Кометы понятие. Информация о кометах
Слово «комета»
имеет греческое происхождение. Перевести его можно как «хвостатый»
, «волосатый»
, «лохматый»
.
Это определение точно характеризует небесное тело, так как «хвост» из газа и пыли - характерная примета большинства комет.
Комета - небесное тело, которое относительно других тел в космическом пространстве имеет сравнительно небольшую массу, обычно - неправильной формы, в составе - замёрзшие газы и нелетучие компоненты.
Кометы движутся в космосе по определенным орбитам. Орбита движения кометы вокруг Солнца представляет собой чрезвычайно вытянутый эллипс. В зависимости от того, на каком расстоянии от звезды находится комета, изменяется ее внешний вид.
Вдали от Солнца комета имеет вид размытого облака. При приближении к нему под действием солнечной тепловой энергии комета начинает испарять газ. Газ «сдувает» частички твёрдого вещества, составляющего комету, и они принимают вид облака вокруг ядра, образуя кому. Случается, что кома раздувается до огромных размеров.
Вследствие испарения и действия солнечного ветра у кометы «вырастает» хвост из пыли и газа, благодаря которому она получила свое название.
Характеристики комет
Условно комету можно разделить на три части - ядро, кома, хвост. Всё в кометах абсолютно холодное, а свечение их - лишь отражение солнечного света пылью и свечение ионизированного ультрафиолетом газа.
Ядро
Ядро - самая тяжелая часть этого небесного тела. В нем сосредоточена основная масса кометы. Состав ядра кометы точно изучить довольно нелегко, так как на расстоянии, доступном телескопу, оно постоянно окружено газовой мантией. В связи с этим за основу теории о составе ядра кометы принята теория американского астронома Уипла.
По его теории ядро кометы представляет собой смесь замороженных газов с примесью различной пыли. Поэтому, когда комета приближается к Солнцу и нагревается, газы начинают «таять», образуя хвост. Однако есть и другие предположения о составе ядра.
Одно из них утверждает, что комета имеет рыхлую структуру из пыли с очень большими порами - этакая космическая «губка». «Губка» невероятно хрупка: если взять даже очень большой кусок кометы, то можно с лёгкостью его разорвать просто руками.
Хвост
Хвост кометы - самая ее выразительная часть. Он образуется у кометы с приближением к Солнцу. Хвост представляет собой светящуюся полоску, которая тянется от ядра в противоположную от Солнца сторону, «отдуваемый» солнечным ветром.
Состоит он из газов и пыли, которые испаряются с ядра кометы под действием всё того же солнечного ветра. Хвост ярко светится - благодаря ему мы и имеем возможность наблюдать полет этих небесных тел.
Отличия комет друг от друга
Друг от друга кометы отличаются по массе и размерам. Одни из них тяжелее, другие легче, но все равно эти небесные тела очень малы по сравнению с остальными телами во Вселенной. Кроме того, наблюдатель (если ему очень повезёт) может увидеть, что разные кометы имеют разное свечение и форму. Это зависит от того, какие газы испаряются с поверхности их ядер.
Хвост комет также может иметь различную длину и форму. У некоторых он тянется по всему видимому небу: в 1680 году жители Земли могли наблюдать Большую комету с хвостом 240 миллионов километров. Одни кометы имеют прямой и узкий хвост, другие - чуть искривлённый и широкий, отклоняющийся в сторону; третьи - короткий и выраженно искривлённый.
Отличия комет от астероидов
Астероиды так же, как и кометы, относятся к малым небесным телам. Однако астероиды превосходят кометы по величине: по международной классификации к ним относятся тела, чей диаметр превышает 30 м. До 2006 года астероид даже именовался малой планетой. Косвенно тому послужил и тот факт, что у астероидов бывают спутники.
Астероиды и кометы имеют ряд и других отличий друг от друга.
Во-первых, астероид и комета отличаются по своему составу. Астероид состоит преимущественно из металлов и скалистых пород, а комета, как мы уже знаем, из замёрзших газов и пыли.
Отсюда вытекает и второе различие – у астероида нет хвоста, так как с его поверхности нечему испаряться. В отличие от комет астероиды движутся по круговой орбите и стремятся объединиться в пояса.
И последнее - известных астероидов насчитывается несколько миллионов, тогда как комет - всего 3 572.
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.
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
Кометы это особый тип космических тел, которые испускают пыль и газ. Астрономы их часто сравнивают с грязными снежками. Они состоят в основном из пыли и льда с небольшими примесями углекислого газа, аммиака, метана и других химических элементов. Ученые предполагают, что кометы являются остатками газа, пыли, льда и камней из которых образовалась наша Солнечная система около 4,6 млрд лет назад.
Некоторые исследователи считают, что именно благодаря кометам на Земле первоначально появилось некоторое количество воды и органических молекул, благодаря которым на нашей планете и появилась жизнь. Для исследования этой гипотезы, к комете 67 P / Чурюмова - Герасименко был отправлен космический аппарат Rosetta, который изучает ее ядро и окружающую среду по мере приближения ее к Солнцу.
Кометы вращаются вокруг Солнца прилетая из далекого Облака Оорта, расположенное далеко за пределами орбиты Плутона. Некоторые кометы пролетают через внутреннюю область Солнечной системы. Периодичность этих пролетов у разных комет разная и может варьироваться от нескольких десятков лет до нескольких сотен лет.
Из чего состоят кометы?
Твердое ядро кометы в основном состоит из льда и космической пыли. Лед в основном состоит из замерзшей воды с возможными примесями аммиака, диоксида углерода, моноксида углерода и метана. Ядро кометы может также иметь небольшое каменное ядро.
В процессе приближения кометы к Солнцу, лед на ее поверхности начинает превращаться в газ, который поднимается над поверхностью кометы, увлекая за собой поверхностную пыль и образует своеобразное облако более известное как «кома». Солнечное излучение выталкивает частицы пыли из образовавшейся комы и образуют пылевой хвост, в то время как заряженные солнечные частицы преобразуют некоторые газы кометы в ионы, тем самым образуя ионный хвост. Вот таким не хитрым способом образуются два хвоста кометы, которые всегда направлены от Солнца.
Особенности комет.
На первый взгляд различий между астероидом и кометой практически нет. Исключение является только присутствие у кометы комы и хвоста, поэтому некоторые кометы могут быть ошибочно приняты за астероиды. Только после сближения с Солнцем и образования комы и хвоста, становиться понятно, что речь идет о комете, а не об астероиде.
Ядра кометы по космическим меркам имеют очень небольшие размеры, в среднем около 16 километров в диаметре. Но вот их комы и хвосты могут достигать по-настоящему астрономических размеров. Некоторые комы могут достигать более 1,6 млн км в диаметре, и некоторые хвосты комет простираться на 160 млн километров в длину.
Яркие кометы возможно увидеть невооруженным взглядом, когда кометы подлетает очень близко к Солнцу и свет отражается от ее хвоста. Правда подобные явления относительно редки на ночном небе и большинство комет без телескопа не разглядеть.
Еще одним известным фактом является то, что кометы являются источниками метеоритных потоков. Так, например знаменитый метеоритный поток Персеиды, которые ежегодно проливается на нашу планету в период с 9-13 августа, происходит от кометы Свифта-Таттла. После пролета кометы от ее хвоста остается след космического мусора, который сгорает в плотных слоях атмосферы Земли когда пролетает через него.
Где летают кометы?
Астрономы классифицируют кометы в зависимости от длительности их обращения по орбите вокруг Солнца. К короткопериодическим кометам, относят космических странниц с периодом от 200 лет и меньше, в то время как долгопериодические кометы тратят более 200 лет на один оборот вокруг нашего светила.
Местом обитания короткопериодических, по мнению ученых, является пояс Койпера - область Солнечной системы удаленной от Солнца на расстояние от 30 а.е. до 55 а.е. Данная область расположена за орбитой Нептуна. Долгопериодические кометы считают своим домом гипотетическую сферическую область, которая окружает нашу Солнечную систему, под названием Облако Оорта. В настоящее время существования этой области не доказано, но косвенные факторы указывают на ее существование.
Как называют кометы?
Большинство комет носят название их первооткрывателя или первооткрывателей. Уже озвученная ранее комета Свифта-Таттла была открыта двумя астрономами Льюисом Свифтом 16 июля 1862 года и Хорасом Таттлом 19 июля 1862 года независимо друг от друга. В настоящее время кроме астрономов на Земле, изучением космического пространства занимается множество космических аппаратов. Один из них является солнечная обсерватория Solar and Heliospheric Observatory (SOHO). За 20 летную историю своих наблюдений за Солнцем она уже открыла более 3000 комет, что является самым высоким показателем в истории человечества.
Самые знаменитый кометы.
Кометы Галлея, наверное самая знаменитая космическая странница известная Землянам. Она становиться видна даже невооруженным взглядом каждые 76 лет во время своего сближения с Солнцем. Когда она пролетала рядом с Солнцем в 1986 году, пять космических аппаратов пролетели рядом с ней, собрав большое количество новой информации. Выяснилось, что комета Галлея выглядит в форме картофеля длинной около 15 километров. Ее ядро состоит в равной доле из льда и пыли, причем лед на 80 % состоит из воды и около 15% из замороженной окиси углерода. Исследователи предполагают, что другие кометы являются химически очень схожими с кометой Галлея.
10 самых знаменитых комет
| Название кометы | Период обращения | Последний перигелий | Следующий перигелий |
| Комета Галлея (1P/Halley) | 75,3 | 9 февраля 1986 | 28 июля 2061 |
| Комета Лавджоя (C/2014 Q2) | 13 500 | 30 января 2015 | ? |
| ? | 12 января 2007 | ? | |
| Комета Хейла-Ботта (C/1995 O1) | 2534 | 1 апреля 1997 | ~4390 |
| Комета Энке (2P/Encke) | 3.3 | 21 ноября 2013 | 10 марта 2017 |
| C/1948 V1 | 84 800 | 27 октября 1948 | ? |
| Комета Хякутакэ (C/1996 B2) | 70 000 - 108 900 | 1 мая 1996 | ? |
| Комета Каталина (C/2013 US10) | ? | 15 ноября 2015 | ? |
| Комета Беннетта (C/1969 Y1) | 1678 | 20 марта 1970 | ? |
| Комета Икэя-Сэки (C/1965 S1) | 880 | 21 октября 1965 | ? |
Комета Шумейкера-Леви столкнулась с Юпитером в 1994 году. Гравитационное притяжение газового гиганта разорвало комету на несколько частей. Съемка показала как минимум 21 часть кометы, которые упали в атмосферу гиганта. Самые большие части кометы при падении создали огненный шар поднявшийся на высоту около 3000 км над облаками Юпитера, также создав гигантское пятно шириной около 12 000 километров. По оценкам экспертов мощность взрыва составила порядка 6000 мегатонн в тротиловом эквиваленте.
Кометы Солнечной системы всегда интересовали исследователей космического пространства. Вопрос о том, что из себя представляют данные явления, волнует и людей, далеких от изучения комет. Попробуем разобраться, как выглядит это небесное тело, может ли оно влиять на жизнедеятельность нашей планеты.
Содержание статьи:
Комета - это небесное тело, образовавшееся в Космосе, размеры которого достигают масштаба небольшого населенного пункта. Состав комет (холодные газы, пыль и обломки камней) делает подобное явление поистине уникальным. Хвост кометы оставляет шлейф, который исчисляется миллионами километров. Данное зрелище завораживает своей грандиозностью и оставляет больше вопросов, чем ответов.
Понятие кометы как элемента Солнечной системы
Чтобы разобраться с данным понятием, следует отталкиваться от орбит комет. Немало этих космических тел проходит через Солнечную систему.
Рассмотрим подробно особенности комет:
- Кометы - это так называемые снежки, проходящие по своей орбите и имеющие в составе пыльные, скалообразные и газообразные скопления.
- Разогревание небесного тела происходит в течение периода приближения к главной звезде Солнечной системы.
- У комет отсутствуют спутники, которые характерны для планет.
- Системы образований в виде колец также не свойственны для комет.
- Размер данных небесных тел определить сложно и порой нереально.
- Кометы не поддерживают жизнь. Впрочем, их состав может служить определенным строительным материалом.
Особенности строения комет
Описание кометы можно распределить на характеристики ядра, комы и хвостовой части объекта. Это говорит о том, что нельзя назвать изучаемое небесное тело простой конструкцией.
Ядро кометы
Практически вся масса кометы заключена именно в ядре, которое является наиболее сложным объектом для изучения. Причина состоит в том, что ядро скрыто даже от самых мощных телескопов материей светящегося плана.
Существует 3 теории, которые по-разному рассматривают строение ядра комет:
- Теория «грязного снежка» . Это предположение наиболее распространено и принадлежит американскому ученому Фреду Лоуренсу Уипплу. По данной теории, твердый участок кометы - не что иное, как соединение льда и фрагментов вещества метеоритного состава. По мнению этого специалиста, различают старые кометы и тела более молодой формации. Структура их различна по причине того, что более зрелые небесные тела неоднократно приближались к Солнцу, что подплавило их изначальный состав.
- Ядро состоит из пыльного материала . Теория была озвучена в начале 21 столетия благодаря изучению явления американской космической станцией. Данные этой разведки говорят о том, ядро - это пыльный материал очень рыхлого характера с порами, занимающими большинство его поверхности.
- Ядро не может представлять из себя монолитную конструкцию . Далее гипотезы расходятся: подразумевают структуру в виде снежного роя, глыб каменно-ледяного скопления и метеоритного нагромождения вследствие влияния планетарных гравитаций.
Кома кометы
Вместе с ядром голову кометы формирует кома, которая представляет из себя туманообразную оболочку светлого цвета. Шлейф такой составляющей кометы тянется на довольно большое расстояние: от ста тысяч до почти полутора миллионов километров от основы объекта.
Можно обозначить три уровня комы, которые выглядят следующим образом:
- Внутренняя часть химического, молекулярного и фотохимического состава . Строение ее определяется тем, что в этой области сосредоточены и наиболее активизируются основные изменения, происходящие с кометой. Реакции химического плана, распад и ионизация нейтрально заряженных частиц - все это характеризует процессы, которые протекают во внутренней коме.
- Кома радикалов . Состоит из активных по своей химической природе молекул. В данном участке не наблюдается повышенной активности веществ, которая так характерна для комы внутреннего плана. Впрочем, и здесь продолжается процесс распада и возбуждения описываемых молекул в более спокойном и плавном режиме.
- Кома атомного состава . Ее еще называют ультрафиолетовой. Эту область атмосферы кометы наблюдают в водородной линии Лайман-альфа в удаленном ультрафиолетовом спектральном участке.
Хвост кометы
Хвост кометы - это уникальное по своей красоте и эффектности зрелище. Обычно направляется он от Солнца и выглядит в виде газо-пылевого шлейфа вытянутой формы. Четких границ такие хвосты не имеют, и можно сказать, что их цветовая гамма близка к полной прозрачности.
Федор Бредихин предложил классифицировать сверкающие шлейфы по таким подвидам:
- Прямолинейные и узкоформатные хвосты . Данные составляющие кометы имеют направление от главной звезды Солнечной системы.
- Немного деформированные и широкоформатные хвосты . Эти шлейфы уклоняются от Солнца.
- Короткие и сильно деформированные хвосты . Такое изменение вызвано значительным отклонением от главного светила нашей системы.
- Пылевой хвост . Отличительной визуальной чертой данного элемента является то, что свечение его имеет характерный красноватый оттенок. Шлейф подобного формата - однородный по своей структуре, протягивается на миллион, а то и десяток миллионов километров. Образовался он за счет многочисленных пылинок, которые энергия Солнца отбросила на дальнее расстояние. Желтый оттенок хвоста объясняется рассеиванием пылинок солнечным светом.
- Хвост плазменной структуры . Этот шлейф гораздо обширнее, чем пылевой, потому что протяженность его исчисляется десятками, а порой и сотнями миллионов километров. Комета вступает во взаимодействие с солнечным ветром, от чего и возникает подобное явление. Как известно, солнечные вихревые потоки пронизаны большим количеством полей магнитной природы образования. Они, в свою очередь, сталкиваются с плазмой кометы, что приводит к созданию пары областей с диаметрально различной полярностью. Временами происходит эффектный обрыв этого хвоста и образование нового, что выглядит очень впечатляюще.
- Антихвост . Появляется он по другой схеме. Причина заключается в том, что направляется он в солнечную сторону. Влияние солнечного ветра на подобное явление крайне невелико, потому что в состав шлейфа входят пылевые частицы крупного размера. Наблюдать подобный антихвост реально только при моменте пересечения Землей орбитальной плоскости кометы. Дискообразное образование окружает небесное тело практически со всех сторон.
Основные разновидности комет
Виды комет можно разграничить по времени их обращения вокруг Солнца:
- Короткопериодические кометы . Время обращения такой кометы не превышает 200 лет. На максимальной отдаленности от Солнца они не имеют хвостов, а только еле уловимую кому. При периодическом приближении к главному светилу шлейф появляется. Зафиксировано более четырехсот подобных комет, среди которых есть короткопериодичные небесные тела с термином обращения вокруг Солнца 3-10 лет.
- Кометы с долгим периодом обращения . Облако Оорта, по мнению ученых, периодически поставляет таких космических гостей. Орбитальный термин данных явлений превышает отметку в двести лет, что делает изучение подобных объектов более проблематичным. Двести пятьдесят таких пришельцев дают основание утверждать, что на самом деле их миллионы. Не все из них настолько приближаются к главной звезде системы, что появляется возможность наблюдать за их деятельностью.
Самые известные кометы Солнечной системы
Существует большое количество комет, которые проходят через Солнечную систему. Но есть наиболее известные космические тела, о которых стоит поговорить.
Комета Галлея
Комета Галлея стала известна благодаря наблюдениям за ней известного исследователя, в честь которого она и получила свое название. Отнести ее можно к короткопериодическим телам, потому что возвращение ее к главному светилу исчисляется периодом в 75 лет. Стоит отметить изменение этого показателя в сторону параметров, которые колеблются в пределах 74-79 лет. Знаменитость ее заключается в том, что это первое небесное тело такого типа, орбиту которого удалось рассчитать.
Безусловно, некоторые долгопериодические кометы более эффектны, но 1P/Halley реально наблюдать даже невооруженным глазом. Этот фактор делает подобное явление уникальным и популярным. Практически тридцать зафиксированных появлений этой кометы порадовали сторонних наблюдателей. Периодичность их напрямую зависит от гравитационного влияния крупных планет на жизнедеятельность описанного объекта.
Скорость кометы Галлея по отношению к нашей планете поражает, потому что превышает все показатели деятельности небесных тел Солнечной системы. Сближение земной орбитальной системы с орбитой кометы можно наблюдать в двух точках. Это приводит к двум пыльным образованиям, которые в свою очередь формируют метеоритные потоки под названием Аквариды и Ореаниды.
Если рассматривать структуру подобного тела, то она мало чем отличается от других комет. При приближении к Солнцу наблюдается образование сверкающего шлейфа. Ядро кометы относительно мало, что может свидетельствовать о груде обломков в виде строительного материала для основы объекта.
Насладиться необыкновенным зрелищем прохождения кометы Галлея можно будет летом 2061 года. Обещается лучшая видимость грандиозного явления по сравнению с более чем скромным визитом в 1986 году.
Это достаточно новое открытие, которое было сделано в июле 1995 года. Два исследователя Космоса обнаружили эту комету. Причем, эти ученые вели отдельные друг от друга поиски. Существует множество разных мнений касательно описываемого тела, но специалисты сходятся на версии, что оно является одной из самых ярких комет прошлого столетия.
Феноменальность данного открытия заключается в том, что в конце 90-х годов комету наблюдали без специальных аппаратов в течение десяти месяцев, что само по себе не может не удивлять.
Оболочка твердого ядра небесного тела довольно неоднородна. Обледеневшие участки не перемешанных газов соединены с углеродной окисью и прочими природными элементами. Обнаружение минералов, которые характерны для структуры земной коры, и некоторые метеоритные образования лишний раз подтверждают, что комета Хейла-Бопа возникла в пределах нашей системы.
Влияние комет на жизнедеятельность планеты Земля
Существует много гипотез и предположений относительно этой взаимосвязи. Есть некоторые сравнения, которые носят сенсационный характер.
Исландский вулкан Эйяфьятлайокудль начал свою активную и разрушительную двухгодичную деятельность, которая удивила многих ученых того времени. Случилось это практически сразу после того, как знаменитый император Бонапарт увидел комету. Возможно, это совпадение, но есть и другие факторы, которые заставляют задуматься.
Ранее описываемая комета Галлея странно повлияла на активность таких вулканов, как Руис (Колумбия), Тааль (Филиппины), Катмай (Аляска). Свое воздействие от этой кометы почувствовали люди, проживающие рядом с вулканом Коссуин (Никарагуа), который начал одну из самых разрушительных деятельностей тысячелетия.
Комета Энке стала причиной мощнейшего извержения вулкана Кракатау. Все это может зависеть от солнечной активности и деятельности комет, которые провоцируют при своем приближении к нашей планете некоторые ядерные реакции.
Падение комет является довольно редким. Однако некоторые специалисты считают, что Тунгусский метеорит относится как раз к подобным телам. В качестве аргументов они приводят такие факты:
- За пару дней до катастрофы наблюдалось появление зорь, которые своей пестротой свидетельствовали об аномальности.
- Возникновение такого явления, как белые ночи, в несвойственных для него местах сразу после падения небесного тела.
- Отсутствие такого показателя метеоритности, как наличие твердого вещества данной конфигурации.
Как выглядит комета - смотрите на видео:
Кометы Солнечной системы - тема увлекательная и требующая дальнейшего изучения. Ученые всего мира, занимающиеся исследованием Космоса, стараются разгадать тайны, которые несут в себе эти небесные тела поразительной красоты и мощи.