Комета. Описание небесного тела

Необычный путь комет по небесной сфере, равно как и их странный для небесного светила внешний вид (у комет имеются светящиеся хвосты, простирающиеся иной раз чуть ли не на полнеба!), вызывали особое отношение к ним у людей еще в далеком прошлом.

В представлении, скажем, средневекового человека небо и земля резко противопоставлялись как символы вечного и тленного, совершенного и грешного, высшей гармонии и места скорби, и появления на небе чудовищных хвостатых светил неизбежно расценивались как предвестия грядущих несчастий: войн, эпидемий, голода и других природных и социальных бедствий.

Отголоски этих суеверий встречаются и в наше время. Чаще всего они связаны со стремлением предприимчивых людей поэксплуатировать интерес к сенсациям, в значительной мере обусловленный невежеством.

Лишь в конце XVII —начале XVIII в., во времена Ньютона и Галлея, с помощью точных наблюдений и теоретических работ были получены достоверные данные о движении комет. До этого даже великий «законодатель неба» Иоганн Кеплер, совершенно правильно определивший орбиты планет как эллипсы, почему-то считал, что кометы движутся по прямолинейным путям.

На самом деле оказалось, что орбиты комет тоже эллиптические. В одном из фокусов эллипса находится Солнце. Однако если эллипсы планетных орбит вытянуты очень слабо (орбиты почти круговые), то кометы движутся по сильно вытянутым орбитам. В результате при обращении планеты вокруг Солнца расстояние до него меняется незначительно, а комета на своем пути то очень близко подходит к Солнцу, то удаляется от него на большие расстояния.

В соответствии с законами небесной механики скорость движения велика вблизи Солнца и мала вдали от него, так что значительную часть времени комета проводит на удаленном участке орбиты и потому невидима. Большинство комет уходит от Солнца далеко за пределы орбиты самой удаленной планеты — Плутона.

Рис. Эдмонд Галлей. Ядро кометы Галлея (по изображениям советского КА «Вега» 1986 г.)

Лучшая видимость кометы при ее сближении с Солнцем обусловлена не сокращением расстояния до него и до Земли, а происходящими на ней физическими процессами.

Твердая часть кометы, в которой сосредоточена основная доля ее массы, называется ядром. Это —тело небольшого размера, поперечники кометных ядер не превышают, как правило, нескольких десятков километров. Исследования показали, что ядра комет состоят преимущественно из льдов, и к ним относятся не только водяной лед, но и замерзшие газы —углекислый газ, разные углеводороды. В них вкраплены мелкие песчинки и пылинки тугоплавкого каменистого вещества.

Пока ядро находится в очень холодных внешних областях Солнечной системы, оно неактивно, и обнаружить его очень трудно.

По мере того как комета по своей орбите приближается к Солнцу, ядро нагревается солнечными лучами, газы начинают испаряться и выбрасываются из ядра, увлекая с собой и твердые пылинки. У кометы образуется газовая оболочка — так называемая голова, размеры которой достигают сотен и тысяч километров.

Дальнейшую судьбу выброшенного вещества определяет в основном солнечный ветер — поток высокоскоростных частиц, непрерывно выбрасываемых Солнцем. Взаимодействуя с веществом головы кометы, он заставляет это вещество вытягиваться в сторону, противоположную Солнцу. Так появляется пометный хвост, простирающийся на миллионы километров. Кстати, вытянутость кометных хвостов в сторону, противоположную Солнцу, отмечали еще древние наблюдатели.

Эти протяженные образования хорошо заметны с Земли, хотя содержат ничтожно малое количество вещества: один из астрономов справедливо назвал кометные хвосты «видимым ничто».

В 1910 г. знаменитая комета Галлея оказалась как раз между Солнцем и Землей, так что наша планета прошла сквозь кометный хвост. Никакого отрицательного воздействия на Землю это явление не произвело — вопреки всем апокалиптическим «пророчествам», промелькнувшим в печати.

Рис. Далекая от Солнца комета имеет вид туманного пятна (хвост отсутствует)

Теорию форм кометных хвостов разработал в XIX в. известный русский астроном Федор Александрович Бредихин (1831 — 1904). Введенная им классификация форм используется до сих пор. Бредихин предложил выделять кометные хвосты четырех типов. К хвостам первого типа он отнес тонкие прямолинейные голубоватые хвосты, направленные точно в сторону, противоположную Солнцу.

Оказалось, что они состоят из газов и имеют собственное свечение-результат взаимодействия кометного вещества с частицами солнечного ветра. Хвосты второго типа —беловатые, слегка изогнутые; их спектр повторяет в основном спектр Солнца, следовательно, они лишь отражают солнечный свет. Эти хвосты составлены твердыми пылевыми частицами. Хвосты третьего типа в общем похожи на хвосты второго, но более короткие и сильнее отклонены по направлению от Солнца.

Наконец, бывают «аномальные» хвосты четвертого типа, направленные в сторону Солнца. Входящие в них твердые частицы имеют относительно большую массу, и ни солнечный ветер, ни давление солнечных лучей уже не могут сильно отклонить их от направления, в котором они были выброшены из ядра. Все эти типы хвостов — пылевые. Интересно, что одна и та же комета может одновременно иметь хвосты разных типов.

В дальнейшем солнечный ветер «выметает» за пределы Солнечной системы самые легкие из выброшенных частиц—молекулы газов и мельчайшую пыль. Более тяжелые частицы постепенно «расползаются» вдоль пометной орбиты и образуют метеорный рой. При встрече этого роя с Землей происходит явление метеорного потока, наблюдаемое как большое число «падающих звезд».

Вместе с тем само ядро, теряя вещество в результате выбросов, уменьшается в размерах, дробится, и в конце концов сходит на нет. Для комет, регулярно сближающихся с Солнцем раз в несколько десятилетий, срок жизни пометного ядра не превышает миллиона лет —это очень небольшое время в сравнении с возрастом Солнечной системы.

Первая (неудачная) попытка измерить размер пометного ядра была предпринята в том же 1910 г., когда комета Галлея оказалась точно между Солнцем и Землей. Русский астроном Витольд Карлович Цераский (1849-1925), точно рассчитав движение кометы, попытался разглядеть ядро в виде темного пятнышка на диске Солнца в тот момент, когда комета, Земля и Солнце оказались на одной линии.

При следующем сближении кометы Галлея с Землей, в 1986 г., космические аппараты, запущенные СССР и Европейским космическим агентством, сблизились с ядром и передали на Землю его изображение. Теперь ядро можно было измерить непосредственно. Оказалось, что оно имеет неправильную форму, его наибольший поперечник равен 16 км.

Рис. Комета Икейа-Секи. 1965 г.

Среди комет обнаружили несколько таких, которые движутся по разомкнутым орбитам (гиперболам). Это значит, что после сближения с Солнцем они навсегда покинут Солнечную систему.