Кто первым доказал периодичность появления комет

Комета Галлея, масса, размер, скорость, орбита, хвост и период появления, когда пролетит в следующий раз, кто открыл и когда она разрушится

В нашей Солнечной системе наряду с планетами и их спутниками существуют космические объекты, пользующиеся повышенным интересом в научном сообществе и популярные среди обывателей. Почетное место в этом ряду по праву занимают кометы. Именно они добавляют Солнечной системе яркости и динамики, превращая на короткое время ближний космос в полигон для исследований. Появление в небе этих космических странниц всегда сопровождается яркими астрономическими явлениями, которые может наблюдать даже астроном-любитель. Самой известной космической гостьей является комета Галлея — космический объект, регулярно посещающий околоземное пространство.

Последнее появление кометы Галлея в нашем ближнем космосе произошло в феврале 1986 года. Она на короткий миг появилась на небе в созвездии Водолея и быстро скрылась в ореоле солнечного диска. Во время прохождения перигелия в 1986 году космическая гостья находилась от Земли в поле зрения и могла наблюдаться короткий период. Следующий визит кометы должен состояться уже в 2061 году. Нарушится ли привычный график появления самой известной космической визитерши спустя 76 лет, прилетит ли снова к нам комета во всей своей красе и блеске?

Когда комета Галлея стала известна человеку

Периодичность появления известных комет в Солнечной системе не превышает 200 лет. Визиты таких гостей всегда вызывали у человека неоднозначную реакцию, доставляя беспокойство одним непросвещенным людям и радуя ученое братство.

Для других комет визиты в нашу Солнечную систему — явление редкое. Такие объекты залетают в наш ближний космос с периодичностью более 200 лет. Вычислить их точные астрономические данные не представляется возможным ввиду редкого появления. И в том и в другом случае человечество за все время своего существования постоянно имеет дело с кометами.

Долгое время человек находился в неведении относительно природы этого астрофизического явления. Только в начале XVIII века удалось положить начало систематическому изучению этих интереснейших космических объектов. Комета Галлея, открытая английским астрономом Эдмундом Галлеем, стала первым небесным светилом, о котором удалось получить достоверную информацию. Это стало возможным благодаря тому, что эта космическая скиталица хорошо видна невооруженным взглядом. Пользуясь данными наблюдений своих предшественников, Галлей сумел идентифицировать космическую гостью, трижды до этого посещавшую Солнечную систему. По его расчетам одна и та же комета появлялась на ночном небосклоне в 1531, в 1607 и в 1682 году.

Это сегодня ученые-астрофизики, пользуясь номенклатурой комет и имеющейся информацией об их параметрах, могут с уверенностью говорить о том, что появление кометы Галлея было отмечено еще в наиболее ранних источниках, ориентировочно в 240 году до нашей эры. Судя по описаниям, имеющимся в китайских хрониках и в рукописях Древнего Востока, с этой кометой Земля встречалась уже более 30 раз. Заслуга Эдмунда Галлея заключается в том, что именно он сумел вычислить периодичность появления космической гостьи и достаточно точно предсказать следующее появление этого небесного тела в нашем ночном небе. По его данным очередной визит должен был состояться через 75 лет, в конце 1758 года. Как и предполагал английский ученый, в 1758 году комета в очередной раз посетила наше ночное небо и к марту 1759 года пролетела в пределах видимости. Это было первое предсказанное астрономическое событие, связанное с существованием комет. С этого момента наша постоянная небесная гостья была названа в честь прославленного ученого, открывшего эту комету.

На основании многолетних наблюдений за этим объектом примерно составлены сроки его последующих его появлений. Несмотря на то, что в сравнении со скоротечностью человеческой жизни период обращения кометы Галлея достаточно долог (74-79 земных лет), ученые всегда с нетерпением ждут очередного визита космической странницы. В научной среде считается большим везением наблюдать этот феерический полет и сопровождающие его астрофизические явления.

Астрофизические особенности кометы

Помимо своего достаточно частого появления комета Галлея обладает интереснейшими особенностями. Это единственное из хорошо изученных космических тел, которое в момент сближения с Землей двигается с нашей планетой на встречных курсах. Эти же параметры наблюдаются и по отношению к движению других планет нашей звездной системы. Отсюда и достаточно широкие возможности для наблюдения за кометой, которая совершает свой полет в противоположном направлении по сильно вытянутой эллиптической орбите. Эксцентриситет составляет 0,967 е и является одним из самых высоких в Солнечной системе. Только у Нереиды, спутника Нептуна, и у карликовой планеты Седны имеются орбиты с столь схожими параметрами.

Эллиптическая орбита кометы Галлея имеет следующие характеристики:

длина большой полуоси орбиты составляет 2,667 млрд. км;
в перигелии комета удаляется от Солнца на расстояние 87,6 млн. км;
при прохождении кометы Галлея вблизи Солнца в афелии расстояние до нашей звезды составляет 5,24 млрд. км;
период обращения кометы по Юлианскому календарю составляет в среднем 75 лет;
скорость кометы Галлея при движении по орбите составляет 45 км/с.

Все приведенные данные о комете стали известны в результате наблюдений, сделанных в течение последних 100 лет, в период с 1910 года по 1986. Благодаря большой вытянутость орбиты, наша гостья пролетает мимо нас на огромной встречной скорости — 70 километров в секунду, что является абсолютным рекордом среди космических объектов нашей Солнечной системы. Комета Галлея 1986 года предоставила ученому сообществу массу подробной информации о своей структуре, о физических характеристиках. Все полученные данные добыты при непосредственном контакте автоматических зондов с небесным объектом. Велись исследования с помощью космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2», специально запущенных для близкого знакомства с космической гостьей.

Автоматические зонды позволили не только получить информацию о физических параметрах ядра, но и детально изучить оболочку небесного тела и получить представление, что собой являет хвост кометы Галлея.

По своим физическим параметрам комета оказалась не такой большой, как представлялась ранее. Размер космического тела неправильной формы составляет 15х8 км. Наибольшая длина равняется 15 км. при ширине 8 км. Масса кометы составляет 2,2х1024 кг. По своим размерам это небесное светило можно приравнять к астероидам средних размеров, блуждающих в пространстве нашей Солнечной системы. Плотность космической странницы составляет 600 кг/м3. Для сравнения плотность воды в жидком состоянии равняется 1000 кг/м3. Данные о плотности ядра кометы варьируются в зависимости от ее возраста. Последние данные являются результатом наблюдений, полученных во время последнего визита кометы в 1986 году. Не факт, что в 2061 году, когда ожидается очередной прилет небесного тела, плотность у нее будет такой же. Комета постоянно теряет в весе, разрушается и может в конце концов исчезнуть.

Как и все космические объекты, комета Галлея имеет свое альбедо 0,04, сравнимое с альбедо древесного угля. Другими словами, ядро кометы представляет собой достаточно темный космический объект, имеющий слабую отражающую способность поверхности. Солнечный свет практически не отражается от поверхности кометы. Она становится видимой только благодаря своему стремительному движению, которое сопровождается ярким и зрелищным эффектом.

Во время своего полета через просторы Солнечной системы комету сопровождают метеорные потоки Аквариды и Ориониды. Эти астрономические явления являются естественными продуктами разрушения тела кометы. Интенсивность обоих явлений может увеличиваться с каждым последующем прохождением кометы.

Версии о происхождении кометы Галлея

В соответствии с принятой классификацией наша самая популярная космическая гостья является короткопериодической кометой. Для этих небесных тел характерным является малое наклонение орбиты по отношению к оси эклиптики (всего 10 градусов) и небольшой период обращения. Как правило, такие кометы относятся к семейству комет Юпитера. На фоне этих космических объектов комета Галлея, как и другие однотипные космические объекты, сильно выделяется своими астрофизическими параметрами. В результате такие объекты были отнесены к отдельному, галлеевскому типу. На данный момент ученые могли обнаружить только 54 кометы однотипные с кометой Галлея, которые так или иначе посещают околоземное пространство на протяжении всего существования Солнечной системы.

Существует предположение, что подобные небесные тела ранее были долгопериодическими кометами и перешли в другой класс только благодаря влиянию силы притяжения планет – гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В таком случае наша нынешняя постоянная гостья могла образоваться в облаке Оорта — запредельной области нашей Солнечной системы. Существует также версия о другом происхождении кометы Галлея. Допускается образование комет в пограничной области Солнечной системы, где расположились транснептуновские объекты. По многим астрофизическим параметрам малые тела в этой области очень схожи с кометой Галлея. Речь идет о ретроградной орбите объектов, сильно напоминающей орбиту нашей космической гостьи.

Предварительные расчеты показали, что небесное тело, которое каждые 76 лет прилетает к нам, существует более 16000 лет. По крайней мере, комета движется по нынешней орбите достаточно долгое время. Утверждать, была ли такой же орбита 100-200 тыс. лет, не представляется возможным. На летящую комету постоянно оказывают влияние не только силы гравитации. В силу своей природы этот объект сильно подвержен влиянию механическому воздействию, которое в свою очередь вызывает реактивный эффект. К примеру, когда комета находится в афелии, солнечные лучи нагревают ее поверхность. В процессе нагревания поверхности ядра возникают сублимирующиеся потоки газа, действующие подобно ракетным двигателям. В этот момент происходят колебания орбиты кометы, влияющие на отклонения в периоде обращения. Эти отклонения хорошо видны уже в перигелии и могут составлять 3-4 дня.

Советские автоматические космические корабли и аппараты Европейского космического агентства во время своего путешествия к комете Галлея в 1986 году едва не промахнулись. В земных условиях оказалось невозможным предугадать и просчитать возможные отклонения в периоде обращения кометы, вызвавшие колебания небесного тела на орбите. Этот факт подтвердил версию ученых, что период обращения кометы Галлея может меняться в будущем. В этом аспекте становятся интересными состав и структура комет. Предварительная версия о том, что это огромные глыбы космического льда, опровергаются длительным существованием комет, которые не исчезли и не испарились в космическом пространстве.

Состав и структура кометы

Ядро кометы Галлея впервые было изучено с близкого расстояния автоматическими космическими зондами. Если ранее человек мог наблюдать за нашей гостьей только через телескоп, рассматривая ее на расстоянии 28 06 а. е., то теперь снимки получились с минимального расстояния, чуть более 8000 км.

На деле оказалось, что ядро у кометы имеет относительно небольшие размеры и по своему виду напоминает обычный картофельный клубень. Исследуя плотность ядра, становится ясно, что это космическое тело не является монолитом, а представляет собой груду обломков космического происхождения, тесно связанных силами гравитации в единую структуру. Гигантская каменная глыба не просто летит в космическом пространстве, кувыркаясь в разные стороны. У кометы имеется вращение, которое составляет, по разным данным, 4-7 суток. Причем вращение направлено в сторону движения кометы по орбите. Судя по снимкам, ядро имеет сложный рельеф, на котором присутствуют впадины и холмы. На поверхности кометы был даже обнаружен кратер космического происхождения. Даже несмотря на малый объем информации, полученный на снимках, можно предположить, что ядро кометы является большим фрагментом другого космического тела больших размеров, некогда существовавшего в облаке Оорта.

Впервые комета была сфотографирована в 1910 году. Тогда же были полученные данные спектрального анализа состава комы нашей гостьи. Как оказалось, в процессе полета по мере приближения к Солнцу, с нагреваемой поверхности небесного тела начинают испаряться летучие вещества, представленные замершими газами. К водяному пару добавляются пары азота, метана и оксида углерода. Интенсивность выделения и испарения приводит к тому, что размер комы кометы Галлея превосходит размеры самой кометы в тысячи раз — 100 тыс. км. против 11 км среднего размера. Вместе с испарениями летучих газов, высвобождаются частицы пыли и мелкие фрагменты ядра кометы. Атомы и молекулы летучих газов преломляют солнечный свет, образуя эффект флуоресценции. Пыль и крупные фрагменты рассеивают отраженный солнечный свет в космическом пространстве. В результате происходящих процессов, кома кометы Галлея является самым ярким элементом этого небесного тела, обеспечившим его хорошую видимость.

Не стоит забывать и про хвост кометы, который у кометы имеет особую форму и является ее фирменным знаком.

Следует различать три типа кометных хвостов:

кометный хвост I типа (ионный);
кометный хвост II типа;
хвост III типа.

Под воздействием солнечного ветра и излучения происходит ионизация вещества, создающего кому. Заряженные ионы под давлением солнечного ветра вытягиваются в длинный хвост, длина которого превышает сотни млн. км. Малейшие колебания солнечного ветра или снижение интенсивности солнечного излучения приводит к частичному обрыву хвоста. Нередко подобные процессы могут привести к полному исчезновению хвоста космической странницы. Такое явление астрономы наблюдали с кометой Галлея в 1910 году. Ввиду огромной разницы в скорости движения заряженных частиц, составляющих хвост кометы, и орбитальной скорости небесного тела, направление развитие хвоста кометы располагается строго в обратную сторону от Солнца.

Что касается твердых фрагментов, кометной пыли, то здесь влияние солнечного ветра не столь значительно, поэтому пыль распространяется со скоростью, получаемой в результате сочетания ускорения, придаваемого частицам давлением солнечного ветра, и начальной орбитальной скорости кометы. В результате этого пылевые хвосты значительно отстают от ионного хвоста, формируя отдельные хвосты II и III типа, направленные под углом к направлению орбиты кометы.

По своей интенсивности и частоте выброса пылевые хвосты кометы — явление кратковременное. Если ионный хвост кометы, флуоресцируя, дает фиолетовое свечение, то пылевые хвосты II и III типа имеют красноватый оттенок. Для нашей гостьи характерно наличие хвостов всех трех типов. С первыми двумя астрономы знакомы достаточно хорошо, тогда как хвост третьего типа был замечен лишь в 1835 году. В последний свой визит комета Галлея наградила астрономов возможностью наблюдать два хвоста: первого и второго типа.

Анализ поведения кометы Галлея

Судя по наблюдениям, сделанным в последний визит кометы, небесное тело представляет собой достаточно активный космический объект. Сторона кометы, обращенная в определенный момент к Солнцу, представляет собой кипящий источник. Температура на поверхности кометы, обращенной к Солнцу, варьируется в диапазоне 30-130 градусов со знаком плюс по шкале Цельсия, тогда как на остальной части ядра кометы температура опускается до отметки ниже 100 градусов. Такое расхождение в показаниях температуры говорит в пользу того, что только малая часть ядра кометы имеет высокое альбедо и может достаточно сильно нагреваться. Остальные 70-80% ее поверхности покрыты темной субстанцией и поглощают солнечный свет.

Такие исследования позволили предположить, что наша яркая и ослепительная гостья на самом деле — комок грязи, смешанный с космическим снегом. Основную массу космических газов составляет водяной пар (более 80%). Остальные 17% представлены моноксидом углерода, частицами метана, азота и аммиака. Только 3-4% приходится на диоксид углерода.

Что касается кометной пыли, то она в основном состоит из углеродно-азотно-кислородных соединений и силикатов, которые составляют основу планет земной группы. Изучение состава водяного пара, выделяемого кометой, поставило крест на теории кометного происхождения земных океанов. Количество дейтерия и водорода в ядре кометы Галлея оказалось значительно больше, чем их количество в составе земной воды.

Если говорить о том, насколько хватит у этого комка грязи и снега материала для жизни, то здесь можно рассматривать комету Галлея с разных ракурсов. Подсчеты ученых, сделанные на основе данных о 46 появлениях кометы, говорят в пользу того, что жизнь небесного тела хаотична и постоянно меняется в зависимости от внешних условий. Другими словами, на всем протяжении своего существования комета пребывает в состоянии динамического хаоса.

Предположительно длительность существования кометы Галлея оценивается в 7-10 млрд. лет. Рассчитав объем теряемого вещества во время последнего посещения нашего околоземного пространства, ученые сделали вывод, что ядро кометы уже потеряло до 80% своей первоначальной массы. Можно допускать, что сейчас наша гостья находится в преклонном возрасте и через несколько тысячелетий распадется на мелкие фрагменты. Финал этой ярчайшей жизни может произойти в пределах Солнечной системы, у нас на виду или, наоборот, пройти на задворках нашего общего дома.

В заключение

Последний визит кометы Галлея, состоявшийся в 1986 году и ожидаемый столько лет, стал величайшим разочарованием для многих. Основной причиной массового разочарования стало отсутствие возможности наблюдать небесное тело в северном полушарии. Все приготовления к предстоящему событию пошли насмарку. Вдобавок ко всему, период наблюдения кометы оказался очень мал. Это привело к тому, что наблюдений, зафиксированных учеными по всему миру, было сделано немного. Через несколько дней комета скрылась за солнечный диск. Очередное свидание с космической гостьей отложено на 76 лет.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

warways.ru

Кометы

В феврале и марте 1744 г. в кругах ученых Петербургской академии наук царило большое оживление. В эти дни на небе наблюдалась замечательно яркая комета с громадным хвостом. С особым интересом следил за кометой, за ее перемещением среди звезд и изменением ее внешнего вида тогда еще молодой ученый М. В. Ломоносов.

Эта комета представляла исключительное зрелище: ее туманный «придаток» раскинулся почти на половину неба и состоял как бы из нескольких отдельных хвостов.

Комета Галлея.

Долгое время люди ничего не знали о природе комет. Их появление было так внезапно и загадочно, а вид так необычен, что суеверно настроенные люди видели в них предвестников всяких бед и несчастий: войны, чумы, холеры, голода.

В XVI в. астроном Тихо Браге и за ним многие другие исследователи выяснили, что кометы находятся далеко за пределами земной атмосферы и даже гораздо дальше, чем спутник Земли — Луна; что они движутся в пространстве примерно на таком же большом расстоянии от Земли, как и планеты.

Позднее, в конце XVII в., гениальный ученый Исаак Ньютон, предположив, что кометы, как и планеты и их спутники, подчиняются закону всемирного тяготения, впервые определил путь вокруг Солнца одной из комет. Это была комета 1680 г. Оказалось, что ее путь представляет собой бесконечно вытянутую кривую — параболу. Пройдя вблизи Солнца, эта комета умчалась в межзвездное пространство, и больше ее никогда не видели.

Друг и ученик Ньютона Э. Галлей определил пути вокруг Солнца 24 комет. Этот кропотливый труд привел к интересным результатам: оказалось, что три кометы, наблюдавшиеся через промежутки времени около 76 лет, двигались по почти совпадавшим путям.

Тщательно изучив этот вопрос, Галлей с полной уверенностью заявил, что в действительности наблюдались не три разные кометы, а одна и та же. Галлей подсчитал, через какой срок эта комета будет снова видна, и предсказал ее появление на 1758 год. Его предсказание блестяще оправдалось. Так было доказано, что движение комет подчиняется тем же законам, что и движение других небесных тел. Сравнительно короткий период обращения кометы Галлея (около 76 лет) давал возможность наблюдать ее во время последовательных появлений.

Зарисовки этой кометы, сделанные в глубокой древности, показывают, что комета и тогда выглядела точно так же, как в эпоху Галлея.

Фантастическое изображение кометы 1528 г. (Из старинной книги.)

Какие же главные особенности строения кометы? Самая яркая часть ее — это «голова».

Она похожа на сгущенное, туманное облачко, яркость которого увеличивается к середине. Здесь иногда бывает видно «ядро» головы кометы, похожее на звездочку. Из головы кометы выходит в виде слабой светящейся полосы «хвост». Изредка наблюдались кометы исключительно яркие: их блеск превосходил блеск Венеры или Юпитера.

Пока комета находится вдали от Солнца, она не имеет никакого хвоста. Хвост появляется и начинает расти по мере приближения кометы к Солнцу, причем он обычно направлен в сторону от Солнца.

Хвосты комет различаются по длине и по форме. У некоторых комет хвосты тянулись через все небо; у других они были едва заметны. Например, хвост кометы 1744 г. имел в длину 20 млн. км, а хвост кометы 1680 г. протягивался на 240 млн. км. Можно подсчитать, что если бы при таких размерах вещество хвоста кометы имело бы плотность хотя бы такую, как вода, то сила притяжения заставила бы не только планеты, но и само Солнце вращаться вокруг этой кометы. Кометы с такими хвостами были бы наиболее массивными телами солнечной системы. В действительности же головы и в особенности хвосты комет состоят из чрезвычайно разреженного вещества. Масса комет поэтому ничтожна — в миллиарды раз меньше массы Земли, и притяжение, оказываемое кометой на Солнце и планеты, настолько мало, что его даже невозможно заметить.

В мае 1910 г. Земля проходила сквозь хвост кометы Галлея. При этом в движении Земли не произошло никаких изменений.

Хвосты комет настолько прозрачны, что сквозь них хорошо видны звезды. Таким образом, хвост кометы может состоять только из частиц газа, находящегося в состоянии сильного разрежения, или из мельчайших пылинок, или из смеси газа и пыли.

Ядро кометы — твердое и плотное. Оно, видимо, состоит из смеси замороженных газов и пылинок и, по-видимому, каменных глыб. Диаметры твердых кометных ядер бывают от нескольких метров до нескольких километров. Поэтому столкновение кометного ядра с Землей не грозит последней никакой опасностью. При проникновении в земную атмосферу замороженные газы быстро испарятся, и от ядра останутся только обломки, которые не могут причинить вреда Земле. Итак, столкновение Земли с ядром кометы не страшно, да и случиться оно может крайне редко — один раз за десятки или сотни тысяч лет.

Орбиты комет с коротким периодом обращения.

Кометы открывают теперь на небе каждый год, иногда даже по нескольку комет в год.

Однако многие из них можно видеть только в телескоп, и то как туманные пятнышки.

После открытия кометы ученые стараются определить, по какому пути, или, как говорят астрономы, по какой орбите, она движется. Это необходимо для того, чтобы в случае нового появления кометы можно было опознать старую, уже знакомую комету. Кроме того, зная орбиту кометы, можно заранее предсказать, когда она станет снова доступной для наблюдений.

Ученые определили орбиты и периоды обращения многих комет.

Так, в июне 1770 г. парижскими астрономами была открыта новая комета. За ней можно было следить до 2 октября 1770 г. По своему внешнему виду она ничем особенным не выделялась. Движение этой кометы стал изучать петербургский астроном А. И. Лек-сель. Его вычисления показали, что эта комета обращается вокруг Солнца в 5,5 года, т. е. в два раза скорее, чем, например, планета Юпитер.

Опыт, показывающий давление световых лучей.

Дальнейшие исследования лишь подтвердили правильность расчетов астронома А. И. Лекселя. Периодичность комет была окончательно доказана. После кометы Лекселя было найдено много других комет, период обращения которых вокруг Солнца был небольшим. Теперь известны уже 72 кометы, обегающие Солнце за время, меньшее, чем 30 лет. Такие кометы называют короткопериодическими, в отличие от комет, двигающихся по столь вытянутым путям, что они или совсем уйдут от Солнца, или же вновь возвратятся через много сотен и даже тысяч лет.

На рисунке показаны орбиты некоторых короткопериодических комет.

В 60-х годах XIX в. московский ученый Федор Александрович Бредихин приступил к изучению комет. Бредихин создал теорию кометных форм, объяснил особенности кометных хвостов и заложил основы современных научных представлений о кометах.

Согласно теории Бредихина, голову и хвост кометы образуют частички газа и пыли, выбрасываемые с поверхности ядра кометы. Бредихин обосновал давно высказывавшуюся мысль, что солнечные лучи являются причиной того, что эти газ и пыль потоком, как бы от взрыва, направляются из ядра сперва в сторону к Солнцу, а затем идут обратно от него под действием какой-то отталкивательной силы. Эта сила как бы затормаживает движение к Солнцу вещества комет, а затем заставляет его двигаться в обратную сторону со все большей и большей скоростью.

Так, подобно своеобразно действующему газовому фонтану, образуются туманная голова кометы и ее хвост.

Что же это за отталкивательная сила, действующая на вещество комет?

Природу этой силы выяснил другой замечательный русский ученый — Петр Николаевич Лебедев. В конце XIX в. он доказал, что свет действительно производит давление на поверхность, поставленную на пути светового потока, как это заключил из своей теории английский физик Максвелл. П. Н. Лебедев с большим мастерством производил точные физические опыты. Опытами он доказал существование давления света на твердые тела и на газы.

Давление света практически не сказывается на больших телах, поэтому мы не замечаем его действия на Земле. Но при уменьшении размеров тела оно все больше дает себя знать и в некоторых случаях может играть решающую роль. Если поперечник частички составляет приблизительно 1/1000 долю миллиметра, то давление света на нее оказывается уже значительным и будет превосходить силу притяжения.

Комета Донати.

П. Н. Лебедев высказал мысль, что отталкивательной силой Солнца, влияющей на образование хвостов комет, является именно давление солнечных лучей на поверхность частичек, составляющих кометный хвост. Хотя эти частички и подчиняются закону тяготения, но давление света на них много сильнее притяжения к Солнцу, и они как бы убегают от него.

Рассматривая зарисовку кометы 1744 г. (той самой, которую наблюдал Ломоносов), Бредихин заинтересовался тем, что у нее было много хвостов. Размышляя над причинами этого явления, он пришел к выводу, что истечение материи из ядра происходит отдельными взрывами. Каждый взрыв дает облако частиц, двигающихся с разными скоростями. Они образуют как бы поперечные полосы, впереди которых движутся частицы с большими скоростями, сзади — с меньшими. Затем идет полоса, образованная частицами следующего облака, и т. д. Эти поперечные полосы и создают картину нескольких хвостов у кометы.

Изучая процессы образования хвостов у различных комет, Бредихин сделал важное открытие. Оказалось, что хвосты комет бывают в основном трех типов: прямые, узкие, направленные прямо от Солнца (первый тип), широкие, немного искривленные и уклоняющиеся от Солнца (второй тип), и короткие, уклоненные еще больше (третий тип).

Почему получаются столь различные хвосты у комет? На этот вопрос сейчас можно ответить так: разные кометы состоят из частиц различного состава и свойств, различным образом отзывающихся на действие Солнца. На одни частицы световое давление действует сильнее, на другие слабее, поэтому у тех или иных комет частицы будут двигаться по разным путям и получатся хвосты разных форм. В последнее время выяснено, что, помимо давления света, на частички хвостов действуют и быстро движущиеся ядра атомов водорода и электроны, выбрасываемые с поверхности Солнца.

Отклонение кометных хвостов от Солнца.

Ясно, что раз материал хвоста выбрасывается из ядра кометы, то хвост мы можем рассматривать как продукт разрушения кометы. Частички головы и хвоста, подгоняемые отталкивательной силой Солнца, бомбардируемые быстро двигающимися солнечными частицами, уносятся с. большой скоростью в мировое пространство. Таким образом, материал ядра, способный образовывать хвост, истощается, комета «теряет» свою массу. Это теоретическое соображение было подтверждено при изучении яркости комет.

Оказывается, кометы резко снижают свою яркость от появления к появлению и наконец совсем перестают быть видимыми.

Ф. А. Бредихин обратил внимание на то, что у некоторых комет хвосты были направлены не от Солнца, а к Солнцу. Он назвал такие хвосты аномальными и высказал мысль, что они образуются из частичек, на которые отталкивательная сила Солнца не действует. Эти частички и есть, по-видимому, те пылинки и камешки, которые образуют потоки метеорных тел, движущихся по пути тех комет, ядра которых постепенно распались на множество мельчайших частиц.

Труды Бредихина послужили основой для дальнейшего изучения комет. Сейчас наши знания о кометах стали гораздо более полными. Мы уже знаем, из чего состоят кометы и их хвосты. В этом нам помог спектральный анализ.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

de-ussr.ru

Комета Темпель 1

Так выглядит ядро кометы Темпель 1

Астрономы не всегда ограничиваются наблюдениями через телескоп. Комета Темпель 1 или 9P/Темпеля (9P/Tempel 1) может это подтвердить — ученые разбили об нее 372-килограммовый снаряд ради научных целей, сделав кратер в 100 метров в поперечнике. Так Темпель 1 стала первой в мире кометой, на которую «приземлился» зонд.

Характеристики кометы Темпель 1

Случилось это в рамках миссии «Deep Impact», что переводится как «глубокое влияние». Почему была выбрана именно Темпель 1? У нее один из кратчайших периодов обращения вокруг Солнца — всего 5 с половиной лет. Для сравнения, период первой кометы с доказанной периодичностью — кометы Галлея — составляет 75 лет. Второй причиной стала принадлежность Темпель 1 к семейству Юпитера, то есть отдаляется от Солнца не дальше него — что немаловажно, учитывая способность комет долетать к границам Солнечной системы. Вся эта точность необходима из-за непостоянности орбиты кометы. Чем меньше разброс значений, тем больше шансов у зонда выполнить свою миссию. Сыграли роль и другие характеристики кометы — а именно:

Масса Темпель 1 оценивается в 5×1013 кг при длине в 7,6 километров. Итоговая плотность кометы — 0,62 г/см3, что сравнимо с плотностью картона — если бросить комету в воду, то она не потонула бы, а плавала на поверхности, как дерево. Такая легкость объясняется тем, что комета преимущественно состоит из слоев пыли и льдов различных веществ — в том числе и воды. До миссии «Дип Импакт» считалось, что именно лед преобладает в структуре комет. Но оказалось, что пыли куда больше — до 80% кометы Темпель 1 занимают пустоты между пылинками и пластами льдов.
Плотность Темпель 1 достойна отдельного упоминания — ученые не обнаружили никаких признаков сжатия материала кометы ближе к центру. Это подтверждает теорию того, что кометы — это небольшие каменные или металлические астероиды, которые «наворовали» из колец Сатурна воду и пыль. Но дальнейшие исследования открыли, что Темпель 1 не принадлежит к таким кометам — он застал первые дни Солнечной системы.
Поверхность Темпель 1 на четверть покрыта льдом, причем большинство льда — около 19% — это комки снега, свалянные с пылью. Именно этот лед, нагреваясь в лучах Солнца, образует кому кометы — гигантское облако из газов и пыль, покрывающее Темпель на расстоянии от 700 до 500 километров (на момент подлета «Дип Импакт». К слову, только благодаря коме и хвосту — «шлейфу» комы — комету можно увидеть. Светоотражающая способность Темпель 1, альбедо, составила 4% — чуть больше, чем в угля.

Открытие преобладания пыли над водой в составе кометы не было единственным прорывом, сделанным миссией «Дип Импакт». В материале Темпель 1, выброшенного в космос ударом зонда, нашли и органические вещества. Это были не только «классические» в Солнечной системе углекислый газ и аммиак, встречающиеся даже на Плутоне, но и более сложные — вроде нитрита уксусной кислоты.

Такое разнообразие органики почти подтверждает теорию того, что именно кометы занесли жизнь на Землю. Почти — потому что на кометах до сих пор находили только «тяжелую» вода. В ее молекулах вместо обычного водорода фигурирует его более тяжелый изотоп — дейтерий. И когда водоросли и бактерии могут спокойно жить в тяжелой воде, более сложные организмы, вроде рыб или мышей, умирают.

Открытие и исследование Темпель 1

Первичный этап

Открыта комета была достаточно давно — еще в 1867 году в Марселе ее обнаружил Эрнст Темпель. В отличие от астероидов, астрономы не называют кометы самостоятельно — им присваиваются имена тех, кто первым доказал периодичность ее появления близ Солнца. Кроме того, в названия есть буквенный префикс, указывающий на класс кометы. Так как Темпель 1 — короткопериодическая комета (P), ее полное название — 9P/Темпель 1.

Сам Темпель вошел в астрономию через свой бизнес — литографию, в которой часто выполнял заказы ученых. С помощью телескопа, сооруженного на свои средства, он обнаружил свою первую комету, далее работал профессионально в Марсельской обсерватории. За время своей деятельности Эрнст Темпель обнаружил 21 комету и 5 астероидов. Среди обнаруженных им комет примечательна не только Темпель 1, но и 55P/Темпель-Туттль — комета, хвост которой создает сильный метеоритный дождь Леонидов, повторяющийся раз в 33 года.

В конце ХХ — начале XIX веков, когда в практику входило фотографирование небесных объектов, астрономы пытались сфотографировать Темпель 1. Однако, на установленном месте комету не нашли — поэтому объявили о том, что Темпель 1 исчезла, расплавившись окончательно во время очередного пролета у Солнца или врезавшись в какой-то объект. На самом деле, изменилась ее орбита. В 1881 году Юпитер, в зону сильного влияния которого случайно попала Темпель 1, растянул траекторию ее движения — период ее обращения вокруг Солнца увеличился на целый год.

Современный этап

Фотография кометы в искусственных цветах, сделанная при помощи телескопа с активной оптикой (New Technology Telescope) в ESO 4 мая 2005 года.

Снова Темпель 1 была обнаружена только в 1967 году британским астрономом Вильямом Марсденом, который догадался о влиянии Юпитера на движение кометы. В том же году ее смогли сфотографировать. Однако окончательно орбита Темпеля была зафиксирована в 1972 году. С тех пор она наблюдается с Земли регулярно во время своего появления между маем и июлем. К тому времени Юпитер «вернул» Темпель 1 на место, и период ее обращения по сегодняшний день составляет 5,5 года.

До 2005 года Темпель 1 долгое время была под прицелом орбитальных телескопов «Хаббл» и «Спитцер» — они вычислили ее актуальную орбиту, а также регулярно проводили спектральные замеры. Однако главное — и одно из важнейших исследований в истории изучения комет — было сделано зондом «Дип Импакт» в 2005 году.

Зонд «Deep Impact»

Пролет Темпель 1 как раз совпал с завершением конкурса от НАСА на самый выгодный исследовательский аппарат для комет. Классические варианты зондов — с приземляемыми модулями и отстреливаемыми капсулами — были признаны либо недостаточно надежными для работы в условиях кометы, либо же слишком дорогими. И все они не позволяли сделать главного — заглянуть в центр кометы, развеяв тайну ее происхождения и состава. Проект «Дип Импакт» за 267 миллионов долларов предложил новую и очень смелую идею — выстрелить в комету медной «пулей», чтобы обнажить внутренние породы под прицелы анализаторов, не ограничиваясь исследованием одной поверхности.

Фотография последствий соударения импактора с ядром кометы

Почему снаряд должен быть медным? Хотя астрономам с помощью зондов удалось увидеть в 80-х ядро кометы, скрытое от земных телескопов хвостом и комой, было ясно, что в ее составе не может быть меди, очень тяжелого металла. Медная «пуля» не была простой болваной — кроме разгонных двигателей и антенны, на нее установили камеру для съемки поверхности Темпель 1 вблизи.

Работа зонда прошла успешно. Камера ударного модуля снимала Темпель 1 до самого удара — последний снимок был захвачен за 4 секунды перед контактом. Сам удар 372-килограммового ударного модуля на скорости 10 км/с был равен силой взрыву пятитонной бомбы. Энергия удара испарила металл, оставив на поверхности кометы кратер диаметром в 100 метров и глубиной в десятиэтажный дом. Пыль и лед, выброшенные ударом наружу, образовали масштабное облако, которое вскоре покинуло Темпель 1 — по скорости отдаления ученые смогли определить массу и плотность астероида.

Видео соударения импактора с кометой

Кроме самой «пули», за атакой Темпель 1 следила несущая часть зонда «Дип Импакт», витающий над кометой на расстоянии 8700 километров, а также два космических телескопа — «Хаббл» и «Спитцер». Они не только проанализировали состав вырванного ударов вещества кометы, но и зарегистрировали повторный выброс газов и пыли — в 5 раз сильнее, чем вспышка от ударного модуля «Дип Импакта». Ученые считают, что под воздействием Солнца глубинные льды ядра вскипели и газовым взрывом улетучились из кометы.

Насколько сильно повлияло человеческое воздействие на судьбу Темпель 1? Орбита кометы сместилась всего на 30 метров, а время оборота вокруг Солнца — на пару минут. По сравнению из Юпитером, который в 2024 году в очередной раз оттянет Темпель 1 на 30 миллионов километров, «Дип Импакт» почти не потревожил комету.

Зонд «Стардаст»

Комета Темпель-1, анимация на основе снимков зонда Stardust.

Однако «Дип Импакт» был не единственным космическим аппаратом, посетившим Темпель 1. Выполнив свою главную миссию по доставке вещества кометы Вильда 2 на Землю, зонд «Стардаст» — в переводе «звездная пыль» — отправился в 2011 году к Темпель 1. Целью зонда было посмотреть на кратер, сделанный своим предшественником.

Рукотворный кратер на комете Темпель 1

К слову, «Стардаст» уже встречался с кометой в 2005 году — но тогда он был занят более важными целями, и на снимках Темпель 1 выглядела как кучка пикселей. Повторное посещение кометы в 2011 году стоило НАСА дополнительные 30 миллионов долларов.

Минимальное сближения «Стардаста» с Темпель 1 составило 185 километров — достаточно близко в космических масштабах. Зонд сумел зарегистрировать кратер «Дип Импакта» — он стал больше в размерах, а в его центре обнаружили горку грунта — видимо, последствие второй вспышки после удара. Все детали рельефа на комете сильно обострились — это свидетельствовало об активной эрозии, разрушающей комету. Пролет Темпель 1 стал завершением долгих 12 лет работы зонда «Стардаст».

Особенности Темпель 1

Миссия «Дип Импакт» была не только первым в истории случаем, когда астрономам удалось заглянуть внутрь кометы, но и самым глубоким проникновением человеческого «глаза» в какой-либо космический объект. Были получены сведения даже о составе ядра кометы, материал которого участвовал во взрыве после удара модуля зонда. До этого ядро было хорошо укрыто от воздействия Солнца. Это значит, что вещество внутри Темпель 1 сохранилось в том виде, в котором существовало в самом начале Солнечной системы — периоде образования всех планет и комет.

Ядро кометы Темпель 1, с зонда StarDust

Глубина полученных данных позволила узнать немало интересного о кометах, в частности о Темпель 1 — а именно:

Происхождение Темпель 1 удивляет. Зародилась комета больше 4 с половиной миллиардов лет назад между Ураном и Нептуном. Тогда они были куда ближе к Солнцу и постоянно менялись орбитами. Гравитационные маневры таких масштабов привели к разбрасыванию большого количества комет. Часть из них улетело к облаку Оорта — зоне малых космических тел на границе Солнечной системы, откуда прилетает большая часть долгопериодических комет. Другие же были захвачены Юпитером, Ураном, Нептуном и Сатурном в свои кометные «семейства». Подобная судьба постигла и Темпель 1.
На поверхности ядра Темпель 1 ученые обнаружили ударные кратеры от метеоритов. Учитывая хрупкость «корки» кометы, похожей структурой на грязный снег, а также предыдущий опыт изучения комет, кратеры Темпель 1 стали первыми в мире обнаруженными кометными кратерами.
Астрономы не ожидали обнаружить на Темпель 1 органические вещества, но встречаются они по Солнечной системе более-менее регулярно. Настоящим сюрпризом стала находка глины — до сих пор считалось, что она формируется только под воздействием жидкой воды.
Вторичная газовая вспышка после атаки Темпель 1 зондом выбросила кристаллы оливина — бледно-зеленого минерала, содержащего магний и железо, который встречается на Земле в виде драгоценных камней хризолитов, а также на острове Гавайи в виде знаменитого зеленого песка. Оливины составляют львиную долю лунной пыли.

Интересный факт — хвост и кома кометы, несмотря на свою эфемерность и прозрачность, достаточно тверды. Зонд «Стардаст», подлетая к Темпель 1, был пробит в нескольких частях скоростными потоками газа и пыли.

comments powered by HyperComments

spacegid.com

Когда вернется комета Галлея?

В 1705 году Эдмонд Галлей, используя законы движения Ньютона, сформулированные недавно, предсказал, что комета, которую видели в 1531 году, 1607году и 1682 году вернется в 1758 году. Это предсказание сбылось. Комета вернулась, как и рассчитал Галлей, и позже была названа в его честь – кометой Галлея.

Краткие сведения о комете Галлея

Орбитальный период кометы Галлея составляет 76 лет, но невозможно рассчитать сроки ее возвращения, просто добавляя периоды равные 76 годам. Гравитационное поле планет-гигантов изменяет направление движения кометы. Негравитационные эффекты (например, струи испаряющихся газов во время прохождения кометы вблизи Солнца) также изменяют орбиту кометы.

В период с 239 г. до н.э. по 1986 двадцатого века, орбитальный период вращения составил 76,0 — 79,3 года. Комета Галлея была видна в 1910 году и снова в 1986 году. Самое известное появление кометы Галлея было в 1066 году, когда она была замечена в битве при Гастингсе. Это событие запечатлено на знаменитом древнем гобелене из Байё.

Ядро кометы Галлея

Ядро кометы Галлея составляет примерно 16x8x8 километров. Ядро почти полностью поглощает падающий на него свет, поэтому альбедо очень низкое — около 0,03. Ядро кометы Галлея – один из самых темных объектов Солнечной системы. Кроме того, ядро кометы Галлея имеет низкую плотность: около 0,1 г/см3. Это говорит о том, что вещество ядра кометы, вероятно, пористое, возможно потому, что оно в условиях полной заморозки и вакуума подверглось процессу сублимации (испарения льда и образования пор).

Орбита кометы Галлея

Орбита кометы Галлея ретроградная и наклонена на 18 градусов к плоскости эклиптики. И, как и орбиты всех комет, весьма эксцентрична. Комета Галлея является прекрасным примером короткопериодических комет. На своей ближайшей точке (перигелии), комета находится на расстоянии лишь 88 миллионов километров от Солнца (около 60% от расстояния Земли от нашей звезды). На своей самой отдаленной точке (афелии), комета Галлея вращается на расстоянии 5,2 миллиарда километров от Солнца и, следовательно, за орбитой Нептуна.

Исследования кометы Галлея с помощью космических аппаратов

Комета Галлея уникальна в своем роде, так имеет четко определенные, регулярные орбиты. Это сделало ее относительно легкой мишенью для исследовательских космических аппаратов, чего нельзя сказать о других кометах в целом. В 1986 году несколько космических аппаратов СССР, Японии и Европейского сообщества посетили кометы Галлея; Европейский космический аппарат Джотто получил крупный план фотографии ядра кометы Галлея.

На этом верхнем снимке видны три струи газа на солнечной стороне, просматривается кратер справа. Это изображение показывает, что испарение происходит вдоль определенных частей кометы. Данные, полученные приборами космических аппаратов, показывают, что комета состоит в основном изо льда.

Комета Галлея вернется во внутреннюю Солнечную систему в 2061 году, с прохождением перигелия в начале 2062 года.

Опубликовано 14.02.2014 в 10:59

Понравился наш сайт? Присоединяйтесь или подпишитесь (на почту будут приходить уведомления о новых темах) на наш канал в МирТесен!

Показы: 1 Охват: 0 Прочтений: 0

cosmos.mirtesen.ru