержат нейтральные молекулы ₃, ₂, , СН, ОН, , ₂, ионизованные молекулы СО⁺, ₂⁺, СН⁺, а также Н, О и . В редких случаях в спектрах К, исключительно близко подлетавших к Солнцу, наблюдались линии излучения и др. нелетучих элементов. Диаметр головы у ярких К может достигать миллионов км. Количество пыли в головах К различно: у одних К она отсутствует, у др. ее масса может достигать половины массы всего вещества головы. Цвет и поляризация света, отраженного пылевыми частицами, указывает на то, что их размеры в головах К составляют около 0,25-5 мкм.

Согласно классификации, разработанной во второй половине 19 в. Ф. А. Бредихиным, хвосты К подразделяются на 3 типа: хвосты 1-го типа направлены прямо от Солнца, хвосты 2-го типа изогнуты и отклоняются назад по отношению к орбитальному движению К, хвосты 3-го типа - почти прямые, но заметно отклоняются назад. При некоторых взаимных положениях Земли, К и Солнца, отклоненные назад хвосты 2-го и 3-го типа видны с Земли как бы направленными в сторону Солнца (так называемые аномальные хвосты). Физическая интерпретация разделения хвостов на типы, предложенная Бредихиным, в последующие годы значительно развивалась и в 70-х гг. 20 в. получила следующее содержание. Хвосты 1-го типа - плазменные и состоят из ионизованных молекул СО⁺, ₂⁺, СН⁺, которые с большими ускорениями под действием солнечного ветра уносятся в сторону, противоположную направлению на Солнце. Хвосты 2-го типа образуются пылевыми частицами разной величины, непрерывно выделяющимися из ядра, хвосты же 3-го типа появляются в том случае, когда из ядра одновременно выделяется целое облако пылинок. Пылинки разной величины под действием светового давления получают различное ускорение, и облако растягивается в полосу, образующую хвост К, так называемую синхрону. Редко наблюдается прямой хвост, направленный вдоль плазменного хвоста (1-го типа). Нейтральные молекулы, присутствующие в голове К, приобретают под действием светового давления примерно такое же ускорение, как и пылевые частицы, и поэтому движутся в направлении хвоста 2-го типа. Однако время их жизни до фотодиссоциации (или ионизации) солнечным излучением составляет всего несколько часов. Поэтому они не успевают продвинуться далеко в хвост 2-го типа. Иногда их удается заметить в небольшом количестве только в начальном отрезке хвоста.

Непрерывно выделяющиеся из ядра и движущиеся под действием одинакового ускорения частицы равной величины располагаются в пространстве вдоль искривленной линии - так называемой синдинамы. Хвосты 2-го типа представляют собой веер синдинам, соответствующим пылинкам разных размеров. Видимая форма хвоста 2-го типа определяется при этом распределением пылевых частиц по размерам. Таким образом, видимый хвост 2-го типа представляет собой полосу максимальной яркости в пределах веера.

Наибольшей длины достигают, как правило, хвосты 1-го типа, простираясь на сотни млн. км. Однако их плотность, по-видимому, не превышает 10²-10³ ионов/см³.

Лучшему пониманию природы К во многом способствуют лабораторные эксперименты по моделированию К Удалось, в частности, воспроизвести сублимацию запыленных кометных льдов с выбросом метеорных частиц из ядра, образование ионизированных структур, напоминающих хвосты 1-го типа. С помощью геофизических ракет и космических зондов на высотах от нескольких сот до десятков тыс. км созданы искусственные облака из паров щелочных металлов - так называемые кометы искусственные, которые подготовили почву для моделирования К в открытом космосе. Обсуждается вопрос о посылке космического зонда к той или иной периодической К при ее возвращении к Солнцу для непосредственного изучения состава, полей и прочих физических особенностей К

Происхождение и эволюция комет. Теория, наблюдения и эксперименты свидетельствуют о том, что при возвращениях к Солнцу К теряет значительную часть своего вещества, так что время ее жизни не может превышать сотни или тысячи оборотов около Солнца; это время чрезвычайно мало с космогонической точки зрения. Поскольку, тем не менее, К наблюдаются и в современную эпоху, должны существовать те или иные источники пополнения их количества. Согласно одной гипотезе, разрабатываемой советским астрономом С. К Всехсвятским, К являются результатами мощных вулканических извержений на больших планетах и их спутниках. По другой гипотезе, предложенной голландским астрономом Я. Оортом, ныне наблюдаемые К приходят в окрестности Солнца из гигантского кометного облака, окружающего Солнечную систему и простирающегося до расстояний в 150 тыс. астрономических единиц, которое образовалось в эпоху формирования планет-гигантов. Под воздействием возмущений от притяжения звезд некоторые К этого облака могут переходить на орбиты с малыми перигелийными расстояниями и становиться таким образом наблюдаемыми.

Лит.: Бредихин Ф. А., О хвостах комет, М. - Л., 1934; Орлов С. В., О природе комет, М., 1958; Всехсвятский С. К, Физические характеристики комет, М., 1958; Добровольский О. В., К, М., 1966; Фесенков В. Г., Солнечное кометное облако и межзвездное пространство, "Земля и Вселенная", 1965, № 4; Richter . В., Statistik und Physik der Kometen, Lpz., 1954 (English translation: The Nature of Comets, L., 1963); The Moon, Meteorites and Comets, ed . М. Middle-hurst and G. . Kuiper, Chi. - L., 1963, ch. 15-20; Nature et originc des cometés, Liege, 1966.

О. В. Добровольский.

		Новости 21.11.2024 11:51:28

	Copyright © 1999-2024 Oval.ru, All Rights Reserved.

Кометы

Примечания