Что такое комета краткое. Космические кометы: опасность или вынужденное соседство

КОМЕТА
небольшое небесное тело, движущееся в межпланетном пространстве и обильно выделяющее газ при сближении с Солнцем. С кометами связаны разнообразные физические процессы, от сублимации (сухое испарение) льда до плазменных явлений. Кометы - это остатки формирования Солнечной системы, переходная ступень к межзвездному веществу. Наблюдение комет и даже их открытие нередко осуществляются любителями астрономии. Иногда кометы бывают столь яркими, что привлекают всеобщее внимание. В прошлом появление ярких комет вызывало у людей страх и служило источником вдохновения для художников и карикатуристов.
Движение и пространственное распределение. Все или почти все кометы являются составными частями Солнечной системы. Они, как и планеты, подчиняются законам тяготения, но движутся весьма своеобразно. Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении (которое называют "прямым" в отличие от "обратного") по почти круговым орбитам, лежащим примерно в одной плоскости (эклиптики), а кометы движутся как в прямом, так и обратном направлениях по сильно вытянутым (эксцентричным) орбитам, наклоненным под различными углами к эклиптике. Именно характер движения сразу выдает комету. Долгопериодические кометы (с орбитальным периодом более 200 лет) прилетают из областей, расположенных в тысячи раз дальше, чем самые удаленные планеты, причем их орбиты бывают наклонены под всевозможными углами. Короткопериодические кометы (период менее 200 лет) приходят из района внешних планет, двигаясь в прямом направлении по орбитам, лежащим недалеко от эклиптики. Вдали от Солнца кометы обычно не имеют "хвостов", но иногда имеют еле видимую "кому", окружающую "ядро"; вместе их называют "головой" кометы. С приближением к Солнцу голова увеличивается и появляется хвост.
Структура. В центре комы располагается ядро - твердое тело или конгломерат тел диаметром в несколько километров. Практически вся масса кометы сосредоточена в ее ядре; эта масса в миллиарды раз меньше земной. Согласно модели Ф.Уиппла, ядро кометы состоит из смеси различных льдов, в основном водяного льда с примесью замерзших углекислоты, аммиака и пыли. Эту модель подтверждают как астрономические наблюдения, так и прямые измерения с космических аппаратов вблизи ядер комет Галлея и Джакобини - Циннера в 1985-1986. Когда комета приближается к Солнцу ее ядро нагревается, и льды сублимируются, т.е. испаряются без плавления. Образовавшийся газ разлетается во все стороны от ядра, унося с собой пылинки и создавая кому. Разрушающиеся под действием солнечного света молекулы воды образуют вокруг ядра кометы огромную водородную корону. Помимо солнечного притяжения на разреженное вещество кометы действуют и отталкивающие силы, благодаря которым образуется хвост. На нейтральные молекулы, атомы и пылинки действует давление солнечного света, а на ионизованные молекулы и атомы сильнее влияет давление солнечного ветра. Поведение частиц, формирующих хвост, стало значительно понятнее после прямого исследования комет в 1985-1986. Плазменный хвост, состоящий из заряженных частиц, имеет сложную магнитную структуру с двумя областями различной полярности. На обращенной к Солнцу стороне комы формируется лобовая ударная волна, проявляющая высокую плазменную активность.

Хотя в хвосте и коме заключено менее одной миллионной доли массы кометы, 99,9% света исходит именно из этих газовых образований, и только 0,1% - от ядра. Дело в том, что ядро очень компактно и к тому же имеет низкий коэффициент отражения (альбедо). Потерянные кометой частицы движутся по своим орбитам и, попадая в атмосферы планет, становятся причиной возникновения метеоров ("падающих звезд"). Большинство наблюдаемых нами метеоров связано именно с кометными частицами. Иногда разрушение комет носит более катастрофический характер. Открытая в 1826 комета Биелы в 1845 на глазах у наблюдателей разделилась на две части. Когда в 1852 эту комету видели в последний раз, куски ее ядра удалились друг от друга на миллионы километров. Деление ядра обычно предвещает полный распад кометы. В 1872 и 1885, когда комета Биелы, если бы с нею ничего не случилось, должна была пересекать орбиту Земли, наблюдались необычайно обильные метеорные дожди.
См. также
МЕТЕОР ;
МЕТЕОРИТ . Иногда кометы разрушаются при сближении с планетами. 24 марта 1993 на обсерватории Маунт-Паломар в Калифорнии астрономы К. и Ю.Шумейкеры совместно с Д.Леви открыли недалеко от Юпитера комету с уже разрушенным ядром. Вычисления показали, что 9 июля 1992 комета Шумейкеров - Леви-9 (это уже девятая открытая ими комета) прошла вблизи Юпитера на расстоянии половины радиуса планеты от ее поверхности и была разорвана его притяжением более чем на 20 частей. До разрушения радиус ее ядра составлял ок. 20 км.

Таблица 1.
ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОМЕТ

Растянувшись в цепочку, осколки кометы удалились от Юпитера по вытянутой орбите, а затем в июле 1994 вновь приблизились к нему и столкнулись с облачной поверхностью Юпитера.
Происхождение. Ядра комет - это остатки первичного вещества Солнечной системы, составлявшего протопланетный диск. Поэтому их изучение помогает восстановить картину формирования планет, включая Землю. В принципе некоторые кометы могли бы приходить к нам из межзвездного пространства, но пока ни одна такая комета надежно не выявлена.
Газовый состав. В табл. 1 перечислены основные газовые составляющие комет в порядке убывания их содержания. Движение газа в хвостах комет показывает, что на него сильно влияют негравитационные силы. Свечение газа возбуждается солнечным излучением.
ОРБИТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ
Чтобы лучше понять этот раздел, советуем познакомиться со статьями:
НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА ;
КОНИЧЕСКИЕ СЕЧЕНИЯ ;
ОРБИТА ;
СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА .
Орбита и скорость. Движение ядра кометы полностью определяется притяжением Солнца. Форма орбиты кометы, как и любого другого тела в Солнечной системе, зависит от ее скорости и расстояния до Солнца. Средняя скорость тела обратно пропорциональна квадратному корню из его среднего расстояния до Солнца (a). Если скорость всегда перпендикулярна радиусу-вектору, направленному от Солнца к телу, то орбита круговая, а скорость называют круговой скоростью (vc) на расстоянии a. Скорость ухода из гравитационного поля Солнца по параболической орбите (vp) в раз больше круговой скорости на этом расстоянии. Если скорость кометы меньше vp, то она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите и никогда не покидает Солнечной системы. Но если скорость превосходит vp, то она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите и никогда не покидает Солнечной системы. Но если скорость превосходит vp , то комета один раз проходит мимо Солнца и навсегда покидает его, двигаясь по гиперболической орбите. На рисунке показаны эллиптические орбиты двух комет, а также почти круговые орбиты планет и параболическая орбита. На расстоянии, которое отделяет Землю от Солнца, круговая скорость равна 29,8 км/с, а параболическая - 42,2 км/с. Вблизи Земли скорость кометы Энке равна 37,1 км/с, а скорость кометы Галлея - 41,6 км/с; именно поэтому комета Галлея уходит значительно дальше от Солнца, чем комета Энке.

Классификация кометных орбит. Орбиты у большинства комет эллиптические, поэтому они принадлежат Солнечной системе. Правда, у многих комет это очень вытянутые эллипсы, близкие к параболе; по ним кометы уходят от Солнца очень далеко и надолго. Принято делить эллиптические орбиты комет на два основных типа: короткопериодические и долгопериодические (почти параболические). Пограничным считается орбитальный период в 200 лет.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Почти параболические кометы. К этому классу относятся многие кометы. Поскольку их периоды обращения составляют миллионы лет, в течение века в окрестности Солнца появляется лишь одна десятитысячная их часть. В 20 в. наблюдалось ок. 250 таких комет; следовательно, всего их миллионы. К тому же далеко не все кометы приближаются к Солнцу настолько, чтобы стать видимыми: если перигелий (ближайшая к Солнцу точка) орбиты кометы лежит за орбитой Юпитера, то заметить ее практически невозможно. Учитывая это, в 1950 Ян Оорт предположил, что пространство вокруг Солнца на расстоянии 20-100 тыс. а.е. (астрономических единиц: 1 а.е. = 150 млн. км, расстояние от Земли до Солнца) заполнено ядрами комет, численность которых оценивается в 1012, а полная масса - в 1-100 масс Земли. Внешняя граница "кометного облака" Оорта определяется тем, что на этом расстоянии от Солнца на движение комет существенно влияет притяжение соседних звезд и других массивных объектов (см. ниже). Звезды перемещаются относительно Солнца, их возмущающее влияние на кометы изменяется, и это приводит к эволюции кометных орбит. Так, случайно комета может оказаться на орбите, проходящей вблизи Солнца, но на следующем обороте ее орбита немного изменится, и комета пройдет вдали от Солнца. Однако вместо нее из облака Оорта в окрестность Солнца будут постоянно попадать "новые" кометы.
Короткопериодические кометы. При прохождении кометы вблизи Солнца ее ядро нагревается, и льды испаряются, образуя газовые кому и хвост. После нескольких сотен или тысяч таких пролетов в ядре не остается легкоплавких веществ, и оно перестает быть видимым. Для регулярно сближающихся с Солнцем короткопериодических комет это означает, что менее чем за миллион лет их популяция должна стать невидимой. Но мы их наблюдаем, следовательно, постоянно поступает пополнение из "свежих" комет. Пополнение короткопериодических комет происходит в результате их "захвата" планетами, главным образом Юпитером. Ранее считалось, что захватываются кометы из числа долгопериодических, приходящих из облака Оорта, но теперь полагают, что их источником служит кометный диск, называемый "внутренним облаком Оорта". В принципе представление об облаке Оорта не изменилось, однако расчеты показали, что приливное влияние Галактики и воздействие массивных облаков межзвездного газа должны довольно быстро его разрушать. Необходим источник его пополнения. Таким источником теперь считают внутреннее облако Оорта, значительно более устойчивое к приливному влиянию и содержащее на порядок больше комет, чем предсказанное Оортом внешнее облако. После каждого сближения Солнечной системы с массивным межзвездным облаком кометы из внешнего облака Оорта разлетаются в межзвездное пространство, а им на смену приходят кометы из внутреннего облака. Переход кометы с почти параболической орбиты на короткопериодическую происходит в том случае, если она догоняет планету сзади. Обычно для захвата кометы на новую орбиту требуется несколько ее проходов через планетную систему. Результирующая орбита кометы, как правило, имеет небольшое наклонение и большой эксцентриситет. Комета движется по ней в прямом направлении, и афелий ее орбиты (наиболее удаленная от Солнца точка) лежит вблизи орбиты захватившей ее планеты. Эти теоретические соображения полностью подтверждаются статистикой кометных орбит.
Негравитационные силы. Газообразные продукты сублимации оказывают реактивное давление на ядро кометы (подобное отдаче ружья при выстреле), которое приводит к эволюции орбиты. Наиболее активный отток газа происходит с нагретой "послеполуденной" стороны ядра. Поэтому направление силы давления на ядро не совпадает с направлением солнечных лучей и солнечного тяготения. Если осевое вращение ядра и его орбитальное обращение происходят в одном направлении, то давление газа в целом ускоряет движение ядра, приводя к увеличению орбиты. Если же вращение и обращение происходят в противоположных направлениях, то движение кометы тормозится, и орбита сокращается. Если такая комета первоначально была захвачена Юпитером, то через некоторое время ее орбита целиком оказывается в области внутренних планет. Вероятно, именно это случилось с кометой Энке.
Кометы, задевающие Солнце. Особую группу короткопериодических комет составляют кометы, "задевающие" Солнце. Вероятно, они образовались тысячелетия назад в результате приливного разрушения крупного, не менее 100 км в диаметре, ядра. После первого катастрофического сближения с Солнцем фрагменты ядра совершили ок. 150 оборотов, продолжая распадаться на части. Двенадцать членов этого семейства комет Крейца наблюдались между 1843 и 1984. Возможно, их происхождение связано с большой кометой, которую видел Аристотель в 371 до н.э.

Комета Галлея. Это самая знаменитая из всех комет. Она наблюдалась 30 раз с 239 до н.э. Названа в честь Э. Галлея, который после появления кометы в 1682 рассчитал ее орбиту и предсказал ее возвращение в 1758. Орбитальный период кометы Галлея - 76 лет; последний раз она появилась в 1986 и в следующий раз будет наблюдаться в 2061. В 1986 ее изучали с близкого расстояния 5 межпланетных зондов - два японских ("Сакигаке" и "Суйсей"), два советских ("Вега-1" и "Вега-2") и один европейский ("Джотто"). Оказалось, что ядро кометы имеет картофелеобразную форму длиной ок. 15 км и шириной ок. 8 км, а его поверхность "чернее угля".Возможно, оно покрыто слоем органических соединений, например полимеризованного формальдегида. Количество пыли вблизи ядра оказалось значительно выше ожидаемого. См. также ГАЛЛЕЙ, ЭДМУНД.

Комета Энке. Эта тусклая комета была первой включена в семейство комет Юпитера. Ее период 3,29 года - наиболее короткий среди комет. Орбиту впервые вычислил в 1819 немецкий астроном И.Энке (1791-1865), отождествивший ее с кометами, наблюдавшимися в 1786, 1795 и 1805. Комета Энке ответственна за метеорный поток Тауриды, наблюдающийся ежегодно в октябре и ноябре.

Комета Джакобини - Циннера. Эту комету открыл М. Джакобини в 1900 и переоткрыл Э. Циннер в 1913. Ее период 6,59 лет. Именно с ней 11 сентября 1985 впервые сблизился космический зонд "International Cometary Explorer", который прошел через хвост кометы на расстоянии 7800 км от ядра, благодаря чему были получены данные о плазменной компоненте хвоста. С этой кометой связан метеорный поток Джакобиниды (Дракониды).
ФИЗИКА КОМЕТ
Ядро. Все проявления кометы так или иначе связаны с ядром. Уиппл предположил, что ядро кометы является сплошным телом, состоящим в основном из водяного льда с частицами пыли. Такая модель "грязного снежка" легко объясняет многократные пролеты комет вблизи Солнца: при каждом пролете испаряется тонкий поверхностный слой (0,1-1% полной массы) и сохраняется внутренняя часть ядра. Возможно, ядро является конгломератом нескольких "кометезималей", каждая не более километра в диаметре. Такая структура могла бы объяснить распад ядер на части, как это наблюдалось у кометы Биелы в1845 или у кометы Веста в 1976.
Блеск. Наблюдаемый блеск освещенного Солнцем небесного тела с неизменной поверхностью меняется обратно пропорционально квадратам его расстояний от наблюдателя и от Солнца. Однако солнечный свет рассеивается в основном газопылевой оболочкой кометы, эффективная площадь которой зависит от скорости сублимации льда, а та, в свою очередь, - от теплового потока, падающего на ядро, который сам изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния до Солнца. Поэтому блеск кометы должен меняться обратно пропорционально четвертой степени расстояния до Солнца, что и подтверждают наблюдения.
Размер ядра. Размер ядра кометы можно оценить из наблюдений в то время, когда оно далеко от Солнца и не окутано газопылевой оболочкой. В этом случае свет отражается только твердой поверхностью ядра, и его видимый блеск зависит от площади сечения и коэффициента отражения (альбедо). У ядра кометы Галлея альбедо оказалось очень низким - ок. 3%. Если это характерно и для других ядер, то диаметры большинства из них лежат в диапазоне от 0,5 до 25 км.
Сублимация. Переход вещества из твердого состояния в газообразное важен для физики комет. Измерения яркости и спектров излучения комет показали, что плавление основных льдов начинается на расстоянии 2,5-3,0 а.е., как должно быть, если лед в основном водяной. Это подтвердилось при изучении комет Галлея и Джакобини - Циннера. Газы, наблюдающиеся первыми при сближении кометы с Солнцем (CN, C2), вероятно, растворены в водяном льде и образуют газовые гидраты (клатраты). Каким образом этот "составной" лед будет сублимироваться, в значительной степени зависит от термодинамических свойств водяного льда. Сублимация пыле-ледяной смеси происходит в несколько этапов. Потоки газа и подхваченные ими мелкие и пушистые пылинки покидают ядро, поскольку притяжение у его поверхности крайне слабое. Но плотные или скрепленные между собой тяжелые пылинки газовый поток не уносит, и формируется пылевая кора. Затем солнечные лучи нагревают пылевой слой, тепло проходит внутрь, лед сублимируется, и газовые потоки прорываются, ломая пылевую кору. Эти эффекты проявились при наблюдении кометы Галлея в 1986: сублимация и отток газа происходили лишь в нескольких областях ядра кометы, освещенных Солнцем. Вероятно, в этих областях обнажился лед, тогда как остальная поверхность была закрыта корой. Вырвавшиеся на свободу газ и пыль формируют наблюдаемые структуры вокруг ядра кометы.
Кома. Пылинки и газ из нейтральных молекул (табл. 1) образуют почти сферическую кому кометы. Обычно кома тянется от 100 тыс. до 1 млн. км от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув ее в антисолнечном направлении.
Водородная корона. Поскольку льды ядра в основном водяные, то и кома в основном содержит молекулы H2O. Фотодиссоциация разрушает H2O на H и OH, а затем OH - на O и H. Быстрые атомы водорода улетают далеко от ядра прежде чем оказываются ионизованными, и образуют корону, видимый размер которой часто превосходит солнечный диск.
Хвост и сопутствующие явления. Хвост кометы может состоять из молекулярной плазмы или пыли. Некоторые кометы имеют хвосты обоих типов. Пылевой хвост обычно однородный и тянется на миллионы и десятки миллионов километров. Он образован пылинками, отброшенными давлением солнечного света от ядра в антисолнечном направлении, и имеет желтоватый цвет, поскольку пылинки просто рассеивают солнечный свет. Структуры пылевого хвоста могут объясняться неравномерным извержением пыли из ядра или разрушением пылинок. Плазменный хвост в десятки и даже сотни миллионов километров длиной - это видимое проявление сложного взаимодействия между кометой и солнечным ветром. Некоторые покинувшие ядро молекулы ионизуются солнечным излучением, образуя молекулярные ионы (H2O+, OH+, CO+, CO2+) и электроны. Эта плазма препятствует движению солнечного ветра, пронизанного магнитным полем. Наталкиваясь на комету, силовые линии поля оборачиваются вокруг нее, принимая форму шпильки для волос и образуя две области противоположной полярности. Молекулярные ионы захватываются в эту магнитную структуру и образуют в центральной, наиболее плотной ее части видимый плазменный хвост, имеющий голубой цвет из-за спектральных полос CO+ . Роль солнечного ветра в формировании плазменных хвостов установили Л.Бирман и Х. Альвен в 1950-х годах. Их расчеты подтвердили измерения с космических аппаратов, пролетевших через хвосты комет Джакобини - Циннера и Галлея в 1985 и 1986. В плазменном хвосте происходят и другие явления взаимодействия с солнечным ветром, налетающим на комету со скоростью ок. 400 км/с и образующим перед ней ударную волну, в которой уплотняется вещество ветра и головы кометы. Существенную роль играет процесс "захвата"; суть его в том, что нейтральные молекулы кометы свободно проникают в поток солнечного ветра, но сразу после ионизации начинают активно взаимодействовать с магнитным полем и ускоряются до значительных энергий. Правда, иногда наблюдаются весьма энергичные молекулярные ионы, необъяснимые с точки зрения указанного механизма. Процесс захвата возбуждает также плазменные волны в гигантском объеме пространства вокруг ядра. Наблюдение этих явлений имеет фундаментальный интерес для физики плазмы. Замечательное зрелище представляет "обрыв хвоста". Как известно, в нормальном состоянии плазменный хвост связан с головой кометы магнитным полем. Однако нередко хвост отрывается от головы и отстает, а на его месте образуется новый. Это случается, когда комета проходит через границу областей солнечного ветра с противоположно направленным магнитным полем. В этот момент магнитная структура хвоста перестраивается, что выглядит как обрыв и формирование нового хвоста. Сложная топология магнитного поля приводит к ускорению заряженных частиц; возможно, этим объясняется появление упомянутых выше быстрых ионов.
Столкновения в Солнечной системе. Из наблюдаемого количества и орбитальных параметров комет Э. Эпик вычислил вероятность столкновения с ядрами комет различного размера (табл. 2). В среднем 1 раз за 1,5 млрд. лет Земля имеет шанс столкнуться с ядром диаметром 17 км, а это может полностью уничтожить жизнь на территории, равной площади Северной Америки. За 4,5 млрд. лет истории Земли такое могло случаться неоднократно. Гораздо чаще происходят катастрофы меньшего масштаба: в 1908 над Сибирью, вероятно, вошло в атмосферу и взорвалось ядро небольшой кометы, вызвав полегание леса на большой территории.

Комета - это такое же небесное тело, как Земля или Луна, только небольших размеров (в ядре до 20 км). Кометы движутся вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам. Когда мы видим комету, она похожа на яркую точку с длинным сверкающим хвостом. Ученые считают, что кометы — это шары, состоящие из замороженной воды и газа, смешанных с частицами пыли и камня. Ученые полагают, что 100000 млн. комет вращаются вокруг Земли.

Появление комет - явление достаточно редкое. Это необычное небесное тело совсем не похоже на «падающую звезду». Во все века появление «хвостатых чудищ» вызывало у людей страх. Они считали кометы дьявольским предзнаменованием, предвестником чумы, войн, смерти.

Сегодня мы знаем, что такое кометы, однако многое о них остается неясным. Когда мы впервые замечаем комету, мы наблюдаем только небольшой светлый объект, хотя сама комета может достигать нескольких тысяч километров в диаметре.

Источником света является «голова», или ядро кометы. Ученые считают, что она, возможно, состоит из сгустка твердых частиц и газов. Для нас остается загадкой, откуда они взялись.

С приближением к Солнцу у кометы появляется хвост. Он состоит из очень разреженного газа и мельчайших частиц, которые срываются с ядра кометы под воздействием Солнца. Ядро кометы окружает ее третья часть, называемая «оболочкой». Это светящееся облако твердого вещества, которое может достигать в диаметре 250 000 км и более.

Хвосты комет различны по форме и размеру. Одни — короткие и широкие, другие — длинные и тонкие. Обычно их длина достигает порядка 10 млн км, а иногда — 180 млн км. А у некоторых комет вообще нет хвоста.

По мере того, как растет хвост, возрастает скорость движения кометы, так как она приближается к Солнцу. В это время комета движется головой вперед. А затем происходит нечто странное. Комета, удаляясь от Солнца, движется хвостом вперед. Это происходит оттого, что лучи Солнца срывают с ядра кометы мельчайшие частицы материи, образуя хвост кометы, в направлении, обратном Солнцу.

Поэтому при удалении кометы от Солнца она движется хвостом вперед. В это время скорость движения кометы падает, и мы постепенно теряем ее из вида. Кометы могут исчезать на многие годы, но большинство постепенно возвращается. Кометы вращаются вокруг Солнца, для некоторых требуется много времени, чтобы совершить один полный оборот. Например, комета Галлея совершает один оборот вокруг Солнца почти за 75 лет. В настоящее время астрономы зарегистрировали почти 1000 комет, но в нашей Солнечной системе может быть несколько сотен тысяч комет, невидимых для нас.

Комете нужны столетия, чтобы совершить один круг по своей орбите. Мы можем наблюдать комету только тогда, когда она проходит рядом с Солнцем. Затем Солнце превращает лед ядра кометы в газ. Радиация, исходящая от Солнца, проходит через газы и ионизирует их, что является причиной свечения газов.

Каждые 76 лет около Земли появляется большая комета. Она называется кометой Галлея. Впервые Галлея была изображена на китайском рисунке в 168 г. до н.э. В 1682 году Эдмунд Галлей, британский королевский астроном, наблюдал движение этой кометы, и после тщательной проверки своих записей он решил, что именно эта комета появляется каждые 76 лет. Ее видели в Англии в 1066 году, накануне битвы при Гастингсе. В 1986 году был запущен космический корабль для сбора данных о комете Галлея. Он передал на Землю 2000 фотографий, показывающих форму и размеры кометы. Оказалось, что комета Галлея в 2 раза больше, чем думали ученые. Ее длина свыше 16 км, а ширина - почти 10 км.

Подробности Категория: О планетах Солнечной системы Опубликовано 17.10.2012 10:36 Просмотров: 7487

Наряду с планетами, спутниками и астероидами Солнечная система содержит многие тысячи мелких ледяных тел – комет. В переводе с древнегреческого слово «комета» обозначает «волосатый, косматый». Комета имеет туманный вид, обычно похожий на огромный снежок, и обращается вокруг Солнца чаще всего по вытянутым орбитам.

Кометы обычно называют именами тех людей, которые их наблюдали первыми. Орбиты комет вытянуты гораздо более, чем у планет. Поэтому они большую часть времени проводят вдали от Солнца, лишь на короткое время приближаясь к нему. При приближении к Солнцу комета нагревается, тает и образует кому (облако из пыли и газа) и иногда хвост из газа и пыли. Так что в хвосте кометы нет ничего загадочного.

Кометы состоят из ядра и окружающей его светлой туманной оболочки (комы ), состоящей из газов и пыли.
Твердая центральная часть кометы называется ядром и состоит из замороженного газа и льда, частиц пыли и более крупных камней. Кома кометы имеет почти шаровую форму и обычно тянется от 100 тыс. до 1,4 млн. км от ядра. А хвост в длину может достигать нескольких миллионов километров. Хвосты комет не имеют резких очертаний и практически прозрачны - сквозь них хорошо видны звёзды, - так как образованы из чрезвычайно разрежённого вещества. 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.

Теорию хвостов и форм комет разработал в конце XIX века русский астроном Фёдор Бредихин (1831-1904). Ему же принадлежит и классификация кометных хвостов, использующаяся в современной астрономии – три основных типа:
прямые и узкие, направленные прямо от Солнца;
широкие и немного искривлённые, уклоняющиеся от Солнца;
короткие, сильно уклонённые от центрального светила.

У некоторых комет орбита сильно наклонена по отношению к другим планетам Солнечной системы, так что они на тысячи лет уносятся далеко вверх или вниз от Солнца и планет.

Вид комет

Большинство комет имеют размер в поперечнике, не превышающий 10 км. Но когда они находятся вблизи Солнца, их иногда можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Обычно они выглядят как маленькие, тускло светящиеся пятнышки, хотя изредка появляется очень яркая комета с длинным серебристым хвостом, прорезающим небо, как прожектор. Светящиеся хвосты комет часто расщепляются на отдельные струи и перья с изящными изгибами и завитками. У комет может быть и два хвоста: прямой голубой газовый хвост, который тянется за кометой и всегда расположен в направлении от Солнца, и другой - желтый, пылевой хвост, который изгибается позади кометы, следуя точно по ее орбите.

Теперь ученые точно знают, что кометы – это скопления грязного льда. Но откуда они появляются? Возможно, они представляют собой вещество, оставшееся при возникновении Солнечной системы. Но это только предположение.

Одинаковы ли кометы?

Время, за которое комета завершает свое путешествие вокруг Солнца, называется периодом кометы . Некоторым кометам для этого требуется время от 3 до 150 лет. Такие кометы называются периодическими (короткопериодическими) .
Для других комет для такого путешествия требуются тысячелетия – они называются непериодическими (долгопериодическими) . Предсказать, когда появится непериодическая комета, невозможно, ведь ее предыдущее появление не было зафиксировано. Предположительно, такие кометы залетают к нам 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 льдов), испаряющихся при подлёте к Солнцу. Облако О́орта - гипотетическая сферическая область Солнечной системы, служащая источником долгопериодических комет. Инструментально существование облака Оорта не подтверждено, однако многие косвенные факты указывают на его существование.

Обозначение комет

В 1994 г. Международный астрономический союз одобрил новую систему обозначений комет. Сейчас в название кометы входит год открытия, буква, обозначающая половину месяца, в котором произошло открытие, и номер открытия в этой половине месяца. Эта система похожа на ту, которая используется для именования астероидов. Таким образом, четвёртая комета, открытая во второй половине февраля 2006 года, получает обозначение 2006 D4. Перед обозначением кометы ставят префикс, указывающий на природу кометы. Используются следующие префиксы:
P/ - короткопериодическая комета (то есть комета, чей период меньше 200 лет, или которая наблюдалась в двух или более прохождениях перигелия);
C/ - долгопериодическая комета;
X/ - комета, достоверную орбиту для которой не удалось вычислить (обычно для исторических комет);
D/ - кометы разрушились или были потеряны;
A/ - объекты, которые были ошибочно приняты за кометы, но реально оказавшиеся астероидами.

Кометы по отношению к Земле

Массы комет ничтожны в отношении массы Земли: они примерно в миллиард раз меньше массы Земли, а плотность вещества из их хвостов практически равна нулю. Поэтому «небесные гостьи» не могут повлиять на планеты Солнечной системы. В мае 1910 года Земля проходила сквозь хвост кометы Галлея, но никаких изменений в движении нашей планеты не произошло.
С другой стороны, столкновение крупной кометы с планетой может вызвать крупномасштабные последствия в атмосфере и магнитосфере Земли.

Комета (от др.-греч. κομ?της , kom?t?s — «волосатый, косматый») — небольшое ледяное небесное тело, движущееся по орбите в Солнечной системе, которое частично испаряется при приближении к Солнцу, в результате чего возникает диффузная оболочка из пыли и газа, а также один или несколько хвостов.
Первое появление кометы, которое удалось зарегистрировать в хрониках, датируется 2296 годом до н.э. И сделала это женщина, жена императора Яо, у которого появился на свет сын ставший впоследствии императором Та-Ю, основателем династии Хиа. Именно с этого момента и следили за ночным небом китайские астрономы и лишь благодаря им, мы знаем об этой дате. С нее и начинает отсчет история кометной астрономии. Китайцы не только описывали кометы, но и наносили на звездную карту пути комет, что позволило современным астрономам отождествить самые яркие из их, проследить эволюцию их орбит и получить другую полезную информацию.
Невозможно не заметить на небе зрелища столь редкостного, когда на небе видно туманное светило, иногда настолько яркое, что может сверкать сквозь облака (1577 год), затмевая даже Луну. Аристотель в IV веке до н.э. объяснил явление кометы следующим образом: легкая, теплая, «сухая пневма» (газы Земли) поднимается к границам атмосферы, попадает в сферу небесного огня и воспламеняется - так образуются «хвостатые звезды». Аристотель утверждал, что кометы вызывают сильные бури, засуху. Его представления были общепризнанными в течение двух тысячелетий. В средние века кометы считались предвестниками войн и эпидемий. Так вторжение норманнов в Южную Англию в 1066 году связывали с появлением в небе кометы Галлея. С появлением в небе кометы ассоциировалось и падение Константинополя в 1456 году. Изучая появление кометы в 1577 году, Тихо Браге установил, что она движется далеко за орбитой Луны. Начиналось время исследования орбит комет...
Первым фанатиком, жаждущим открытия комет, был служащий Парижской обсерватории Шарль Мессье. В историю астрономии он вошел как составитель каталога туманностей и звездных скоплений, предназначавшегося для поиска комет, чтобы не принимать далекие туманные объекты за новые кометы. За 39 лет наблюдений Мессье открыл 13 новых комет! В первой половине XIX столетия среди «ловцов» комет особенно отличился Жан Понс. Сторож Марсельской обсерватории, а позднее ее директор, соорудил небольшой любительский телескоп и, следуя примеру своего соотечественника Мессье, занялся поисками комет. Дело оказалось столь увлекательным, что за 26 лет он открыл 33 новых кометы! Не случайно астрономы прозвали его «Кометным магнитом». Рекорд, установленный Понсом, до сих пор остается непревзойденным. Доступно наблюдениям порядка 50 комет. В 1861 году получен первый снимок кометы. Однако, согласно архивных данных в анналах Гарвардского университете обнаружена запись от 28 сентября 1858 года, в которой Георг Бонд сообщил о попытке получить фотографическое изображение кометы в фокусе 15" рефрактора! При выдержке 6" проработалась наиболее яркая часть комы размером 15 угловых секунд. Фотография не сохранилась.
Каталог кометных орбит 1999г содержит 1722 орбиты для 1688 кометных появлений, относящихся к 1036 различным кометам. С древнейших времен до наших дней замечено и описано уже около 2000 комет. За 300 лет после Ньютона вычислены орбиты более 700 из них. Общие результаты таковы. Большинство комет движется по эллипсам, умеренно или сильно вытянутым. Самым коротким маршрутом ходит комета Энке - от орбиты Меркурия до Юпитера и обратно за 3,3 года. Самая далекая из тех, что наблюдались дважды, - комета, открытая в 1788 г. Каролиной Гершель и вернувшаяся через 154 года с расстояния 57 а.е. В 1914 г. на побитие рекорда дальности пошла комета Делавана. Она удалится на 170 000 а.е. и "финиширует" через 24 млн лет.
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, приблизительно 50 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).
Земные наблюдения многих комет и результаты исследований кометы Галлея с помощью космических аппаратов в 1986г подтвердили гипотезу, высказанную впервые Ф. Уипплом в 1949г о том, что ядра комет представляют собой что-то вроде “грязных снежков” нескольких километров в поперечнике. По-видимому, они состоят из замерзших воды, двуокиси углерода, метана и аммиака с вмерзшей внутрь пылью и каменистым веществом. При приближении кометы к Солнцу лед под действием солнечного тепла начинает испаряться, а улетучивающийся газ образует вокруг ядра диффузную светящуюся сферу, называемую комой. Кома может достигать в поперечнике миллиона километров. Само по себе ядро слишком мало, чтобы его можно было непосредственно увидеть. Наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне спектра, проведенные с космических аппаратов, показали, что кометы окружены огромными облаками водорода, размером во много миллионов километров. Водород получается в результате разложения молекул воды под действием солнечного излучения. В 1996г было обнаружено рентгеновское излучение кометы Хиякутаке, а впоследствии открыли, что и другие кометы являются источниками рентгеновского излучения.
Наблюдения в 2001г, проведенные с помощью высоко-дисперсионного спектрометра телескопа Subara, позволили астрономам впервые измерить температуру заледенелого аммиака в ядре кометы. Значение температуры в 28 + 2 градуса по Кельвину позволяет предположить, что комета LINEAR (C/1999 S4) сформировалась между орбитами Сатурна и Урана. Это означает, что теперь астрономы могут не только определять условия, в которых формируются кометы, но и находить место их возникновения. С помощью спектрального анализа в головах и хвостах комет были обнаружены органические молекулы и частицы: атомарный и молекулярный углерод, гибрид углерода, окись углерода, сульфид углерода, цианистый метил; неорганические составляющие: водород, кислород, натрий, кальций, хром, кобальт, марганец, железо, никель, медь, ванадий. Наблюдаемые в кометах молекулы и атомы, в большинстве случаев, являются «обломками» более сложных родительских молекул и молекулярных комплексов. Природа происхождения родительских молекул в кометных ядрах до сих пор не разгадана. Пока только ясно, что это очень сложные молекулы и соединения типа аминокислот! Некоторые исследователи считают, что такой химический состав может служить катализатором возникновения жизни или начальным условием ее зарождения при попадании этих сложных соединений в атмосферы или на поверхности планет с достаточно устойчивыми и благоприятными условиями.

Классификация и виды комет

Обозначения планет

До 1994 года кометам сначала давали временные обозначения , состоявшие из года их открытия и латинской строчной буквы , которая указывает порядок их открытия в данном году (например, комета 1969i была девятой кометой, открытой в 1969 году).

После того, как комета проходила перигелий , её орбита надежно устанавливалась, после чего комета получала постоянное обозначение , состоявшее из года прохождения перигелия и римского числа, указывавшего на порядок прохождения перигелия в данном году . Так комете 1969i было дано постоянное обозначение 1970 II (вторая комета, прошедшая перигелий в 1970 году).

Начиная с 1994г в название кометы входит год открытия, буква, обозначающая половину месяца, в котором произошло открытие, и номер открытия в этой половине месяца . Перед обозначением кометы ставят префикс , указывающий на природу кометы . Используются следующие префиксы:

Обозначения комет с 1994 года

Пример: C/1995 O1 Долгопериодическая комета /1995 г./1 открытая в Августе

Размеры и форма комет

Когда астрономы говорят о размерах кометы, то под этим подразумевают размеры ядра кометы. Размеры комет лежат в широком диапазоне. Обычно ядра комет не превышают 10-15 км в поперечнике, а чаще всего имеют размеры 1-5 км. У кометы Лавджоя, ядро составляло 120 м., у кометы Хейла-Боппа ядро было не менее 70 км в диаметре.Но такие кометы большая редкость

Классификация кометных орбит

Комета ISON — долгопериодическая околосолнечная комета

Орбита и скорость

На рисунке показаны эллиптические орбиты двух комет, а также почти круговые орбиты планет и параболическая орбита. На расстоянии, которое отделяет Землю от Солнца, круговая скорость равна 29,8 км/с, а параболическая - 42,2 км/с.

Вблизи Земли скорость кометы Энке равна 37,1 км/с, а скорость кометы Галлея - 41,6 км/с; именно поэтому комета Галлея уходит значительно дальше от Солнца, чем комета Энке.

Движение ядра кометы полностью определяется притяжением Солнца. Форма орбиты кометы, зависит от ее скорости и расстояния до Солнца .

(v p) = 1,4 v c - орбита параболическая

Средняя скорость тела обратно пропорциональна квадратному корню из его среднего расстояния до Солнца (a). Если скорость всегда перпендикулярна радиусу-вектору, направленному от Солнца к телу, то орбита круговая, а скорость называют круговой скоростью (vc) на расстоянии a.

Скорость ухода из гравитационного поля Солнца по параболической орбите (v p ) в 1,4 раз больше круговой скорости на этом расстоянии. Если скорость кометы меньше v p , то она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите и никогда не покидает Солнечной системы.

Но если скорость превосходит v p , то комета один раз проходит мимо Солнца и навсегда покидает его, двигаясь по гиперболической орбите