Кометы - космические снежки, состоящие из замороженных газов, скал и пыли и размером примерно с небольшой город. Когда орбита кометы приносит ее близко к Солнцу, она нагревается и извергает пыль и газ, вследствие чего она становится ярче, чем большинство планет. Пыль и газ образуют хвост, который тянется от Солнца на миллионы километров.

10 фактов, которые необходимо знать о кометах

1. Если бы Солнце было бы таким же большим как входная дверь, Земля была бы размером с монетку, карликовая планета Плутон окажется размером с булавочную головку, а крупнейшая комета Пояса Койпера (которая имеет около 100 км в поперечнике, что составляет примерно одну двадцатую Плутона) будет размером с пылинку.
2. Короткопериодические кометы (кометы, которые совершают полный оборот вокруг Солнца менее чем за 200 лет) проживают в ледяном регионе, известном как Пояс Койпера, расположенном за орбитой Нептуна. Длинные комет (кометы с длинными, непредсказуемыми орбитами) берут начало в далеких уголках Облака Оорта, которое расположено на расстоянии до 100 тысяч а.е.
3. Дни на комете меняются. Например, день на комете Галлея колеблется от 2,2 до 7,4 земных суток (время, необходимое для того, чтобы кометы совершила полный оборот вокруг своей оси). Комета Галлея делает полный оборот вокруг Солнца (год на комете) за 76 земных лет.
4. Кометы – космические снежки, состоящие из замороженных газов, скал и пыли.
5. Комета разогревается по мере приближения к Солнцу и создает атмосферу или ком. Ком может иметь сотни тысяч километров в диаметре.
6. Кометы не имеют спутников.
7. Кометы не имеют колец.
8. Более 20 миссий были направлены на изучения комет.
9. Кометы не могут поддерживать жизнь, но, возможно, принесли воду и органические соединения - строительные блоки жизни - через столкновения с Землей и другими объектами в нашей Солнечной системе.
10. Комета Галлея впервые упоминается в Байе от 1066 года, в которой рассказывается о свержении короля Гарольда Вильгельмом Завоевателем в битве при Гастингсе.

Кометы: Грязные снежки Солнечной системы

Кометы В наших путешествиях через Солнечную систему, нам можем посчастливиться столкнуться с гигантскими шарами льда. Это кометы Солнечной системы. Некоторые астрономы называют кометы "грязными снежками" или "ледяными шарами грязи", потому что они состоят в основном изо льда, пыли и обломков скал. Лед может состоять как из ледяной воды так и из замороженных газов. Астрономы полагают, что кометы могут состоять из первоначального материала, который лег в основу формирования Солнечной системы.

Хотя большая часть мелких объектов в нашей Солнечной системе представляют собой очень недавние открытия, кометы были хорошо известны с древних времен. У китайцев есть записи комет, которые датируются 260 г. до н.э. Это потому, что кометы являются единственными из малых тел в Солнечной системе, которые можно увидеть невооруженным глазом. Кометы, которые проходят по орбите вокруг Солнца, представляют собой довольно захватывающее зрелище.

Хвост кометы

Кометы на самом деле невидимы до того момента, пока они не начинают приближаться к Солнцу. В этот момент они начинают нагреваться и начинается удивительное превращение. Пыль и газы, замерзшие в комете, начинают расширяться и вырываются со взрывной скоростью.

Твердую часть кометы называют ядром кометы, в то время как облако пыли и газа вокруг него известно как кома кометы. Солнечные ветра подхватывают материал в коме, оставляя хвост за кометой, протяженностью несколько миллионов миль. По мере освещением Солнца, этот материал начинает светиться. В конечном итоге формируется знаменитый хвост кометы. Кометы и их хвосты часто зачастую можно увидеть с Земли и невооруженным взглядом.

Космический телескоп Хаббл запечатлел комету Шумейкера-Леви 9 в момент падения ее на поверхность Юпитера.

Некоторые кометы могут иметь до трех отдельных хвостов. Один из них будет состоять в основном из водорода, и является невидимым для глаза. Другой хвост пыли светится ярко-белый, а третий хвост плазмы обычно будет принимать голубое свечение. Когда Земля проходит через эти тропы пыли, оставленные кометами, пыль поступает в атмосферу и создает метеорные потоки.

Активные струи на комете Хартли 2

Некоторые кометы летят по орбите, проходящей вокруг Солнца. Они известны как периодические кометы. Периодическая комета теряет значительную часть своего материала каждый раз, когда проходит рядом с Солнцем. В конце концов, после того, как весь этот материал теряется, они перестанут становятся активными и бродят по Солнечной системе, как темный каменный шар с пылью. Комета Галлея, вероятно, самый известный пример периодической кометы. Комета меняет свой внешний вид каждые 76 лет.

История комет
Внезапное появление этих загадочных объектов в древности часто рассматривали как плохое предзнаменование и предупреждения стихийных бедствий в будущем. В настоящий момент мы знаем, что большинство комет находятся в плотном облаке, расположенном на краю нашей Солнечной системы. Астрономы называют его Облако Оорта. Они считают, что гравитация от случайного прохождения звезд или других объектов может сбить некоторые из комет из Облака Оорта и отправить их в путешествие во внутреннюю часть Солнечной системы.

Манускрипт с изображением комет у древних китайцев

Кометы могут столкнулся и с Землей. В июне 1908 года, что-то взорвалось высоко в атмосфере над поселком Тунгуски в Сибири. Взрыв имел силу 1000 бомб, сброшенных на Хиросиму и сравнял деревья с землей на сотни миль. Отсутствие каких-либо фрагментов метеорита навело ученых на мысль, что это, возможно, была небольшая комета, которая взорвалась при ударе с атмосферой.

Кометы, возможно, также были ответственны за исчезновение динозавров, и многие астрономы считают, что древние воздействия комет принесло большую часть воды на нашу планету. Хотя существует вероятность, что Земля снова может быть сбита большой кометой в будущем, шансы на то, что это событие произойдет в течение нашей жизни больше, чем один к миллиону.

На данный момент, кометы просто продолжают быть объектами изумления в ночном небе.

Наиболее известные кометы

Комета ISON

Комета ISON была предметом самых скоординированных наблюдений за всю историю изучения комет. В течение года, более десятка космических аппаратов и многочисленные наземные наблюдатели собирали то, что как полагают, было крупнейшим сбором данных о комете.

Известная в каталоге как C/2012 S1, комета ISON начала свое путешествие к внутренней части Солнечной системы около трех миллионов лет назад. Она впервые была замечена в сентябре 2012 года, находясь на расстоянии 585000000 миль. Это было ее самое первое путешествие вокруг Солнца, то есть она была сделана из первозданной материи, возникшей в первые дни формирования Солнечной системы. В отличие от комет, которые уже сделали несколько проходов через внутреннюю Солнечную систему, верхние слои кометы ISON никогда не подвергались нагреву Солнцем. Комета представляла своеобразную капсулу времени, в которой был запечатлен момент формирования нашей Солнечной системы.

Ученые со всего мира начали беспрецедентную кампанию наблюдения, с использованием многих наземных обсерваторий и 16 космических аппаратов (все, кроме четырех успешно изучали комету).

28 ноября 2013 года, ученые наблюдали, как комета ISON была разорвана гравитационными силами Солнца.

Российские астрономы Виталий Невский и Артем Новичонок обнаружили комету с помощью 4-метрового телескопа в Кисловодске, Россия.

ISON носит имя программы обследования ночного неба, которая и открыла ее. ISON - это группа обсерваторий в десяти странах, которые объединены для обнаружения, мониторинга и отслеживания объектов в космосе. Сеть управляется Институтом прикладной математики Российской Академии Наук.

Комета Энке

Комета 2Р/ЭнкеКомета 2Р/Энке – это небольшая комета. Ее ядро ​​имеет размер приблизительно 4,8 км (2,98 миль) в диаметре, что составляет около одной трети от размера объекта, который предположительно привел к гибели динозавров.

Период обращения кометы вокруг Солнца составляет 3,30 лет. Комета Энке имеет самый короткий период обращения среди любой известной кометы в пределах нашей Солнечной системы. Энке в прошлом прошла перигелий (ближайшую точку к Солнцу) в ноябре 2013 года.

Фотография кометы, сделанная телескопом Спитцер

Комета Энке является родительской кометой метеорного потока Тауриды. Тауриды, пик которых в октябре / ноябре каждого года, - это быстрые метеоры (104,607.36 км / ч или 65 000 миль в час), известные своими болидами. Болиды - это метеоры, которые такие же яркие или даже ярче, чем планета Венера (если смотреть в утреннее или вечернее небо с видимой величиной яркости -4). Они могут создавать крупные взрывы света и цветов и существовать дольше, чем средний метеорный поток. Это связано с тем, что болиды происходят из более крупных частиц материала кометы. Часто, этот особый поток болидов возникает во время или около дня Хэллоуина, что делает их известными как Болиды Хэллоуина.

Комета Энке приблизилась к Солнцу в 2013 году в то же время, когда много говорили и представляли комету Айсон, и из-за этого была сфотографирована обоими космическими аппаратами MESSENGER и STEREO.

Комета 2Р/Энке была впервые обнаружена Пьером Ф.А. Мешеном 17 января 1786 года. Другие астрономы находили этот комету в последующих прохождениях, но эти наблюдения не были определены как одна и та же комета, пока Иоганн Франц Энке не вычислил ее орбиту.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя (ей) или по названию обсерватории / телескопа, используемых в открытие. Тем не менее, эта комета не названа в честь ее первооткрывателя. Вместо этого ее назвали в честь Иоганна Франца Энке, который рассчитал орбиту кометы. Буква Р указывает, что 2Р/Энке является периодической кометой. Периодические кометы имеют период обращения менее 200 лет.

Комета D/1993 F2 (Шумейкеров - Леви)

Комета Шумейкеров-Леви 9 была захвачена гравитацией Юпитера, разлетелась, а затем врезалась в гигантскую планету в июле 1994 года.

Когда комета была открыта в 1993 году, она уже была раздроблена на более чем 20 осколков, путешествующих вокруг планеты по двухгодичной орбите. Дальнейшие наблюдения показали, что комета (считается, что была единой кометой в то время) близко подошла к Юпитеру в июле 1992 года и была раздроблена приливными силами в результате мощной силой тяжести планеты. Комета, как полагают, вращалась на орбите Юпитера около десяти лет до своей гибели.

Разрушение кометы на множество частей было редкостью, и наблюдение захваченной на орбите кометы около Юпитера было еще более необычным, но самое большое и редкое открытие было в том, что фрагменты врезались в Юпитер.

У НАСА был космический аппарат, который наблюдал - впервые в истории - столкновение между двумя телами в Солнечной системе.

Орбитальному аппарату Галилей НАСА (тогда еще на пути к Юпитеру) удалось установить прямой вид на части кометы, помеченные от A до W, которые сталкивались с облаками Юпитера. Столкновения начались 16 июля 1994 года и закончились 22 июля 1994 года. Многие наземные обсерватории и орбитальные космические аппараты, включая космический телескоп Хаббла, Улисс и Вояджер 2, также изучили столкновения и их последствия.

След от падения кометы на поверхности Юпитера

«Грузовой поезд» из фрагментов разбился на Юпитере с силой 300 млн. атомных бомб. Они создали огромные струи дыма, которые были от 2000 до 3000 километров (1200 - 1900 миль) высотой, и нагрели атмосферу до очень жарких температур, равных от 30000 до 40000 градусов по Цельсию (53 000 - 71 000 градусов по Фаренгейту). Комета Шумейкеров-Леви 9 оставила темные, кольчатые шрамы, которые в конечном итоге были стерты ветрами Юпитера.

Когда столкновение происходило в реальном времени, это было больше, чем просто шоу. Это дало ученым возможность взглянуть по-новому на Юпитер, комету Шумейкеров-Леви 9 и космические столкновения в целом. Исследователи смогли вывести состав и структуру кометы. Столкновение также оставило пыль, которая находится в верхней части облаков Юпитера. Наблюдая за пылью, распространяющейся по планете, ученые впервые смогли отследить направление высотных ветров на Юпитере. И, сравнивая изменения в магнитосфере с изменениями в атмосфере после удара, ученые смогли изучить соотношение между ними.

Ученые подсчитали, что комета была первоначально около 1,5 - 2 километра (0,9 - 1,2 миль) в ширину. Если объект подобного размера поразил бы Землю, это бы имело разрушительные последствия. Столкновение может отправить пыль и обломки в небо, создавая туман, который бы охладил атмосферу и поглощал солнечный свет, окутывая всю планету темнотой. Если туман будет длиться достаточно долго, жизнь растений умрет - вместе с людьми и животными, которые зависят от них, чтобы выжить.

Такие виды столкновений были более частыми в ранней Солнечной системе. Вероятно, столкновения комет происходили, главным образом потому, что Юпитеру недоставало водорода и гелия.

В настоящее время столкновения такого масштаба, вероятно, происходят только раз в несколько столетий - и представляют реальную угрозу.

Комета Шумейкеров-Леви 9 была обнаружена Каролиной и Юджином Шумейкерами и Дэвидом Леви в изображении, полученном 18 марта 1993 года в 0,4-метровом телескопе Шмидта на горе Паломар.

Комета была названа в честь ее первооткрывателей. Комета Шумейкеров-Леви 9 была девятой короткопериодической кометой, открытой Юджином и Каролиной Шумейкерами и Дэвидом Леви.

Комета Темпеля

Комета 9P/ТемпеляКомета 9P/Темпеля вращается вокруг Солнца в поясе астероидов, расположенном между орбитами Марса и Юпитера. В последний раз комета прошла свой перигелий (ближайшая к Солнцу точка) в 2011 году и вернется снова в 2016 году.

Комета 9P/Темпеля относится к семейству комет Юпитера. Кометы семейства Юпитера – это кометы, у которых орбитальный период составляет менее 20 лет и орбиты проходят рядом с газовым гигантом. Комете 9P/Темпеля требуется 5,56 лет, чтобы совершить один полный период вокруг Солнца. Однако орбита кометы постепенно меняется с течением времени. Когда комету Темпеля впервые обнаружили, ее орбитальный период составлял 5,68 года.

Комета Темпеля – небольшая комета. Ее ядро имеет около 6 км (3,73 миль) в диаметре, что предположительно составляет половину размера объекта, падение которого привело к гибели динозавров.

Было отправлено две миссии для изучения этой кометы: Deep Impact в 2005 году и Stardust в 2011 году.

Возможный след столкновения на поверхности кометы Темпеля

Deep Impact направила ударный снаряд на поверхность кометы, став первым космическим аппаратом, способным извлечь материал с поверхности кометы. В результате столкновения выделилось относительно мало воды и много пыли. Это говорит о том, что комета - далеко не «глыба льда». Результат воздействия ударного снаряда было позже запечатлено космическим аппаратом Stardust.

Комета 9P/Темпеля была обнаружена Эрнстом Вильгельмом Леберехтом Темпелем (более известном как Вильгельм Темпель) 3 апреля 1867 года.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Поскольку Вильгельм Темпель обнаружил эту комету, она названа в его честь. Буква «Р» означает, что комета 9P/Темпеля является короткопериодической кометой. Короткопериодические кометы имею орбитальный период меньше 200 лет.

Комета Борелли

Комета 19P/БореллиПохожее на куриную ножку, небольшое ядро кометы 19P/Борелли имеет около 4,8 км (2,98 миль) в диаметре, что составляет около трети размера объекта, падение которого привело к гибели динозавров.

Комета Борелли вращается вокруг Солнца в поясе астероидов и является членом семейства комет Юпитера. Кометы семейства Юпитера – это кометы, у которых орбитальный период составляет менее 20 лет и орбиты проходят рядом с газовым гигантом. Ей требуется около 6,85 лет для того, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. Свой последний перигелий (ближайшая к Солнцу точка) комета прошла в 2008 году и вернется снова в 2015 году.

Космический аппарат Deep Space 1 пролетел рядом с кометой Борелли 22 сентября 2001 года. Путешествуя со скоростью 16,5 км (10,25 миль) в секунду, Deep Space 1 пролетел на расстоянии 2200 км (1367 миль) выше ядра кометы Борелли. Этот космический корабль сделал лучшее фотографии ядра кометы за все время.

Комета 19P/Борелли была обнаружена Альфонсом Луи Николя Боррелли 28 декабря 1904 в Марселе, Франция.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Альфонс Боррелли обнаружил эту комету и именно поэтому она названа в его честь. Буква «Р» означает, что 19P/Борелли является короткопериодической кометой. Короткопериодические кометы имею орбитальный период меньше 200 лет.

Комета Хейла-Боппа

Комета C/1995 O1 (Хейла-Боппа)Также известная как Великая Комета 1997 года, комета C/1995 O1 (Хейла-Боппа) является довольно большой кометой, размеры ядра которой достигают 60 км (37 миль) в диаметре. Это примерно в пять раз больше предполагаемого объекта, падение которого привело к гибели динозавров. Из-за своих больших размеров, эта комета была видна невооруженным глазом в течение 18 месяцев в 1996 и 1997 годах.

Комете Хейла-Боппа требуется около 2534 лет для того, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. Комета прошла свой последний перигелий (ближайшая к Солнцу точка) 1 апреля 1997 года.

Комета C/1995 O1 (Хейла-Боппа) была обнаружен в 1995 году (23 июля), независимо друг от друга Аланом Хейлом и Томасом Боппем. Комета Хейла-Боппа была открыта на удивительном расстоянии в 7,15 а.е. Один а.е равен примерно 150 млн. км (93 миллиона миль).

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Поскольку Алан Хейл и Томас Бопп обнаружили эту комету, она названа в их честь. Буква «С» означает. Что комета C/1995 O1 (Хейла-Боппа) является долгопериодической кометой.

Комета Вильда

Комета 81P/Вильда81P/Вильда (Вильд 2) представляет собой небольшую комету с формой сплющенного шара и размером около 1,65 х 2 х 2,75 км (1,03 х 1,24 х 1,71 миль). Ее период обращения вокруг Солнца - 6,41 лет. Комета Вильда последний раз прошла перигелий (ближайшую точку к Солнцу) в 2010 году и вернется снова в 2016 году.

Комета Вильда известна как новая периодическая комета. Комета вращается вокруг Солнца между Марсом и Юпитером, но она не всегда путешествовала по такому пути орбиты. Первоначально орбита этой кометы проходила между Ураном и Юпитером. 10 сентября 1974 года гравитационные взаимодействия между этой кометой и планетой Юпитером изменило орбиту кометы в новую форму. Пауль Вильд обнаружил эту комету во время ее первого вращения вокруг Солнца на новой орбите.

Анимимированное изображение кометы

Так как Вильда является новой кометой (у нее не было столько орбит вокруг Солнца на близком расстоянии), это идеальный образец для открытия чего-то нового о ранней Солнечной системе.

НАСА использовали эту особую комету, когда в 2004 году они назначили миссию Стардаст лететь к ней и собрать частицы комы – первый сбор такого рода внеземных материалов дальше орбиты Луны. Эти образцы были собраны в аэрогелевый коллектор, когда аппарат пролетал в 236 км (147 миль) от кометы. Образцы затем были возвращены на Землю в капсуле, подобной Аполлону, в 2006 году. В тех образцах ученые обнаружили глицин: фундаментальный строительный блок жизни.

Кометы, как правило, называются по имени их первооткрывателя (ей) или по названию обсерватории / телескопа, используемых в открытии. Поскольку Пауль Вильд обнаружил эту комету, ее назвали в его честь. Буква "Р" означает, что 81P/Вильда (Вильд 2) является "периодической" кометой. Периодические кометы имеют период обращения менее 200 лет.

Комета Чурюмова-Герасименко

Комета 67P / Чурюмова-Герасименко может попасть в историю как первая комета, на которую приземлятся роботы с Земли и которые будут сопровождать ее на всей орбите. Космический аппарат Розетта, носящий посадочный модуль Фила, планирует сближение с этой кометой в августе 2014 года, чтобы сопроводить ее на своем пути к внутренней Солнечной системе и обратно. Розетта является миссией Европейского космического агентства (ЕКА), которого НАСА обеспечивает основными инструментами и поддержкой.

Комета Чурюмова-Герасименко делает петлю вокруг Солнца по орбите, пересекающей орбиты Юпитера и Марса, приближаясь, но, не выходя на орбиту Земли. Как и большинство комет семейства Юпитера, она, как полагают, выпала с Пояса Койпера, областью за орбитой Нептуна, в результате одного или нескольких столкновений или гравитационных рывков.

Поверхность кометы 67P/Чурюмова-Герасименко крупным планом

Анализ орбитальной эволюции кометы указывает на то, что до середины 19-го века ближайшее расстояние до Солнца составляло 4,0 а.е. (около 373 млн. миль или 600 миллионов километров), что примерно составляет две трети пути от орбиты Марса к Юпитеру. Так как комета слишком далека от тепла Солнца, у нее не вырос ком (оболочка) или хвост, так что комету не видно с Земли.

Но ученые подсчитали, что в 1840 году довольно близкая встреча с Юпитером, должно быть, отправила комету лететь глубже внутрь Солнечной системы, вплоть до приблизительно 3,0 а.е. (около 280 миллионов миль или 450 миллионов километров) от Солнца. Перигелий Чурюмова-Герасименко (ближайшее приближение к Солнцу) находился чуть ближе к Солнцу в течение следующего столетия, а затем Юпитер дал комете другой гравитационный удар в 1959 году. С тех пор перигелий кометы остановился на 1,3 а.е., что составляет около 27 миллионов миль (43 миллиона километров) за пределами земной орбиты.

Размеры кометы 67P/Чурюмова-Герасименко

Ядро кометы считается довольно пористым, что дает ему плотность намного ниже, чем у воды. При нагревании Солнцем комета, как полагают, излучает примерно в два раза больше количества пыли в виде газа. Маленькой деталью, известной о поверхности кометы, является то, что посадочная площадка для Филы не будет выбрана до того, как Розетта не обследует ее с близкого расстояния.

Во время последних визитов в нашу часть Солнечной системы комета была недостаточно яркой, чтобы увидеть с Земли без телескопа. На этот приход мы сможем увидеть фейерверк крупным планом, благодаря глазам наших роботов.

Обнаружена 22 октября 1969 в обсерватории Алма-Аты, СССР. Клим Иванович Чурюмов нашел изображение этой кометы при рассмотрении фотопластинки другой кометы (32P/Комас Сола), сделанной Светланой Ивановой Герасименко 11 сентября 1969 года.

67P указывает на то, что это была 67-я открытая периодическая комета. Чурюмов и Герасименко - это имена первооткрывателей.

Комета Сайдинг-Спринг

Комета Макнота Комета C/2013 A1 (Сайдинг-Спринг) направляется на бреющем полете к Марсу 19 октября 2014 года. Ожидается, что ядро кометы пронесется рядом с планетой на расстоянии в космический волосок, что составляет 84000 миль (135000 км), это примерно одна треть расстояния от Земли до Луны и одна десятая расстояния, на котором любая известная комета пролетала мимо Земли. Это представляет как прекрасную возможность для изучения, так и потенциальную опасность для космических аппаратов в этой области.

Поскольку комета подойдет к Марсу почти лоб в лоб, и так как Марс летит по собственной орбите вокруг Солнца, они пройдут мимо друг друга с огромной скоростью - около 35 миль (56 километров) в секунду. Но комета может иметь настолько большой ком, что Марс может лететь через высокоскоростные частицы пыли и газа в течение нескольких часов. Марсианская атмосфера, вероятно, защитит марсоходы на поверхности, но космический на орбите аппарат будет под массированным обстрелом частиц, движущихся в два или три раза быстрее, чем метеориты, удары которых космический аппарат обычно выдерживает.

Космический аппарат НАСА передал на Землю первые фотографии кометы Сайдинг-Спринг

«Наши планы по использованию космического аппарата на Марсе, чтобы наблюдать за кометой Макнота, будут скоординированы с планами, как орбитальные аппараты смогут находиться в стороне от потока и в случае необходимости будут защищены», - сказал Рич Журек, главный ученый программы по изучению Марса в Лаборатории реактивного движения НАСА.

Один из способов защиты орбитальных аппаратов заключается в позиционировании их позади Марса во время самых рискованных неожиданных встречах. Другой способ заключается в том, что космический аппарат «уворачивается» от кометы, стремясь оградить наиболее уязвимое оборудование. Но такие маневры могут вызвать изменения ориентации солнечных батарей или антенн таким образом, что это станет препятствием способности аппаратов генерировать питание и иметь связь с Землей. «Эти изменения потребуют огромное количество испытаний», - сказал Сорен Мэдсен, главный инженер программы изучения Марса в Лаборатории реактивного движения. «Очень много приготовлений нужно сделать сейчас, чтобы подготовить себя к случаю, если в мае мы узнаем, что демонстрационный полет будет рискованным».

Комета Сайдинг-Спринг выпала из Облака Оорта - огромной сферической области долгопериодических комет, которая огибает Солнечную систему. Чтобы получить представление о том, как далеко это, рассмотрим такую ​​ситуацию: Вояджер-1, который путешествует в космосе с 1977 года, находится гораздо дальше, чем любая из планет, и даже вышел из гелиосферы, огромного пузыря магнетизма и ионизованного газа, излучающего Солнцем. Но кораблю потребуется еще 300 лет, чтобы достичь внутреннего «края» Облака Оорта, и на его текущей скорости в миллион миль в день нужно еще около 30000 лет, чтобы закончить проходить через облако.

Время от времени некоторое гравитационное воздействие – возможно от прохождения мимо звезды - подталкивает комету освободиться от своего невероятно огромного и далекого хранилища, и она упадет на Солнце. Это то, что должно было произойти с кометой Макнота несколько миллионов лет назад. Все это время падение было направлено к внутренней части Солнечной системы, и оно дает нам только один шанс в его изучении. По имеющимся оценкам ее следующий визит будет примерно через 740 тысяч лет.

«С» указывает на то, что комета не является периодической. 2013 А1 показывает, что она была первой кометой, открытой в первой половине января 2013 года. Сайдинг-Спринг - это название обсерватории, где она была обнаружена.

Комета Джакобини-Циннера

Комета 21P / Джакобини-Циннера – это небольшая комета с диаметром 2 км (1,24 мили). Период обращения вокруг Солнца составляет 6,6 года. В последний раз комета Джакобини - Циннера прошла перигелий (ближайшая точка к Солнцу) 11 февраля 2012 года. Следующее прохождение перигелия будет в 2018 году.

Каждый раз, когда комета Джакобини - Циннера возвращается к внутренней Солнечной системе, ее ядро ​​распыляет лед и камни в космос. Этот поток обломков приводит к ежегодному метеоритному дождю: дракониды, которые проходят каждый год в начале октября. Дракониды излучаются из северного созвездия Дракона. В течении многих лет поток слаб, и в этот период видно очень мало метеоритов. Тем не менее, периодически в записях имеются упоминания о метеорных бурях драконид (иногда называемые джакобинидами). Метеорный шторм наблюдается, когда тысяча или более метеоров видны в течение часа на месте наблюдателя. Во время своего пика в 1933 году, 500 метеоров драконида были замечены в течение минуты в Европе. 1946 был также неплохим годом для драконид, в США в течение одной минуты были замечены около 50 -100 метеоров.

Кома и ядро кометы 21P/Джакобини-Циннера

В 1985 году (11 сентября) повторно определенная миссия, названная ICE (Международный кометный исследователь, формально - Международный исследователь Солнца и Земли -3, ), была назначена для сбора данных этой кометы. ICE был первым космическим аппаратом, который летел за кометой. ICE позже присоединился к знаменитой «армаде» космических аппаратов, отправленных к комете Галлея в 1986 году. Еще одна миссия, названная Sakigaki, из Японии, была назначена на полет за этой кометой в 1998 году. К сожалению, космическому аппарату не хватало топлива, чтобы достичь кометы.

Комета Джакобини - Циннера была обнаружена 20 декабря 1900 Мишелем Джакобини в обсерватории Ниццы во Франции. Сведения об этой комете были позднее восстановлены Эрнстом Циннером в ​​1913 (23 октября).

Кометы, как правило, называются по имени их первооткрывателя (ей) или по названию обсерватории / телескопа, используемых в открытие. Так как Мишель Джакобини и Эрнст Циннер обнаружили и восстановили эту комету, она названа в честь них. Буква "Р" означает, что комета Джакобини - Циннера является "периодической" кометой. Периодические кометы имеют период обращения менее 200 лет.

Комета Тэтчер

Комета C/1861 G1 (Тэтчер)Комете C/1861 G1 (Тэтчер) требуется 415,5 года, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. Комета Тэтчер прошла свой последний перигелий (ближайшая к Солнцу точка) в 1861 году. Комета Тэтчер является долгопериодической кометой. Долгопериодические кометы имеют орбитальный период более 200 лет.

Когда комета проходят вокруг Солнца, пыль, которую они излучают, распространяется в пыльный след. Каждый год, когда Земля проходит через этот след кометы, космический мусор сталкивается с нашей атмосферой, где он распадается и создает огненные красочные полосы в небе.

Куски космического мусора, исходящие из кометы Тэтчер и взаимодействующие с нашей атмосферой, создают метеорный поток Лириды. Этот ежегодный метеорный поток происходит каждый апрель. Лириды являются одними из старейших известных метеорных потоков. Первый задокументированный метеорный поток лириды восходит к 687 г. до н.э.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Так как А. Е. Тэтчер обнаружил эту комету, она названа в его честь. Буква "С" означает, что комета Тэтчер является долгопериодической кометой, то есть ее орбитальный период составляет более 200 лет. 1861 год является годом ее открытия. "G" обозначает первую половину апреля, а "1" означает, что Тэтчер была первой кометой, открытой в этом периоде.

Комета Свифта-Туттля

Комета Свифта-Туттля Комете 109Р/Свифта-Туттля требуется 133 года, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. Комета прошла свой последний перигелий (ближайшая к Солнцу точка) в 1992 году и вернется снова в 2125.

Комета Свифта-Туттля считается большой кометой – ее ядро имеет 26 км (16 миль) в поперечнике. (То есть более чем в два раза больше размера предполагаемого объекта, падение которого привело к гибели динозавров.) Куски космического мусора, выбрасываемые из кометы Свифта-Туттля и взаимодействующие с нашей атмосферы, создают популярный метеорный поток Персеиды. Этот ежегодный метеорный поток происходит каждый август и достигает свой пик в середине месяца. Джованни Скиапарелли был первым, кто понял, что источником персеид является эта комета.

Комета Свифта-Туттля была обнаружена в 1862 году независимо друг от друга Льюисом Свифтом и Горацием Туттлем.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Так как Льюис Свифт и Гораций Туттль обнаружили эту комету, она названа в их честь. Буква "Р" означает, что комета Свифта-Туттля является короткопериодической кометой. Короткопериодические кометы имеют орбитальный период менее 200 лет.

Комета Темпеля-Туттля

Комета 55P/Темпеля-Туттля представляет собой небольшую комету, ядро которой составляет 3,6 км (2,24 миль) в поперечнике. Ей требуется 33 года, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. Комета Темпеля-Туттля прошла свой перигелий (ближайшую к Солнцу точку) в 1998 году и вернется снова в 2031 году.

Куски космического мусора, исходящие из кометы, взаимодействуют с нашей атмосферой и создают метеорный поток Леониды. Как правило, это слабый метеорный поток, пик которого приходится на середину ноября. Каждый год Земля проходит через этот мусор, который при взаимодействии с нашей атмосферой распадается и создает огненные красочные полосы на небе.

Комета 55P/Темпеля-Туттля в феврале 1998 года

Каждые 33 лет, или около того, метеорный поток Леониды превращается в настоящий метеорный шторм, в течение которого в атмосфере Земли сгорает, по меньшей мере, 1000 метеоров в час. Астрономы в 1966 году наблюдали захватывающее зрелище: в атмосферу Земли врезались остатки кометы со скоростью тысячи метеоров в минуту во время 15-минутного периода. Последний метеорный шторм Леониды прошел в 2002 году.

Комета Темпеля-Туттля была обнаружена дважды самостоятельно - в 1865 и 1866 году Эрнст Темпелем и Горацием Таттлем соответственно.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Так как Эрнст Темпель и Гораций Туттль обнаружили ее, комета названа в их честь. Буква "Р" означает, что комета Темпеля-Туттля является короткопериодической кометой. Короткопериодические кометы имеют орбитальный период менее 200 лет.

Комета Галлея

Комета 1P/Галлея, пожалуй, является самой известной кометой, за которой наблюдают уже в течении тысячелетий. Впервые комета упоминает Галлеем в гобелене Байе, в котором рассказывается о битве при Гастингсе в 1066 году.

Комете Галлея требуется около 76 лет, чтобы совершить один полный оборот вокруг Солнца. В последний раз комета была замечена с Земли 1986 году. В том же году, международная армада космических аппаратов сошлись на кометы, чтобы собрать как можно больше данных о ней.

Комета Галлея в 1986 году

Комета не прилетит внутрь Солнечной системы раньше 2061 года. Каждый раз, когда комета Галлея возвращается к внутренней Солнечной системе, ее ядро распыляет лед и камень в космос. Этот поток мусора приводит к двум слабым метеорным потокам: эта-Аквариды в мае и Ориониды в октябре.

Размеры кометы Галлея: 16 х 8 х 8 км (10 х 5 х 5 миль). Это один из самых мрачных объектов в Солнечной системе. Комета имеет альбедо 0,03, что означает, что она отражает только 3% света, который падает на нее.

Первые наблюдения кометы Галлея теряются во времени, более 2200 лет назад. Тем не менее, в 1705 году, Эдмонд Галлей изучал орбиты ранее наблюдаемых комет и отметил некоторые, которые, как, оказалось, появлялись вновь и вновь каждые 75-76 лет. На основании сходства орбит, он предложил, что это была на самом деле и та же комета, и правильно предсказал следующее возвращение в 1758 году.

Кометы, как правило, названы по имени их первооткрывателя или именем обсерватории/телескопа, используемого в открытие. Эдмонд Галлей правильно предсказал возвращение этой кометы – первое в своем роде предсказание и именно поэтому комета названа в его. Буква "Р" означает, что комета Галлея является коротклпериодической кометой. Короткопериодические кометы имеют орбитальный период менее 200 лет.

Комета С/2013 US10 (Каталина)

Комета С / 2013 US10 (Каталина) является кометой из Облака Оорта, открытая 31 октября 2013 в обсерватории Catalina Sky Survey с видимой звездной величиной 19, используя 0,68-метровый (27 дюймовый) телескоп Шмидта-Кассегрена. По состоянию на сентябрь 2015 года комета обладает видимой звездной величиной 6.

При обнаружении Каталины 31 октября 2013 года при предварительном определении ее орбиты были использованы наблюдения другого объекта, сделанные 12 сентября 2013 года, что дало неправильный результат, предполагающий орбитальный период кометы, равный всего 6 годам. Но 6 ноября 2013 года при более длительном наблюдении дуги от 14 августа до 4 ноября стало очевидно, что первый результат 12 сентября был получен на другом объекте.

К началу мая 2015 года комета имела видимую звездную величину 12 и имела удаление 60 градусов от Солнца, поскольку она передвинулась дальше в южном полушарии. Комета пришла к солнечному соединению 6 ноября 2015 года, когда она имела звездную величину около 6. Комета подошла к перигелию (ближайшее приближение к Солнцу) 15 ноября 2015 года на расстоянии 0,82 а.е. от Солнца и имела скорость 46,4 км / с (104,000 миль в час) по отношению к Солнцу, что немного больше, чем скорость удаления Солнца на таком расстоянии. Комета Каталина пересекла небесный экватор 17 декабря 2015 года и стала объектом северной полусферы. 17 января 2016 года комета пройдет в 0,72 астрономической единицы (108,000,000 км; 67,000,000 миль) от Земли и должна иметь звездную величину 6, и находится в созвездии Большой Медведицы.

Объект С / 2013 US10 является динамически новым. Он пришел из Облака Оорта из слабосвязанной хаотической орбиты, которая может легко возмущаться галактическими приливами и попутными звездами. Перед входом в планетарную область (в районе 1950 года), комета С / 2013 US10 (Каталина) имела орбитальный период в несколько миллионов лет. После выхода из планетарной области (в районе 2050 года), она будет на траектории выброса.

Комета Каталина носит имя обсерватории Catalina Sky Survey, которая и открыла её 31 октября 2013 года.

Комета C/2011 L4 (PANSTARRS)

C/2011 L4 (PANSTARRS) – это непериодическая комета, открытая в июне 2011 года. Невооруженным глазом ее смогли заметить только в марте 2013 года, когда она находилась вблизи перигелия.

Ее обнаружили при помощи телескопа Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), расположенного вблизи вершины Халикана на острове Мауи на Гавайях. Комете C/2011 L4 вероятно потребовались миллионы лет, чтобы добраться из облака Оорта. После выхода из планетарной области Солнечной системы, орбитальный период пост-перигелия (эпоха 2050) оценивается примерно в 106000 лет. Созданное из пыли и газа, ядро этой кометы составляет около 1 км (0.62 мили) в диаметре.

Комета C/2011 L4 была на расстоянии в 7.9 а.е. от Солнца и имела блеск в 19 зв. вел., когда ее обнаружили в июне 2011 года. Но уже в начале мая 2012 года она оживилась до 13.5 зв. вел., и это было заметно визуально при использовании большого любительского телескопа с темной стороны. По состоянию на октябрь 2012 года кома (расширение разреженной пылевой атмосферы) составляла около 120000 километров (75000 миль) в диаметре. Без оптической помощи C/2011 L4 была замечена 7 февраля 2013 года и имела 6 зв. вел. Комету PANSTARRS наблюдали с обоих полушарий в первые недели марта, а ближе всего к Земле она прошла 5 марта 2013 года на расстоянии 1.09 а.е. К перигелии (максимальное приближение к Солнцу) она приблизилась 10 марта 2013 года.

Предварительные оценки предсказывали, что C/2011 L4 будет ярче, имея примерно 0 зв. вел. (примерная яркость Альфа Центавры А или Веги). Оценки октября 2012 года предсказывали, что она могла быть ярче, имея -4 зв. вел. (примерно соответствует Венере). В январе 2013 года произошел заметный спад осветления, который дал повод предположить, что она может быть ярче, имея только +1 зв. вел. В феврале кривая блеска показала дальнейшее замедление, предполагая перигелию с +2 зв. вел.

Тем не менее, исследование с использованием вековой кривой света указывает на то, что комета C/2011 L4 испытала «случай торможения», когда находилась на расстоянии 3.6 а.е. от Солнца и имела 5.6 а.е. Скорость роста яркости уменьшился, а звездная величина в перигелии была предсказана как +3.5. Для сравнения, на таком же расстоянии перигелии комета Галлея будет иметь -1.0 зв. вел. В том же исследовании сделали вывод, что C/2011 L4 – очень молодая комета и принадлежит к классу «детских» (то есть те, чей фотометрический возраст меньше 4-х лет кометы).

Изображение кометы Panstarrs, сделанное в Испании

Комета C/2011 L4 достигла перигелия в марте 2013 года, и, согласно оценкам различных наблюдателей со всей планеты, имела фактический пик в +1 зв. вел. Однако ее низкое расположение над горизонтом затрудняет возможность получить определенные данные. Этому способствовали отсутствие подходящих опорных звезд и непроходимость дифференциальных поправок атмосферной экстинкции. По состоянию на середину марта 2013 года из-за яркости сумерек и низкого положения в небе, C/2011 L4 лучше всего было видно в бинокль спустя 40 минут после захода Солнца. 17-18 марта комета была недалеко от звезды Альгениб с 2.8 зв. вел. 22 апреля рядом с Бета Кассиопеи, а 12-14 мая недалеко от Гамма Цефея. Комета C/2011 L4 продолжала двигаться на север до 28 мая.

Комета PANSTARRS носит имя телескопа Pan-STARRS, при помощи которого она была открыта в июне 2011 года.

Комета – это небесный туманный объект с характерным ярким ядром-сгустком и светящимся хвостом. Кометы состоят в основном из замёрзших газов, льда и пыли. Поэтому можно сказать, что комета – это такой огромный грязный снежок, летающий в космосе вокруг Солнца по очень вытянутой орбите.

комета Лавджоя, фото сделано на МКС

Откуда берутся кометы?
Большинство комет прилетает к Солнцу из двух мест – пояса Койпера (пояс астероидов за Нептуном) и облака Оорта. Пояс Койпера – это пояс астероидов за орбитой Нептуна, а облако Оорта – это скопление малых небесных тел на границе Солнечной Системы, которое находится дальше всех планет и пояса Койпера.

Как движутся кометы?
Кометы могут провести миллионы лет где-нибудь очень далеко от Солнца, совершенно не скучая среди своих собратьев в облаке Оорта или поясе Койпера. Но однажды, там, в самом дальнем уголке Солнечной системы, две кометы могут случайно пройти рядом друг с другом или даже столкнуться. Иногда после такой встречи одна из комет может начать двигаться в сторону Солнца.

Гравитационное притяжение Солнца будет только ускорять движение кометы. Когда она подлетит достаточно близко к Солнцу, лёд начнёт таять и испаряться. В этот момент у кометы появится хвост, состоящий из пыли и газов, которые комета оставляет за собой. Грязный снежок начинает таять, превращаясь в прекрасного «небесного головастика», - комету.

Судьба кометы зависит от того, по какой орбите она начнёт своё движение. Как известно, все небесные тела, попавшие в поле притяжения Солнца, могут двигаться либо по окружности (что возможно только теоретически), либо по эллипсу (так двигаются все планеты, их спутники, и т.д.) или по гиперболе или параболе. Представьте себе конус, а затем мысленно отрежьте от него кусок. Если резать конус наобум, наверняка выйдет либо замкнутая фигура - эллипс, либо разомкнутая кривая - гипербола. Для того же, чтобы получилась окружность или парабола, нужно, чтобы плоскость сечения была ориентирована строго определённо. Если комета будет двигаться по эллиптической орбите, то это означает, что однажды она вновь вернётся к Солнцу. Если орбитой кометы станет парабола или гипербола, то притяжение нашей звезды не сможет удержать комету, и человечество увидит её лишь раз. Пролетев мимо Солнца, странница отправится прочь из Солнечной системы, на прощанье помахав нам хвостом.

здесь видно, что в самом конце съёмки комета разваливается на несколько частей

Часто бывает так, что кометы не переживают путешествия к Солнцу. Если масса кометы мала, то она может полностью испариться за один пролёт мимо Солнца. Если вещество кометы слишком рыхлое, то сила гравитации нашей звезды может разорвать комету на части. Подобное случалось не раз. Например, в 1992 году комета Шумейкера-Леви, пролетая мимо Юпитера, развалилась более чем на 20 фрагментов. Юпитеру тогда крепко влетело. Обломки кометы врезались в планету, вызвав сильнейшие атмосферные бури. А совсем недавно (ноябрь 2013) Комета ison не выдержала своего первого пролёта мимо Солнца, и её ядро распалось на несколько осколков.

Сколько у кометы хвостов?
У комет бывает несколько хвостов. Это происходит потому, что кометы состоят не только из замёрзших газов и воды, но и из пыли. При движении к Солнцу комету всё время обдувает солнечный ветер – поток заряженных частиц. Он гораздо сильнее воздействует на лёгкие молекулы газа, чем на тяжёлые пылинки. Из-за этого у кометы появляется два хвоста – один пылевой, другой газовый. Газовые хвост всегда направлен точно от Солнца, пылевой немножко закручивается по траектории движения кометы.

Иногда у комет бывает и больше двух хвостов. Например, у кометы может быть и три хвоста, например, если в какой-то момент из ядра кометы быстро выделится большое количество пылинок, они образуют третий хвост, отдельный от первого пылевого и второго газового.

Что будет, если Земля пролетит сквозь хвост кометы?
А ничего не будет. Хвост кометы – это всего лишь газ и пыль, поэтому если Земля пролетит сквозь хвост кометы, то газ и пыль просто столкнутся с земной атмосферой и либо сгорят, либо растворятся в ней. А вот если комета врежется в Землю, то нам всем может прийтись туго.

Содержание статьи

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).

Иногда кометы разрушаются при сближении с планетами. 24 марта 1993 на обсерватории Маунт-Паломар в Калифорнии астрономы К. и Ю.Шумейкеры совместно с Д.Леви открыли недалеко от Юпитера комету с уже разрушенным ядром. Вычисления показали, что 9 июля 1992 комета Шумейкеров – Леви-9 (это уже девятая открытая ими комета) прошла вблизи Юпитера на расстоянии половины радиуса планеты от ее поверхности и была разорвана его притяжением более чем на 20 частей. До разрушения радиус ее ядра составлял ок. 20 км.

Растянувшись в цепочку, осколки кометы удалились от Юпитера по вытянутой орбите, а затем в июле 1994 вновь приблизились к нему и столкнулись с облачной поверхностью Юпитера.

Происхождение.

Ядра комет – это остатки первичного вещества Солнечной системы, составлявшего протопланетный диск. Поэтому их изучение помогает восстановить картину формирования планет, включая Землю. В принципе некоторые кометы могли бы приходить к нам из межзвездного пространства, но пока ни одна такая комета надежно не выявлена.

Газовый состав.

В табл. 1 перечислены основные газовые составляющие комет в порядке убывания их содержания. Движение газа в хвостах комет показывает, что на него сильно влияют негравитационные силы. Свечение газа возбуждается солнечным излучением.

ОРБИТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Чтобы лучше понять этот раздел, советуем познакомиться со статьями:НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА; КОНИЧЕСКИЕ СЕЧЕНИЯ; ОРБИТА; СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА.

Орбита и скорость.

Движение ядра кометы полностью определяется притяжением Солнца. Форма орбиты кометы, как и любого другого тела в Солнечной системе, зависит от ее скорости и расстояния до Солнца. Средняя скорость тела обратно пропорциональна квадратному корню из его среднего расстояния до Солнца (a ). Если скорость всегда перпендикулярна радиусу-вектору, направленному от Солнца к телу, то орбита круговая, а скорость называют круговой скоростью (v c ) на расстоянии a . Скорость ухода из гравитационного поля Солнца по параболической орбите (v p ) в раз больше круговой скорости на этом расстоянии. Если скорость кометы меньше v p , то она движется вокруг Солнца по эллиптической орбите и никогда не покидает Солнечной системы. Но если скорость превосходит v p , то комета один раз проходит мимо Солнца и навсегда покидает его, двигаясь по гиперболической орбите.

На рисунке показаны эллиптические орбиты двух комет, а также почти круговые орбиты планет и параболическая орбита. На расстоянии, которое отделяет Землю от Солнца, круговая скорость равна 29,8 км/с, а параболическая – 42,2 км/с. Вблизи Земли скорость кометы Энке равна 37,1 км/с, а скорость кометы Галлея – 41,6 км/с; именно поэтому комета Галлея уходит значительно дальше от Солнца, чем комета Энке.

Классификация кометных орбит.

Орбиты у большинства комет эллиптические, поэтому они принадлежат Солнечной системе. Правда, у многих комет это очень вытянутые эллипсы, близкие к параболе; по ним кометы уходят от Солнца очень далеко и надолго. Принято делить эллиптические орбиты комет на два основных типа: короткопериодические и долгопериодические (почти параболические). Пограничным считается орбитальный период в 200 лет.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Почти параболические кометы.

К этому классу относятся многие кометы. Поскольку их периоды обращения составляют миллионы лет, в течение века в окрестности Солнца появляется лишь одна десятитысячная их часть. В 20 в. наблюдалось ок. 250 таких комет; следовательно, всего их миллионы. К тому же далеко не все кометы приближаются к Солнцу настолько, чтобы стать видимыми: если перигелий (ближайшая к Солнцу точка) орбиты кометы лежит за орбитой Юпитера, то заметить ее практически невозможно.

Учитывая это, в 1950 Ян Оорт предположил, что пространство вокруг Солнца на расстоянии 20–100 тыс. а.е. (астрономических единиц: 1 а.е. = 150 млн. км, расстояние от Земли до Солнца) заполнено ядрами комет, численность которых оценивается в 10 12 , а полная масса – в 1–100 масс Земли. Внешняя граница «кометного облака» Оорта определяется тем, что на этом расстоянии от Солнца на движение комет существенно влияет притяжение соседних звезд и других массивных объектов (см . ниже ). Звезды перемещаются относительно Солнца, их возмущающее влияние на кометы изменяется, и это приводит к эволюции кометных орбит. Так, случайно комета может оказаться на орбите, проходящей вблизи Солнца, но на следующем обороте ее орбита немного изменится, и комета пройдет вдали от Солнца. Однако вместо нее из облака Оорта в окрестность Солнца будут постоянно попадать «новые» кометы.

Короткопериодические кометы.

При прохождении кометы вблизи Солнца ее ядро нагревается, и льды испаряются, образуя газовые кому и хвост. После нескольких сотен или тысяч таких пролетов в ядре не остается легкоплавких веществ, и оно перестает быть видимым. Для регулярно сближающихся с Солнцем короткопериодических комет это означает, что менее чем за миллион лет их популяция должна стать невидимой. Но мы их наблюдаем, следовательно, постоянно поступает пополнение из «свежих» комет.

Пополнение короткопериодических комет происходит в результате их «захвата» планетами, главным образом Юпитером. Ранее считалось, что захватываются кометы из числа долгопериодических, приходящих из облака Оорта, но теперь полагают, что их источником служит кометный диск, называемый «внутренним облаком Оорта». В принципе представление об облаке Оорта не изменилось, однако расчеты показали, что приливное влияние Галактики и воздействие массивных облаков межзвездного газа должны довольно быстро его разрушать. Необходим источник его пополнения. Таким источником теперь считают внутреннее облако Оорта, значительно более устойчивое к приливному влиянию и содержащее на порядок больше комет, чем предсказанное Оортом внешнее облако. После каждого сближения Солнечной системы с массивным межзвездным облаком кометы из внешнего облака Оорта разлетаются в межзвездное пространство, а им на смену приходят кометы из внутреннего облака.

Переход кометы с почти параболической орбиты на короткопериодическую происходит в том случае, если она догоняет планету сзади. Обычно для захвата кометы на новую орбиту требуется несколько ее проходов через планетную систему. Результирующая орбита кометы, как правило, имеет небольшое наклонение и большой эксцентриситет. Комета движется по ней в прямом направлении, и афелий ее орбиты (наиболее удаленная от Солнца точка) лежит вблизи орбиты захватившей ее планеты. Эти теоретические соображения полностью подтверждаются статистикой кометных орбит.

Негравитационные силы.

Газообразные продукты сублимации оказывают реактивное давление на ядро кометы (подобное отдаче ружья при выстреле), которое приводит к эволюции орбиты. Наиболее активный отток газа происходит с нагретой «послеполуденной» стороны ядра. Поэтому направление силы давления на ядро не совпадает с направлением солнечных лучей и солнечного тяготения. Если осевое вращение ядра и его орбитальное обращение происходят в одном направлении, то давление газа в целом ускоряет движение ядра, приводя к увеличению орбиты. Если же вращение и обращение происходят в противоположных направлениях, то движение кометы тормозится, и орбита сокращается. Если такая комета первоначально была захвачена Юпитером, то через некоторое время ее орбита целиком оказывается в области внутренних планет. Вероятно, именно это случилось с кометой Энке.

Кометы, задевающие Солнце.

Особую группу короткопериодических комет составляют кометы, «задевающие» Солнце. Вероятно, они образовались тысячелетия назад в результате приливного разрушения крупного, не менее 100 км в диаметре, ядра. После первого катастрофического сближения с Солнцем фрагменты ядра совершили ок. 150 оборотов, продолжая распадаться на части. Двенадцать членов этого семейства комет Крейца наблюдались между 1843 и 1984. Возможно, их происхождение связано с большой кометой, которую видел Аристотель в 371 до н.э.

Комета Галлея.

Это самая знаменитая из всех комет. Она наблюдалась 30 раз с 239 до н.э. Названа в честь Э.Галлея, который после появления кометы в 1682 рассчитал ее орбиту и предсказал ее возвращение в 1758. Орбитальный период кометы Галлея – 76 лет; последний раз она появилась в 1986 и в следующий раз будет наблюдаться в 2061. В 1986 ее изучали с близкого расстояния 5 межпланетных зондов – два японских («Сакигаке» и «Суйсей»), два советских («Вега-1» и «Вега-2») и один европейский («Джотто»). Оказалось, что ядро кометы имеет картофелеобразную форму длиной ок. 15 км и шириной ок. 8 км, а его поверхность «чернее угля».Возможно, оно покрыто слоем органических соединений, например полимеризованного формальдегида. Количество пыли вблизи ядра оказалось значительно выше ожидаемого.

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, C 2), 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 H 2 O. Фотодиссоциация разрушает H 2 O 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 (H 2 O + , OH + , CO + , CO 2 +) 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.

У людей, наблюдающих за падающей в небе звездой, может возникнуть вопрос, а что такое комета? Это слово в переводе с греческого означает «длинноволосая». Во время приближения к Солнцу астероид начинает нагреваться и принимает эффективный вид: пыль и газ начинают улетать с поверхности кометы, образуя красивый, яркий хвост.

Появление комет

Появление комет предсказать практически невозможно. Ученые и любители обращают на них внимание с давних времен. Большие небесные тела пролетают у Земли редко, и такое зрелище завораживает и устрашает. В истории есть сведения о таких ярких телах, которые сверкают через облака, затмевая своим свечением даже Луну. Именно с появлением первого такого тела (в 1577 году) началось изучение движения комет. Первые ученые смогли открыть десятки самых разных астероидов: приближение их к орбите Юпитера начинается свечением хвоста, а чем ближе тело к нашей планете, тем ярче оно горит.

Известно, что кометы - такие тела, которые движутся по определенным траекториям. Обычно она имеет вытянутую форму, и характеризуется положением относительно Солнца.

Орбита кометы может быть самой необычной. Время от времени некоторые из них возвращаются к Солнцу. Ученые говорят, что такие кометы - периодические: они пролетают возле планет через определенный промежуток времени.

Кометы

Любое светящиеся тело люди с давних времен называли звездой, а те, за которыми тянулись хвосты, - кометами. Позже астрономы выявили, что кометы - это огромные твердые тела, представляющие крупные ледяные обломки вперемешку с пылью, камнями. Они прилетают из далекого космоса и могут или пролетать мимо, или вращаться вокруг Солнца, периодически показываясь на нашем небе. Известно, что такие кометы движутся по эллиптическим орбитам самого разного размера: некоторые возвращаются раз в двадцать лет, а какие-то появляются раз в сотни лет.

Периодические кометы

Ученые знают немало информации о кометах периодического типа. Для них рассчитаны орбиты и время возвращения. Появление таких тел не является неожиданным. Среди них имеются короткопериодические и долгопериодические.

К короткопериодическим относят кометы, которые можно увидеть на небосводе несколько раз в жизни. Другие же могут не появиться на небе на протяжении столетий. Одной из самых известных короткопериодических комет является комета Галлея. Она показывается у Земли раз в 76 лет. Длина хвоста этого гиганта достигает нескольких миллионов километров. Она пролетает настолько далеко от нас, что кажется полоской на небе. Последний ее визит был зафиксирован в 1986 году.

Падение комет

Ученым известно немало случаев падения астероидов на планеты, причем не только на Землю. В 1992 году гигант Шумейкер-Леви подошел очень близко к Юпитеру и был разорван его гравитацией на многочисленные куски. Осколки растянулись в цепочку, а затем удалились от орбиты планеты. Через два года цепь астероидов вернулась к Юпитеру и упала на него.

По мнению некоторых ученых, если астероид летает в центре солнечной системы, то он будет жить долгие тысячи лет, пока не испарится, пролетая в очередной раз у Солнца.

Комета, астероид, метеорит

Ученые выделили разницу в значении астероидов, комет, метеоритов. Обычные люди этими названиями называют любые тела, увиденные в небе и имеющие хвосты, но это не правильно. С научной точки зрения, астероиды - это огромные каменные глыбы, плавающие в космосе по определенным орбитам.

Кометы похожи на астероиды, но у них больше льда и других элементов. При подлете близко к Солнцу у комет возникает хвост.

Метеориты - это мелкие камни и другой космический мусор, размером меньше килограмма. Обычно их видно в атмосфере в виде падающих звезд.

Известные кометы

Самой яркой кометой двадцатого века стала комета Хейла-Боппа. Ее открыли в 1995 году, а через два года она стала видимой на небе невооруженным глазом. В небесном пространстве ее можно было наблюдать больше года. Это намного дольше, чем сияние других тел.

В 2012 году учеными была обнаружена комета ISON. По прогнозам, она должна была стать самой яркой, но, подойдя к Солнцу, не смогла оправдать ожидания астрономов. Однако ее прозвали в СМИ "кометой века".

Самой знаменитой является комета Галлея. Она сыграла важную роль в истории астрономии, в том числе помогла вывести закон тяготения. Первым ученым, описавшим небесные тела, был Галлилей. Его сведения не раз обрабатывались, вносились изменения, добавлялись новые факты. Однажды Галлей обратил внимание на очень необычную закономерность появления трех небесных тел с промежутком в 76 лет и перемещающиеся почти на одной траектории. Он сделал вывод, что это не три разных тела, а одно. Позже Ньютон использовал его расчеты для построения теории гравитации, которая получила название теории всемирного тяготения. Последний раз комету Галлея видели на небе в 1986 году, а следующее ее появление будет в 2061.

В 2006 году Роберт Макнот открыл одноименное небесное тело. По предположениям, оно не должно было ярко светиться, однако при сближении с Солнцем комета начала быстро набирать яркость. Через год она стала светиться ярче Венеры. Пролетая вблизи Земли, небесное тело устроило настоящее зрелище для землян: ее хвост изогнулся на небе.

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.