Люди были всегда любопытны и наблюдательны. Наши древние предки не могли не увидеть в небе объекты, отличающиеся от привычных звёзд и планет. Их огненные хвосты, похожие на распущенные космы, подсказали, как назвать эти небесные тела. Но что такое комета, люди осознали гораздо позже, когда поняли их истинную природу.
История изучения
Издревле кометы считались предвестниками роковых событий, а древние греки изображали небесных гостий в виде отрубленных голов с развевающимися волосами. Теперь выяснили, что эти тела принесли жизнь на Землю. Тихо Браге первым определил комету как самостоятельное небесное тело. Сделал он это в 1577 году, а Эдмунд Галлей основательно доказал, что комета, приблизившаяся к Земле в 1682 году, летит по орбите, имеющей форму эллипса. Галлей составил каталог из 24-х кометных объектов, появлявшихся за 300 лет. Он же установил, что три кометы – 1531, 1607 и 1682 годов – это один и тот же объект с периодичностью появления в 75,5 лет. Был предсказан следующий визит космической гостьи – 1758 год. Это свершилось в 1759 году, заодно подтвердив закон всемирного тяготения, положенный в основу расчётов параметров орбиты.
Строение комет
Путешествующую в космических просторах комету нельзя визуально определить, но, при подлёте её к Солнцу, положение меняется. Странница распускает причудливый хвост, и тогда мы её видим во всей красе. Принято выделять три её основные части.
Ядро. Это центральная, твёрдая часть, обладающая подавляющей долей массы тела. Превалирующая модель Уилла предполагает, что ядро сооружено из смеси льда, в которую вкраплены частицы метеорного вещества. Модель получила названия теории «грязного снежка». Слои замороженных газов перемежаются прослойками пыли. Сближаясь с Солнцем, кометная поверхность разогревается, и начинаются испарение газов и выброс пыли в виде протяжённого хвоста. Но данные станции Deep Impact показывают, что ядро составлено из достаточно рыхлого материала. Оно похоже на комок пыли с порами, которые занимают 80% объёма.
Кома. Ядро окружено светлой туманной оболочкой чашеобразной формы, составленной из пыли и газов. Кома достигает размеров от 100 тыс. км до 1,4 млн. км. Она может деформироваться от светового давления и вытягиваться в к Солнцу. Ядро и кома образуют кометную голову. Сама же кома имеет три составные части:
- Внутренняя (молекулярная).
- Видимая (кома радикалов).
- Ультрафиолетовая (кома атомная).
Кометный хвост. Кометный хвост — это светящаяся полоса, вызванная действием солнечного ветра, направленная в обратную от Солнца сторону. Хвост и кома создают 99,9% свечения, но имеют лишь миллионную долю от всей массы кометы. Длина и формы кометных хвостов различаются ощутимо. В 1680 году Большая комета (С/1680 V1) обзавелась хвостом, растянувшимся на 240 млн. км. Иногда бывает, что хвост отделяется от своей хозяйки. Так случилось с кометой Лулинь (С/2007 N3). Для хвостов не характерны резкие очертания. Они фактически прозрачны, потому что наполнены очень разреженными газами и мельчайшими пылевыми частицами. Пылинки по своему составу аналогичны материалам астероидов. Свечение газа происходит из-за его ионизации ультрафиолетом, а пыль имеет свойство рассеивать свет.
Наш соотечественник Ф. Бредихин, разработчик теории форм и хвостов комет, последние классифицировал, выделив три типа.
- Узкие и прямые. Направленность их – от Солнца.
- Широкие и слегка искривлённые. От светила уклоняются.
- Короткие. Отклонение их от Солнца достаточно сильное.
Такое различие объясняется различными составом и параметрами частиц, из которых составлены кометы. Солнечный ветер действует на них по-разному, поэтому и хвосты так разнообразны. Частицы, покидающие комету, расположены не на прямой линии, а на синдинаме (кривая, вдоль которой в кометном хвосте располагаются частицы). Выбросы частиц могут образовывать линии на синдинаме, которые окажутся к ней под каким-то углом. Такие линии носят название синхронов.
Орбиты и семейства
Движение хвостатых объектов вокруг Солнца осуществляется по сильно вытянутым, эллиптическим орбитам. Но идеальными эти орбиты считать нельзя, потому что они испытывают гравитационное влияние планет, рядом с которыми пролетают. Поэтому возможно вычисление некоторой усреднённой траектории тела, которая не обязательно совпадёт с истинной в каких-то точках.
По периодичности обращения вокруг нашего светила, кометы бывают двух классов: коротко- и долгопериодическими. К первому классу относятся объекты, имеющие периодичность менее 200 лет, а ко второму те, что обращаются за больший период. Известно о почти 700-х долгопериодических кометах. У 30-и из них перигелийные расстояния так малы, что их называют «царапающими» Солнце. Около шестой части обнаруженных объектов считаются новыми, поскольку попадали в поле зрения только однажды. Относительно к плоскости эклиптики, кометные орбиты имеют произвольные наклоны. Короткопериодических комет насчитывается больше 200. Их орбиты проходят рядом с плоскостью эклиптики, а сами они состоят в различных кометно-планетных семействах.
- Семейство Юпитера. Это самое большое сообщество, включающее в себя порядка 150 комет. Периодичность их от 3,3 до 20 лет. Чаще всего можно увидеть кометы: Энке, Фая, Темпеля-2, Понса-Виннеке.
- Семейство Сатурна. Это сообщество гораздо скромнее. Оно насчитывает почти 20 комет, среди которых: Тутля, Ван Бисбрука, Неуймина-1, Гейла. Время их обращения вокруг нашего светила от 10 до 20 лет.
- Семейство Урана. Периоды обращения членов этой семьи от 28 до 40 лет. Их несколько, а основные – Кроммелина и Темпеля-Туттля.
- Семейство Нептуна. Члены этого семейства обладают самой большой периодичностью, имеющей значения от 58 до 120 лет. Их около десятка, но выделяются кометы: Галлея, Понса-Брукса, Ольбертса.
Предполагается, что короткопериодические кометы когда-то имели долгий период. Но планеты-гиганты оказывали на них гравитационное воздействие. Это явилось причиной изменения кометных орбит и привязки их к орбитам конкретных планет.
Отличия комет от других небесных тел
Кометы – уникальные тела, имеющие свои, индивидуальные особенности. Например, от астероидов их отличают и состав, и размеры. Астероиды состоят из твердых веществ – металлов, силикатов, а кометы в основном из газов и небольшого количества пыли. Размеры астероидов могут иметь значения в сотни километров, а у комет этот параметр не превышает нескольких десятков. Хвостами астероиды не сумели обзавестись, и потому увидеть их в космическом пространстве невооружённым глазом не удаётся.
От метеоритов кометы отличаются тем, что первые – это тела, уже упавшие на землю. Они могут иметь состав металлический или каменный, а размеры – от килограммов до десятков тонн. По сути, метеориты – обломки космических тел, например, астероидов. Метеориты тоже видимы, но только потому, что сгорают в плотных слоях земной атмосферы, и видимость эта очень непродолжительна. Главное отличие комет от других тел Солнечной системы – способность из небольшого по объёму ядра развить атмосферу, которая превышает все известные объекты системы, и даже само светило!
Наиболее известные кометы
Комета Галлея. Наблюдается уже в течение 2200 лет. Её размеры и активность превышают подобные параметры иных периодических комет.
Комета Хейла-Боппа. Одна из самых ярких, имеющая величину в поперечнике 90 км. Солнце она облетает за 2380 лет.
Комета Шумейкера-Леви. Она смогла устроить самый грандиозный спектакль, столкнувшись с поверхностью Юпитера.
Комета Биелы. Перед тем, как исчезнуть, она разделилась на две части, и каждая из этих частей, отстоящих друг от друга на 2 млн. км, двигалась по единой орбите. С ней связан метеорный дождь, случающийся в ноябре и исходящий из созвездия Андромеды.
Многие аппараты приближались к кометам и проходили сквозь их хвосты. А самое удивительное событие случилось 12 ноября 2014 года, когда от аппарата «Розетта» отделился модуль «Филы» и совершил стыковку с кометой Чурюмова-Герасименко.