Когда комета удаляется от солнца

Когда комета удаляется от солнца

Комета движется вокруг Солнца по орбите с большой полуосью 300 а. е. и эксцентриситетом 0,95. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеру движения этой кометы.

1) Эта комета может столкнуться с Землёй.

2) Эта комета никогда не бывает ближе к Солнцу, чем Юпитер.

3) В афелии комета удаляется от Солнца больше чем на 500 а. е.

4) Период обращения кометы вокруг Солнца меньше, чем у Нептуна.

5) Хвост этой кометы наибольший в афелии орбиты.

1) Перигелий, т. е. наименьшее расстояние, на которое комета приближается к Солнцу равен

Следовательно, эта комета не может столкнуться с Землей. Утверждение 1 — неверно.

2) Афелий Юпитера, т. е. наибольшее удаление от Солнца, составляет примерно 5,5 а. е., следовательно, утверждение 2 — верно.

3) Афелий кометы равен

Утверждение 3 — верно.

4) По третьему закону Кеплера

где — звёздный период обращения и большая полуось Земли. Отсюда период обращения кометы примерно равен 5196 лет. Период обращения Нептуна составляет примерно 164 года. Утверждение 4 — неверно.

5) Хвост кометы — вытянутый шлейф из пыли и газа кометного вещества, образующийся при приближении кометы к Солнцу и видимый благодаря рассеянию на нём солнечного света. Он тем больше, чем ближе комета к Солнцу. Наибольший хвост у кометы будет в перигелии орбиты. Утверждение 5 — неверно.

Источник

Астероиды. Кометы. Метеоры. Метеориты

1 января 1801 г. итальянский астроном Джузеппе Пиацци в свой телескоп обнаружил новое небесное тело, которое выглядело как звезда. Оно и подобные ему тела, открытые позже, получили название астероиды, что означает «звездоподобные» (от греческих слов «астер» — звезда и «оидос» — вид).

В настоящее время обнаружено более 5 тыс. астероидов. Обычно это небольшие, неправильной формы небесные тела диаметром от одного до нескольких десятков километров.

Конечно, астероиды — это не звезды. Как и планеты, они не испускают собственного света и обращаются вокруг Солнца. Поэтому их еще называют малыми планетами.

Астероиды — часть Солнечной системы. Большинство из них движется между орбитами Марса и Юпитера.

Происхождение астероидов до конца еще не выяснено. Долгое время ученые предполагали, что это остатки некой разрушившейся планеты. Но последние исследования показывают, что, скорее всего, это остатки того «строительного материала», из которого когда-то образовались все известные нам планеты Солнечной системы.

Кометы

Кометы. Эти небесные тела получили свое название от греческого слова «кометес», что значит «волосатая». Немногие природные явления пугали людей так, как появление яркой кометы. Оно считалось предвестником различных бед, таких как эпидемии, голод, войны.

Но постепенно ученые накапливали знания об этих необычных небесных телах, и теперь известно, что они — часть Солнечной системы. Кометы движутся по вытянутым орбитам, то приближаясь к Солнцу, то удаляясь от него.

Главная часть кометы — твердое ядро. Его диаметр обычно бывает от 1 до 10 км. Состоит ядро из льда, замерзших газов и твердых частичек некоторых других веществ.

По мере приближения кометы к Солнцу ядро нагревается, и его вещества начинают испаряться. Вокруг ядра образуется газовая оболочка, а затем появляется длинный хвост. Хвост кометы может вытягиваться на миллионы километров! Он всегда направлен в сторону от Солнца и состоит из газов и мелкой пыли. Когда комета удаляется от Солнца, ее хвост и газовая оболочка постепенно исчезают.

Со временем под действием солнечного тепла многие кометы полностью разрушаются. Их частички рассеиваются в космическом пространстве.

Кометы, заметные невооруженным глазом, появляются редко. Но при помощи телескопов ученые наблюдают их довольно часто.

В межпланетном пространстве движется огромное количество так называемой космической пыли. В большинстве случаев это остатки разрушившихся комет. Временами они врываются в атмосферу Земли и вспыхивают, проносясь по черному небу яркой светящейся черточкой: кажется, что падает звезда. Эти световые вспышки называют метеорами (от греческого слова «метеорос» — парящий в воздухе).

Космические частицы раскаляются в результате трения об атмосферу, вспыхивают и сгорают. Обычно это происходит на высоте 80—100 км над Землей.

Кроме космической пыли, в межпланетном пространстве движутся и более крупные тела, в основном это обломки астероидов. Попадая в атмосферу Земли, они не успевают в ней сгореть. Их остатки падают на поверхность Земли. Упавшие на Землю космические тела называют метеоритами. Метеориты делят на три большие класса: каменные, железные и железокаменные.

Падение крупных метеоритов на Землю — явление довольно редкое. Обычно их масса колеблется от сотен граммов до нескольких килограммов. Самый большой из найденных метеоритов весил более 60 т.

Ученые внимательно изучают этих космических «пришельцев», так как они позволяют судить о составе небесных тел, о процессах, происходящих в космосе.

Таинственные соседи Солнца

Самый большой из астероидов — Церера — имеет диаметр около 1000 км. Он и был открыт первым. Общая масса всех астероидов примерно в 20 раз меньше массы Луны. Несмотря на это, они представляют некоторую опасность для нашей планеты. Ученые не исключают, что какой-нибудь из астероидов может столкнуться с Землей. Это привело бы к страшной катастрофе. Сейчас ученые разрабатывают способы защиты Земли от этой опасности.

Самая известная комета — комета Галлея — подходит к Солнцу один раз в 76 лет. В это время она пролетает сравнительно недалеко от Земли, и ее можно наблюдать невооруженным глазом. В последний раз люди видели эту комету в 1986 г. Следующее ее появление ожидается в 2062 г.

На протяжении года на Землю падает около 2000 метеоритов. Падение крупных метеоритов сопровождается взрывом. На месте взрыва образуется метеоритный кратер. Один из самых больших метеоритных кратеров находится в США (штат Аризона), его диаметр 1200 м, глубина почти 200 м.

Проверьте свои знания

1. Что такое астероид?
2. В какой части Солнечной системы движется большинство астероидов?
3. Каково строение кометы? Из чего состоит ее ядро?
4. Как изменяется внешний вид кометы за время ее движения по орбите?
5. Что такое метеор? Что такое метеорит?

Подумайте!

1. Охарактеризуйте и сравните астероиды и кометы.
2. Объясните, в чем различие между метеорами и метеоритами. Можно ли наблюдать метеоры на Луне?

В состав Солнечной системы входят астероиды и кометы. В межпланетном пространстве движутся частицы космической пыли и более крупные тела -обломки астероидов. Вспышки света, возникающие при сгорании в земной атмосфере частичек космической пыли, называют метеорами, а космические тела, упавшие на Землю, — метеоритами.

Источник

КОМЕТА

«Она навела столь великий ужас, что иные умерли от страха, а другие захворали». Так писали в 1528 г. о хвостатой звезде, пронёсшейся по небу.

Веками люди боялись комет, считая, что они предвещают войну, болезни, голод. Даже учёные недоумевали: эти необыкновенные светила неизвестно откуда появлялись и так же неожиданно исчезали.

Наконец тайну комет раскрыли. Их оказалось немало — около 900; у 548 из них даже определили орбиту. И теперь астрономы заранее знают, когда появится та или иная гостья.

Кометы —члены СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ. Они движутся вокруг Солнца по сильно вытянутому кругу — эллипсу. Некоторые приходят очень издалека — раз в тысячу или даже миллион лет. У других путь короче, они возвращаются через каждые несколько лет.

Твёрдое ядро кометы образовано замёрзшими газами, в которые вкраплены каменистые частицы. При приближении к Солнцу льды испаряются, частички газа и пыли вырываются из ядра и превращаются в огромный хвост кометы. Его размеры иногда больше, чем расстояние от Земли до Солнца. А плотность ничтожна: всё равно, что растереть в порошок и развеять в зале Большого театра миллионную часть пшеничного зерна. Хвост кометы всегда направлен в сторону, противоположную Солнцу. И когда комета удаляется от Солнца, она движется вперёд хвостом. При частых появлениях около Солнца кометы быстро гибнут, потому что материал, из которого состоит комета, распыляется.

Учёные пока спорят, откуда берутся кометы. Одни полагают, что кометы рождены таинственной взорвавшейся планетой, которая когда-то двигалась вокруг Солнца по орбите между Марсом и Юпитером. Другие считают, что кометы образуются из вещества, которое выбрасывают в пространство вулканы на других планетах при сильных извержениях.

Сейчас кометы уже никого не пугают. Безобидные, они неслышно проносятся над нами, и мы даже не замечаем, если их хвост случайно «задевает» Землю. А если ядро кометы столкнётся с Землёй? Учёные высчитали, что это может произойти лишь один раз в 80 миллионов лет! Да и то пострадает от этого сама комета.

Источник

Большой спор: развалится ли комета 67P?

Прошло почти шесть месяцев с тех пор, как космический аппарат «Розетта» завершил свою деятельность по контролируемому спуску на поверхность кометы 67P/Чурюмова — Герасименко. Посадка, после которой «Розетта» уже не могла держать связь с Землей, возможно, ознаменовала конец сбора данных о комете — но не конец новостей о 67P. Архив информации, накопленный во время миссии, будет богатым источником материала на протяжении многих лет. По сути, фаза интерпретации данных миссии только началась.

И вот два новых исследования сообщают, что «Розетте» удалось заснять как растрескивание поверхности, так и оползень, который вызвал большой выброс пыли на комете — событие, которое позволило нам увидеть первозданные недра кометы.

Одной из самых волнующих и интересных находок миссии «Розетта» стал ландшафт 67P. После серии снимков, сделанных камерой NavCam в июле 2014 года, которые показали, что ядро кометы имеет форму «резинового утенка», наблюдение за поверхностью кометы становилось все более интересным, пока космический аппарат приближался к ней. Так мы увидели ледяные поля и разломы, характерные для тела, преимущественно состоящего из льда.

Модель кометы как «грязного ледяного шара» давно сменилась идеей «ледяного грязного шара». Но изображения, сделанные в высоком разрешении камерой «Розетты» OSIRIS, показали очень мало льда и много камня. Лед определенно присутствовал, и некоторые из самых знаковых снимков 67P показывают силуэт ядра кометы на фоне струй и джетов, вылетающих с поверхности. Ученые предполагали, что лед испаряется с поверхности в процессе сублимации, вызванной воздействием солнечного света, которая приводит к коллапсу трещин и выбросам пыли и летучих веществ.

Жестокое время года

В двух новых исследованиях ученые начали изучать, как меняется топография 67P по мере ее приближения к Солнцу и затем отходу от него. Оказалось, что она более разнообразна, чем представляли раньше, предполагая, что главный агент изменений и эрозии — обычный солнечный свет.

В одном из исследований, опубликованном в Science, подробно рассматриваются части северного полушария вплоть до экваториальных районов. Распространение трещин, несомненно, является важным механизмом изменения ландшафта: отдельная линия разломов в районе «шеи» кометы — изначально длиной в 500 метров — выросла на 50-150 метров за шестимесячный период. Авторы предполагают, что трещинообразование было вызвано активностью в ядре 67P в ответ на тепло солнца, что привело к индуцированному крутящим моментом увеличению скорости вращения кометы. Это изменение, в свою очередь, привело к стрессу, вызвавшему трещинообразование.

Разломы обнажают свежий материал в недрах кометы перед солнечным светом, что приводит к повышенной активности, когда часть этих материалов сублимирует. Этот механизм в конечном итоге должен, предположительно, привести к разлому кометы, к ее распаду. Однако, когда комета удаляется от солнца, активность уменьшается. Но никаких данных о самолечении трещин нет — поэтому 67P может самоуничтожиться в одном из будущих путешествий к солнцу. Комета подходит к солнцу достаточно часто: каждые 6,45 года.

Две этих работы привели к лучшему пониманию ряда механизмов, которые формируют поверхность кометы сегодня. Но пока это очень поверхностные изменения, которые убывают по мере движения кометы. Какие процессы стали причиной появления этих трещин и скал? Столкновения? Усиленная активность летучего содержимого? Пока неясно. Осталось посетить еще одну комету, чтобы понять.

Источник

КОМЕТА

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.

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 (v_c) на расстоянии a. Скорость ухода из гравитационного поля Солнца по параболической орбите (v_p) в 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.

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 10 12 , 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

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.

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.

Источник