Ядро 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.

Примечания

Комментарии
  1. В описании файла есть пояснения NASA о том, почему это изображение нельзя было получить одной экспозицией.
Источники
  1. Wm. Robert Johnston.  (англ.). (30 July 2018). Дата обращения 19 января 2019.
  2. Гнедин Ю. Н. . Астронет.
  3. Цесевич В. П. § 51. Кометы и их наблюдения // Что и как наблюдать на небе. — 6-е изд. — М.: Наука, 1984. — С. 168—173. — 304 с.
  4. G. Ranzini — Atlante dell’ universo./ Пер. с итал. Г. Семёновой. — М.: Эксмо, 2009. — С. 88.
  5. Силкин Б.И. В мире множества лун. — М.: Наука, 1982. — С. 108—109. — 208 с. — 150 000 экз.
  6. Шамин С. М. История появления слова «комета» в русском языке // И. И. Срезневский и русское историческое языкознание: К 200-летию со дня рождения И. И. Срезневского: сборник статей Международной научной конференции, 26-28 сентября 2012 г. / отв. ред. И. М. Шеина, О. В. Никитин; Рязанский гос университет им. С. А. Есенина. Рязань, 2012. С. 366—372.
  7. Детская энциклопедия «Мир небесных тел. Числа и фигуры.» — Глав. ред. А. И. Маркушевич — М.: Педагогика, Москва, 1972. — С. 187.
  8. , с. 314.

Изучение комет

Люди всегда проявляли особый интерес к кометам. Их необычный вид и неожиданность появления служили в течение многих веков источником всевозможных суеверий. Древние связывали появление в небе этих космических тел со светящимся хвостом с предстоящими бедами и наступлением тяжёлых времён.

Появление кометы Галлея в 1066 году. Фрагмент гобелена из Байё, ок. 1070 года

В эпоху Возрождения в немалой степени благодаря Тихо Браге кометы получили статус небесных тел. В 1814 году Лагранж выдвинул гипотезу, что кометы произошли в результате извержений и взрывов на планетах, в XX веке эту гипотезу развивал С. К. Всехсвятский. Лаплас же считал, что кометы происходят из межзвёздного пространства.

Исчерпывающее представление о кометах астрономы получили благодаря успешным «визитам» в 1986 г. к комете Галлея космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» и европейского «Джотто». Многочисленные приборы, установленные на этих аппаратах, передали на Землю изображения ядра кометы и разнообразные сведения о её оболочке. Оказалось, что ядро кометы Галлея состоит в основном из обычного льда (с небольшими включениями углекислых и метановых льдов), а также пылевых частиц. Именно они образуют оболочку кометы, а с приближением её к Солнцу часть из них — под давлением солнечных лучей и солнечного ветра — переходит в хвост.

Размеры ядра кометы Галлея, как правильно рассчитали учёные, равны нескольким километрам: 14 — в длину, 7,5 — в поперечном направлении.

Ядро кометы Галлея имеет неправильную форму и вращается вокруг оси, которая, как предполагал ещё немецкий астроном Фридрих Бессель (1784—1846), почти перпендикулярна плоскости орбиты кометы. Период вращения оказался равен 53 часам — что опять-таки хорошо согласовалось с вычислениями астрономов.

В 2005 г. космический аппарат НАСА «Дип Импакт» сбросил на комету Темпеля 1 зонд и передал изображения её поверхности.

В России

Сведения о кометах появляются уже в древнерусском летописании в Повести временных лет

Летописцы обращали на появление комет особое внимание, поскольку их считали предвестницами несчастий — войны, мора и т. д. Однако какого-то особого названия для комет в языке древней Руси не существовало, поскольку их считали движущимися хвостатыми звездами

В 1066 году, когда описание кометы впервые попало на страницы летописей, астрономический объект именовался «звезда велика; звезда привелика, луце имуши акы кровавы, въсходящи с вечера по заходе солнецьном; звезда образ копииныи; звезда… испущающе луча, еюже прозываху блистаньницю».

Слово «комета» проникает в русский язык вместе с переводами европейских сочинений о кометах. Его наиболее раннее упоминание встречается в сборнике «Бисер златый» («Луцидариус», лат. Lucidarius), представляющем собой нечто вроде энциклопедии, рассказывающей о мироустройстве. «Луцидариус» был переведён с немецкого языка в начале XVI века. Поскольку слово было новым для русских читателей, переводчик был вынужден пояснять его привычным наименованием «звезда»: «звезда комита даёт блистание от себе яко луч». Однако прочно в русский язык понятие «комета» вошло в середине 1660-х годов, когда в небе над Европой действительно появлялись кометы. Это событие вызвало массовый интерес к явлению. Из переводных сочинений русский читатель узнавал, что кометы совсем не похожи на звезды. Отношение же к появлению небесных тел как к знамениям сохранялось как в России, так и в Европе вплоть до начала XVIII века, когда появились первые сочинения, отрицающие «чудесную» природу комет.

Освоение европейских научных знаний о кометах позволило русским учёным внести собственный вклад в их изучение. Во второй половине XIX века астроном Фёдор Бредихин (1831—1904) построил полную теорию природы комет, происхождения кометных хвостов и причудливого разнообразия их форм.

Самые известные кометы Солнечной системы

Комета Галлея

Комета Галлея

Комета Галлея — самая знаменитая из всех комет. Ведь британский ученый Эдмунд Галлей стал первым, кто смог доказать периодичность комет после своих наблюдений и анализа данных астрономов прошлого. Он смог с точностью предсказать возвращение кометы, которая впервые была замечена в 1066 году. Комета Галлея шириной 8 км и длиной 16 км совершает оборот вокруг Солнца каждые 75–76 лет по вытянутой орбите. Последний раз она проходил близко к Земле в феврале 1986 года.

Комета Шумейкеров-Леви 9

Комета Шумейкеров — Леви 9,представлявшая собой цепочку фрагментов

Комета Шумейкеров-Леви 9 стала знаменита тем, что в 1992 году под воздействием гравитации Юпитера она разорвалась на 21 часть, а затем в 1994 году все части обрушилась на поверхность газового гиганта. Это зрелище наблюдали все астрономы-любители и профессионалы. Утверждается, что удар одного фрагмента — около 3 км в диаметре — привел к взрыву, эквивалентному 6 миллионам мегатонн тротила.

Комета Чурюмова-Герасименко

Комета Чурюмова-Герасименко

Запущенный в 2004 году космический зонд Розетта, принадлежащий Европейскому космическому агентству, который должен был приземлиться на комету Чурюмова-Герасименко в 2014 году. Считается, что комета имеет ширину около пяти километров и в настоящее время вращается вокруг Солнца примерно каждые 6,6 лет. Её орбита раньше была намного больше, но взаимодействие с гравитации Юпитера с 1840 года изменило ее на гораздо меньшую. Затем орбитальный аппарат провел почти два рядом с кометой, когда она направилась обратно к Солнцу. Зонд изучил состав кометы, чтобы помочь нам лучше понять историю формирования нашей Солнечной системы.

Комета Хейла-Боппа

В январе 1997 года комета Хейла-Боппа приблизилась к Земле на самое близкое расстояние за 4000 лет. Последний раз этот объект пролетал рядом с нашей планетой еще в бронзовый век, то есть 2000 лет до нашей эры. Комета Хейла-Боппа значительно больше и яре кометы Галлея. Ядро достигает 40 км в диаметре и видна невооруженным глазом. Хейл-Бопп настолько яркий, что его можно было увидеть с Земли в 1995 году, когда она еще находилась за пределами орбиты Юпитера.

Комета Борелли

Ядро кометы Борелли

Это вторая по счету комета после Галлея, которая была сфотографирована крупным планом с помощью космического корабля Deep Space 1, отправленным НАСА в 2001 году. Эта исследовательская миссия дала много данных для ученых, благодаря этому астрономы смогли многое понять о ядрах комет. Снимки показали, что каменистое ядро имеет форму гигантской кегли длиной 8 километров, и вся комета странно изогнута.

В отличие от кометы Галлея, которая сформировалась в Облаке Оорта на внешних границах Солнечной системы, Боррелли, как полагают, происходит из пояса Койпера.

Комета Хякутакэ

C/1996 B2 (Хякутакэ)


Эта комета произвела неизгладимое впечатление на ученых, когда в 1996 году она прошла рядом с нашей планетой, приблизилась к Земле на расстояние всего 15 миллионов километров, что оказалось самым близким расстоянием на которое приближались любые другие кометы. Комета озадачила астрономов, поскольку она излучала радиационные лучи в 100 раз интенсивнее, чем предполагалось.

Космический аппарат “Улисс” прошел через хвост этой кометы в мае 1996 года, показав, что его длина составляет не менее 570 миллионов километров — в два раза больше, чем у любой другой известной кометы.

Общие сведения

Предположительно, долгопериодические кометы прилетают во внутреннюю Солнечную систему 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 газов), испаряющихся при подлёте к Солнцу.

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, большинство 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).

Кометы движутся по вытянутым эллиптическим орбитам

Обратите внимание на два различных хвоста.. Кометы, прибывающие из глубин космоса, выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост, иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров

Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой. Ядро диаметром в несколько километров может иметь вокруг себя кому в 80 тыс. км в поперечнике. Потоки солнечных лучей выбивают частицы газа из комы и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост, который движется за ней в пространстве.

Кометы, прибывающие из глубин космоса, выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост, иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров. Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой. Ядро диаметром в несколько километров может иметь вокруг себя кому в 80 тыс. км в поперечнике. Потоки солнечных лучей выбивают частицы газа из комы и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост, который движется за ней в пространстве.

Яркость комет очень сильно зависит от их расстояния до Солнца. Из всех комет только очень малая часть приближается к Солнцу и Земле настолько, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Самые заметные из них иногда называют «большими (великими) кометами».

Многие из наблюдаемых нами метеоров («падающих звёзд») имеют кометное происхождение. Это потерянные кометой частицы, которые сгорают при попадании в атмосферу планет.

Результаты исследования спектра межзвёздной кометы C/2019 Q4 (Борисова) показывают, что кометы в других планетных системах могут образовываться в результате процессов, аналогичных тем, которые привели к образованию комет в облаке Оорта в Солнечной системе.

Обнаружение и изучение ядер комет

Первой приближенной миссией к ядру стал полет зонда Джотто. Впервые кораблю удалось подойти на удаленность в 596 км. Исследователи сумели рассмотреть струи, низкое поверхностное альбедо и присутствие органических соединений.

В период полета аппарат столкнулся с 12000 частичками и 1-граммовым осколком, который привел к временной потере связи. Оказалось, что комета Галлея выбрасывает в пространство 3 тонны материала в секунду.

Розетта и Филы показали, что ядро 67Р лишено магнитного поля, а значит магнетизм мог и не принимать активного участия в раннем формировании планетезималей. Да и результаты анализа говорили, что электроны отвечают за деградацию воды и молекул углекислого газа, а не солнечные фотоны.

Строение кометы

  • Кома кометы;
  • Хвост кометы;
  • Ядро кометы;

Типы комет

  • Короткопериодические кометы;
  • Долгопериодические кометы;
  • Большие кометы;
  • Выродившиеся кометы;
  • Кометы главного пояса;

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.

Ситуация в России

Исследовательские работы в отношении тел кометного типа организовывались и на территории России, причём происходило это не только в последние годы, но и многие века назад. Первые упоминания известных из древнерусских летописаний, относящихся к Повести временных лет

Создатели уделяли данному феномену особое внимание. Связано это, скорее, с особыми приметами, согласно которым комета является предвестником беды и горя

Несмотря на это, особенного наименования для этих субъектов в Древней Руси не было. Их просто принимали за звёзды, которые имеют способность двигаться, а также наделены хвостом. В 1066 году описание впервые оказалось на страницах летописей. Согласно их текстам, рассматриваемый феномен назвался как «звезда велика». На этот счёт были написаны большие стихи.

Термин «комета» стал применяться в русском языке наряду с переводами сочинений, которые действовали на территории Европы. Но есть и более ранние упоминания. Например, они встречаются в сборниках, посвящённых проведению исследовательских мероприятий. Это что-то похожее на энциклопедию. Она повествует человечеству современности об особенностях мироустройства. Перевод писания произошёл с немецкого языка в 16 веке.

Слово это оказалось новым для всех русских читателей. В связи с этим переводчику пришлось проделать большую работу, чтобы донести суть явления до читателя. В итоге он принял решение говорить не «комета», а «звезда». Но впоследствии в силу перемен в мире астрономии новое понятие прочно вошло в повседневный обиход. Случилось это в середине 1660-х годов, когда в европейском небе тела стали видны и заметны.

Рассматриваемое событие породило колоссальный интерес к этому феномену. Поэтому, читая сочинения древних авторов, переведённые на современный русский язык, можно было понять, что явления в корне различны. Однако отношение к возникновению небесных тел как знамений не изменилось и сохранялось в России и европейских государствах в течение продолжительного времени. Длилось это приблизительно до начала 18 века, когда возникли первые сочинения, где было отрицание «необыкновенной» природы комет.


Впервые ценные научные знания о данном явлении освоили европейские учёные. Всё это привело к тому, что русские специалисты внесли в ознакомление с ними собственный вклад, и во второй половине 19 века силами астронома Федора Бредихина была создана полноценная теория о природе кометных тел. Также возникли новые версии касательно их происхождения, образования хвостов, уникального разнообразия форм.

Наиболее известные кометы

Комета Галлея является наиболее известной. Начиная с III столетия до н.э. ее наблюдали тридцать раз. Свое имя она получила в память об астрономе Э. Галлее. Именно он в XVII веке вычислил ее орбитальные параметры и установил, что очередное ее наблюдение придется на 1758 г. (К. Галлея стала первой кометой с доказанной периодичностью). Полное путешествие по своей орбите данное тело совершает за 76 лет, и ближайшее ее появление состоится 2061 г. А в прошлый прилет (это было в 1986-м) ее достаточно близко смогли исследовать пять космических аппаратов, в том числе «Вега-1» и «Вега-2», запущенные Советским Союзом.

Межпланетные зонды помогли установить, что ядру этой кометы присуще картофелеобразная форма 15 км длину и 8 в ширину, причем поверхность ядра оказалось угольно-черной. Ученые не исключают, что это слой органического вещества, возможно, полимеризированного формальдегида. Кроме того, вокруг ядра кометы Галлея было отмечено необычайно крупное пылевое облако.

Комета Энке. Данное тусклое небесное тело одной из первых вошло в список комет Юпитера. Полный орбитальный оборот ее занимает всего 3,29 года – он наиболее краток из наблюдаемых комет. Орбитальные параметры К. Энке установил в 1819 г. немецкий ученый И. Энке. Данный объект сопутствует метеорному потоку, проходящий сквозь земную атмосферу во 2-ю половину осени.

Комета Джакобини. Она была открыта итальянским астрономом М. Джакобини в 1900 г. Орбитальный период кометы составляет 6,59 лет. Изучить ее хвост ученые смогли с помощью аппарата «International Cometary Explorer». В 1985 г. он пролетел сквозь кометный хвост на удалении менее 8000 км от головной части и смог собрать данные о том, что в нем присутствует плазма. Данная комета имеет отношение к метеорному потоку Джакобиниды (Дракониды).

Происхождение комет

Происхождение комет можно определить по их орбитальным параметрам. Считается, что кометы, которые вращаются вокруг Солнца менее чем на 200 лет, происходят из пояса Койпера. Пояс Койпера находится за пределами орбиты Нептуна и был выдвинут гипотезой голландско-американского астронома Джерарда Койпера в 1951 году. В настоящее время считается, что пояс содержит около 1000 миллиардов комет.

Пояс Койпера и облако Оорта

Считается, что кометы с периодами более 200 лет происходят из Облака Оорта. Облако Оорта — это сферическое облако, которое вращается вокруг Солнца на расстоянии более 1,5 световых лет от края пояса Койпера. Это треть расстояния до ближайшей ближайшей звезды Проксима Центавра.

Эстонский астроном Эрнст Эпик впервые предположил, что кометы с длительными периодами вращения могут зарождаться из Облака Оорта в 1932 году, и эта идея продолжила свое развитие в трудах Яна Оорта в 1950 году. Считается, что Облако Оорта содержит сотни миллиардов комет, а некоторые из них могут иметь такое количество льда, которое превышает массу всей воды на Земле в несколько раз.

Исследования неба

Знания ученых, конечно же, не стоят на месте. То, что мы знаем сейчас, не было известно нам каких-то 100 или даже 10 лет назад. Мы можем быть уверены, что неутомимое желание человека познавать просторы космоса и дальше будет толкать его на попытки понять строение небесных тел: метеоритов, комет, астероидов, планет, звезд и других более мощных объектов. Сейчас мы проникли в такие просторы космоса, что размышление над его необъятностью и непознаваемостью повергает в трепет. Многие согласны, что все это не могло появиться само по себе и без цели. У такой сложной конструкции должно быть намерение. Однако многие вопросы связанные со структурой космоса, так и остаются неотвеченными. Кажется, чем больше мы узнаем, тем больше появляется причин исследовать дальше. По сути, чем больше мы приобретаем информации, тем больше понимаем, что плохо знаем нашу Солнечную систему, нашу Галактику, Млечный путь и тем более Вселенную. Однако все это не останавливает астрономов, и они продолжают и дальше биться над загадками бытия. Каждая летящая поблизости комета представляет для них особый интерес.


С этим читают