к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Кометы

  1. Определения и история открытия комет
  2. Современный этап изучения комет
  3. Орбиты комет
  4. Строение комет
  5. Ядро кометы
  6. Кома кометы
  7. Хвоcты комет
  8. Выродившиеся кометы
  9. Экспедиции к кометам
  10. Происхождение комет
  11. Номенклатура комет
  12. Мир комет
  13. Каталог комет
  14. Литература по кометам

Дискуссии на научном форуме

  1. C/2014 Q2 Lovejoy и др. апериодические кометы
  2. Комета 67Р/Чурюмова-Герасименко
  3. Исследования комет
  4. Гипотеза эруптивности происхождения комет
  5. Гипотеза облака Оорта
  6. Зашита от кометной бомбардировки
  7. Кометы и Земля

Общие определения и история открытия комет

Кометы - (греч., единственное число - kometes, буквально - длинноволосая) - малые тела Солнечной системы с протяжёнными (до сотен млн. км) нестационарными атмосферами. От других малых тел кометы отличаются также физико-химическими и орбитальными характеристиками. С Земли наблюдаются именно атмосферы комет, а не тела, их порождающие, кометные ядра. Физико-химический состав комет - водяной лед с включениями летучих компонент - газов и тугоплавких, включающих горные породы всевозможной природы. Существует два основных типа комет: "короткопериодические", реально - многопроходные, "старые" кометы имеющие эллиптическую орбиту (e < 1) вокруг Солнца, и "долгопериодические", однопроходные, "новые" кометы, имеющие квазипараболическую (e ~= 1) или гиперболическую (e > 1) орбиту, проходящие околосолнечное пространство впервые и часто - в последний раз, уходя по гиперболической траектории в галактическое пространство. Таких комет большинство - более 83%, что подтверждает внесолнечно-системное происхождение комет. Стоит отметить, что из апериодических комет регистрируются лишь те, которые настолько близко подошли к Солнцу, что с их поверхности началась сублимация вещества, благодаря чему их можно разглядеть в телескоп. На 31 июля 2017 года зарегистрировано появление 3464 кометы.

Первыми зафиксировали в хрониках появление комет китайские астрономы (2296 до н. э.). В кон. 16 в. Тихо Браге (Т. Brahe) и его учениками было доказано, что кометы являются самостоятельными космическими телами. В XIX веке прусский астроном и математик Ф. В. Бессель (F. W. Bessel) из Кенигсберга (ныне Калининград) установил сублимационную природу хвостов комет, показав, что кометы имеют два основных типа хвостов: газовые (ионные) и пылевые, которые вследствие различной плотности частиц по-разному взаимодействуют с солнечным излучением и тяготением, а поэтому имеют различную баллистику.

В 1880-е годы основатель астроспектроскопии А.А. Белопольский внес неоценимый вклад в открытие химического состава кометных хвостов путем изучения их спектров.

В конце XIX века Ф. А. Бредихиным на основе формул Ф. В. Бесселя была развита и усовершенствована так называемая механическая теория кометных хвостов.

Современный этап изучения комет

Современный этап изучения комет характеризуется применением радиоастрономических, ИК-, внеатмосферных УФ-наблюдений, а также запусками космич. аппаратов к кометам (Джакобини - Циннера, Галлея, Чурюмова - Герасименко).

Ядра комет представляют собой глыбы льда неправильной формы с размерами от 10 м до 2518-17.jpg30 км, состоящие из загрязнённого льда Н2О. Лёд содержит летучие примеси: ацетонитрил CH3CN, синильную кислоту HCN, сероуглерод CS и другие, преимущественно органические вещества. Существование в ядрах очень летучих N2, CH4, СО и т. п. мало. Кроме льдов присутствует минеральный компонент - окислы кремния и металлов, а также углистые вкрапления. Размеры частиц - от субмикронных (таких частиц большинство) до ~10 см.

С приближением к Солнцу летучие вещества и Н2О сублимируют, унося в атмосферу наиболее лёгкие пылинки. Для каждого гелиоцентрического расстояния r существует значение радиуса (а) частицы аk(r) такое, что при а>аk(r) частица не уносится потоком сублимата, а оседает на поверхности ядра. Поэтому в процессе орбитального движения происходит периодическое запыление поверхности ядра, наибольшее вблизи афелия. Ядра комет, у которых некоторые частицы не уносятся даже в перигелии, подвергаются вековому запылеиию, приводящему к вековому ослаблению блеска.

Температуры кометных ядер зависят от расстояния до Солнца r, состояния вращения ядра (периоды осевого вращения ядер от нескольких часов до неск. суток), положения на поверхности ядра. Для каждого r можно указать три характерные температуры в подсолнечной точке (т. е. там, где лучи Солнца падают по нормали к поверхности): температуру обнажённого льда, внешней поверхности минерального слоя и льда под ним. Например, для r=0,88 а. е. расчёт даёт соответственно 196, 422 и 200 К, что довольно близко к результатам космич. эксперимента "Вега" (1986). Отражательная способность запылённых участков весьма мала, следовательно, запылённые ядра почти черны.

Атмосферы комет состоят из нейтрального газа, плазмы и пыли. Плотность кометной атмосферы зависит от r и расстояния от ядра R. Атмосферы нестационарны и резко неоднородны. Типичное значение концентрации молекул (гл. обр. Н2О) у ледяной поверхности при r=1 а. е. порядка 1013 см-3 и убывает с удалением от ядра по закону R-2 или быстрее. В радиусе нескольких тысяч км происходит распад вышеназванных родительских молекул с образованием наблюдаемых радикалов С2, С3, CN, NH2, NH, ОН, СН, S2, а также ионов СО+ , C02+, CH+ , N2+ и ОН+. Продукты распада затем, в свою очередь, распадаются (приблизительно за сутки) на отдельные атомы и перестают излучать в видимом диапазоне (кроме атома кислорода).

Наибольшей протяжённостью (~108 км) обладает ненаблюдаемая в видимом диапазоне водородная атмосфера, излучающая в основном в линии водорода 2518-18.jpg (1216 А). Видимая плотная часть атмосферы - голова кометы (~105 км) - светится главным образом в полосах молекул С2 и CN, интенсивность остальных эмиссий меньше. На экстремально малых r появляются эмиссионные линии металлов (раньше всего натрия).

Из перечисленных выше ионов наиболее устойчивы СО+ и 2518-19.jpg. Взаимодействуя с солнечным ветром и его магнитным полем, они ускоряются до скоростей порядка 10... 100 км/с, образуя узкий и длинный плазменный хвост, в котором имеют место многие виды плазменных неустойчивостей.

В околоядерных областях кометы наблюдаются нестационарные пылевые выбросы и другие образования. Под действием давления света пыль уносится в сторону, противоположную Солнцу, формируя изогнутый пылевой хвост (лёгкие пылинки сильнее ускоряются и меньше отстают от движения кометы). Кометы сильно отличаются пылесодержанием, поэтому пылевые хвосты наблюдались не у всех комет.

Орбиты комет

Кометы движутся по эллиптическим, параболическим и гиперболическим орбитам, причем эксцентриситет орбиты сильно коррелируется с плотностью и "возрастом" кометы, который есть ни что иное, как время пребывания кометы в околосолнечном пространстве. То есть, чем меньше эксцентриситет, тем старее комета. Уменьшение эксцентриситета со временем определяется двумя факторами: тормозящей сублимацией газов в сторону Солнца и вязкостью эфирной среды.

Существуют периодические кометы, общее свойство которых - группировка афелиевв районах орбит планет-гигантов, т. е. разделение комет на семейства Юпитера, Сатурна и т. д. Орбиты комет эволюционируют под действием гравитационных полей планет и негравитационных сил (вызванных реактивным действием сублимата). Однократно появляющиеся кометы имеют гиперболическую траекторию, что показывает их галактическое происхождение.

Строение комет

Комета состоит из:

  1. ядра,
  2. комы,
  3. хвоста (хвостов).

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.

Ядра комет – это остатки первичного вещества Солнечной системы, составлявшего протопланетный диск. Поэтому их изучение помогает восстановить картину формирования планет, включая Землю. Первоначально кометы приходят к нам из межзвездного пространства, где формируются за счет интенсивной аккреции в галактических рукавах.

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.

    Кометы движутся по вытянутым эллиптическим орбитам. Обратите внимание на два различных хвоста. Это пылевой хвост и плазменный хвост (или газовый)

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).

ГАЗОВЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ КОМЕТЫ
    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.
Атомы
Молекулы
Ионы
Н
Н2O
H2O+
О
С2
H3O+
С
С3
OH+
S
CN
CO+
Na
СН
CO2+
Fe
СО
CH+
Co
HCN
CN+
Ni
СР3CN
 
 
HCO
 

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.

Ядро кометы

Ядро кометы - твёрдая часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса. Ядра комет на данный момент недоступны телескопическим наблюдениям, поскольку скрыты непрерывно образующейся светящейся материей.

По наиболее распространённой модели Уиппла ядро - смесь льдов с вкраплением частиц метеорного вещества (теория «грязного снежка»). При таком строении слои замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере нагревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет.

Согласно исследованиям, проведённым с помощью запущенной в 2005 году американской автоматической станции Deep Impact, ядро состоит из очень рыхлого материала и представляет собой ком пыли с порами, занимающими 80% его объёма.

Ядра комет состоят изо льда с добавлением космической пыли и замороженных летучих соединений: монооксида и диоксида углерода, метана, аммиака.

Ядро кометы 103P/Hartley, снятое 4 ноября 2010 года КА EPOXI

Ядро имеет довольно низкое альбедо, около 4%. Согласно основной гипотезе, это объясняется наличием пылевой матрицы, образующейся при испарении льда, и накоплении пылевых частиц на поверхности, подобно тому, как нарастает слой поверхностной морены при отступании ледников на Земле. Исследование кометы Галлея зондом «Джотто» выявило, что она отражает только 4% от падающего на неё света, а «Deep Space 1» измерил альбедо кометы Борелли, которое составило только 2,5-3,0%. Также существуют предположения, что поверхность покрыта не пылевой матрицей, а матрицей из сложных органических соединений, тёмных, как дёготь или битум. Гипотетически, на некоторых кометах с течением времени активность может сойти на нет, с прекращением сублимации.

На настоящий момент мало комет, ядра которых наблюдались непосредственно. Использование космических аппаратов позволило исследовать их кому и ядра непосредственно, и получить крупноплановые снимки.

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).

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 кометы

Пылинки и газ из нейтральных молекул 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.

Кома светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли. Кома вместе с ядром составляет голову кометы. Чаще всего кома состоит из трёх основных частей:

- Внутренняя кома (молекулярная, химическая и фотохимическая). Здесь происходят наиболее интенсивные физико-химически процессы.

- Видимая кома (кома радикалов).

- Ультрафиолетовая кома (атомная).

Снимок кометы C/2001 Q4 (NEAT)

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 водородную корону, видимый размер которой часто превосходит солнечный диск.

Хвоcты комет

Хвост кометы - вытянутый шлейф из пыли и газа кометного вещества, образующийся при приближении кометы к Солнцу и видимый благодаря рассеянию на нём солнечного света. Обычно направлен от Солнца.

При приближении кометы к Солнцу с поверхности её ядра начинают сублимироваться летучие вещества с малой температурой кипения, такие как вода, моноксид, оксид углерода, метан, азот и, возможно, другие замёрзшие газы. Этот процесс и приводит к образованию комы. Испарение этого грязного льда высвобождает пылевые частицы, которые относятся газом от ядра. Молекулы газов в коме поглощают солнечный свет и переизлучают его затем на разных длинах волн (это явление называется флуоресценцией), а пылевые частицы рассеивают солнечный свет в различных направлениях без изменения длины волны. Оба эти процесса приводят к тому, что кома становится видимой для стороннего наблюдателя.

Несмотря на то, что в хвосте и коме сосредоточено менее одной миллионной доли массы кометы, почти 99,9% свечения, наблюдаемого нами при прохождении кометы по небу, происходит именно из этих газовых образований. Дело в том, что ядро очень компактно и имеет низкий коэффициент отражения (альбедо).

Хвосты комет различаются длиной и формой. У некоторых комет они тянутся через всё небо. Например, хвост кометы, появившейся в 1944 году, был длиной 20 млн км. А комета C/1680 V1 имела хвост, протянувшийся на 240 млн км. Также были зафиксированы случаи отделения хвоста от кометы (C/2007 N3 (Лулинь)).

Хвосты комет не имеют резких очертаний и практически прозрачны - сквозь них хорошо видны звёзды, - так как образованы из чрезвычайно разрежённого вещества (его плотность гораздо меньше, чем плотность газа, выпущенного из зажигалки). Состав его разнообразен: газ или мельчайшие пылинки, или же смесь того и другого. Состав большинства пылинок схож с астероидным материалом солнечной системы, что выяснилось в результате исследования кометы 81P/Вильда космическим аппаратом «Стардаст». По сути, это «видимое ничто»: человек может наблюдать хвосты комет только потому, что газ и пыль светятся. При этом свечение газа связано с его ионизацией ультрафиолетовыми лучами и потоками частиц, выбрасываемых с солнечной поверхности, а пыль просто рассеивает солнечный свет.

Теорию хвостов и форм комет разработал в конце XIX века русский астроном Фёдор Бредихин. Ему же принадлежит и классификация кометных хвостов, использующаяся в современной астрономии.

Бредихин предложил относить хвосты комет к основным трём типам:

- I тип. Прямые и узкие, направленные прямо от Солнца;

- II тип. Широкие и немного искривлённые, уклоняющиеся от Солнца;

- III тип. Короткие, сильно уклонённые от центрального светила.

Астрономы объясняют столь различные формы кометных хвостов следующим образом. Частицы, из которых состоят кометы, обладают неодинаковым составом и свойствами и по-разному отзываются на солнечное излучение. Таким образом, пути этих частиц в пространстве «расходятся», и хвосты космических путешественниц приобретают разные формы.

Скорость частицы, вылетевшей из ядра кометы складывается из скорости, приобретённой в результате действия Солнца - она направлена от Солнца к частице, и скорости движения кометы, вектор которой касателен к её орбите, поэтому частицы, вылетевшие к определённому моменту, в общем случае расположатся не на прямой линии, а на кривой, называемой синдинамой. Синдинама и будет представлять собой положение хвоста кометы в этот момент времени. При отдельных резких выбросах частицы образуют отрезки или линии на синдинаме под углом к ней, называемые синхронами. Насколько хвост кометы будет отличаться от направления от Солнца к комете, зависит от массы частиц и действия Солнца.

Комета Холмса (17P/Holmes) в 2007 году, справа виден голубой ионный хвост

Действие солнечного излучения на кому приводит к образованию хвоста кометы. Но и здесь пыль и газ ведут себя по-разному. Ультрафиолетовое излучение солнца ионизирует часть молекул газов, и давление солнечного ветра, представляющего собой поток испускаемых Солнцем заряженных частиц, толкает ионы, вытягивая кому в длинный хвост, который может иметь протяжённость более чем 100 миллионов километров. Изменения в потоке солнечного ветра могут приводить к наблюдаемым быстрым изменениям вида хвоста и даже полному или частичному обрыву. Ионы разгоняются солнечным ветром до скоростей в десятки и сотни километров в секунду, много больших, чем скорость орбитального движения кометы. Поэтому их движение направлено почти точно в направлении от Солнца, как и формируемый ими хвост I типа. Ионные хвосты имеют обусловленное флуоресценцией голубоватое свечение. На кометную пыль солнечный ветер почти не действует, её выталкивает из комы давление солнечного света. Пыль разгоняется светом гораздо слабее чем ионы солнечным ветром, поэтому её движение определяется начальной орбитальной скоростью движения и ускорением под действием давления света. Пыль отстаёт от ионного хвоста и формирует изогнутые в направлении орбиты хвосты II или III типа. Хвосты II типа формируются равномерным потоком пыли с поверхности. Хвосты III типа являются результатом кратковременного выброса большого облака пыли. Вследствие разброса ускорений, приобретаемых пылинками разного размера под действием силы давления света, начальное облако также растягивается в хвост, обычно изогнутый ещё сильнее, чем хвост II типа. Пылевые хвосты светятся рассеянным красноватым светом.

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 около 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.

Антихвост кометы - термин, который используется в астрономии для описания одного из трёх видов хвостов, которые появляются у кометы при её приближении к Солнцу. Особенность этого хвоста заключается в том, что в отличие от двух других хвостов, пылевого и газового, он направлен в сторону Солнца, а не от него, поэтому он геометрически противоположен другим хвостам. Антихвост состоит из крупных частиц пыли, которые, в силу своей массы и размера, слабо подвержены влиянию солнечного ветра и, как правило, остаются в плоскости орбиты кометы, в конечном итоге, принимая форму диска. Из-за довольно малой концентрации частиц пыли увидеть этот диск в обычных условиях практически невозможно. Поэтому его можно зафиксировать только с ребра, когда он достаточно ярок для наблюдения. Это становится возможным в короткий промежуток времени, когда Земля пересекает плоскость орбиты кометы. В результате диск становится виден в форме небольшого хвоста, направленного в сторону от Солнца. Поскольку частицы пыли принимают форму диска, то вполне естественно, что антихвост существует не только впереди, но и позади, и по бокам кометы. Но по бокам кометы он не виден из-за кометного ядра, а позади - теряется за более плотными и яркими пылевым и газовым хвостами.

Большинство проходящих комет слишком малы, чтобы у них можно было различить антихвост, но есть и достаточно крупные для этого кометы, например, комета C/1995 O1 (Хейла - Боппа) в 1997.

Выродившиеся кометы

Выродившаяся, спящая комета, кометный астероид - это комета, которая потеряла большую часть своих летучих веществ и поэтому при приближении к Солнцу уже не образующая хвост или кому. Все летучие вещества уже испарились с ядра кометы, а оставшиеся породы состоят в основном из относительно тяжёлых нелетучих элементов, сходных с теми, которые распространены на поверхности астероидов. Вымершие кометы представляют собой небольшие тёмные небесные тела, которые очень трудно обнаружить даже в самые сильные телескопы.

Чтобы комета превратилась в вымершую, ей совсем не обязательно терять все свои летучие вещества: достаточно лишь, чтобы они оказались запечатанными под слоем осадочных нелетучих соединений. Такие слои могут образовываться, если в составе поверхности кометы есть нелетучие соединения. Когда газы и другие летучие вещества испаряются, нелетучие соединения осаждаются вниз и, накапливаясь, образуют корку толщиной в несколько сантиметров, которая, в конце концов, полностью перекрывает доступ солнечной энергии в глубинные слои. В результате солнечное тепло уже не может пробиться сквозь эту корку и нагреть их до температуры, при которой они начали бы испаряться, - комета превращается в вымершую. Такие типы комет ещё иногда называют скрытыми или спящими. Примером такого тела может являться астероид (14827) Гипнос.

Термин спящая комета также используется для описания неактивных комет, которые могут стать активными, если окажутся достаточно близко к Солнцу. Например, при прохождении перигелия в 2008 году значительно активизировалась кометная активность астероида (52872) Окироя. А астероид (60558) Эхекл, после того как у него было зафиксировано появление комы, получил ещё и кометное обозначение 174P/Echeclus.

Астероид (3552) Дон Кихот (15 m) вблизи перигелия в 2009 году

Когда астероиды и кометы были выделены в два различных класса, долгое время не были сформулированы основные отличия этих классов друг от друга. Разрешить этот вопрос удалось лишь в 2006 году на 26-й генеральной ассамблее в Праге. Основным отличием между астероидом и кометой было признано то, что комета в процессе приближения к Солнцу формирует вокруг себя кому из-за сублимации льда вблизи поверхности под действием солнечного излучения, астероид же комы никогда не образует. В результате некоторые объекты получили сразу два обозначения, поскольку сначала они были классифицированы как астероиды, но потом, при обнаружении у них кометной активности, получили ещё и кометное обозначение. Ещё одно различие состоит в том, что кометы, как правило, имеют более вытянутые орбиты, чем большинство астероидов, - следовательно, «астероиды» с большим эксцентриситетом орбит, скорее всего, являются ядрами вымерших комет. Другой важный показатель - близость орбиты к Солнцу: предполагается, что большинство объектов, движущихся по близким к Солнцу орбитам, также являются вымершими кометами. Примерно 6% всех сближающихся с Землёй астероидов являются вымершими кометами, которые уже полностью истощили свои запасы летучих веществ. Вполне возможно, что все кометы рано или поздно теряют все свои летучие вещества и превращаются в астероиды.

Экспедиции к кометам

Комета Галлея стала первой кометой, исследованной с помощью космических аппаратов. 6 и 9 марта 1986 года «Вега-1» и «Вега-2» прошли на расстоянии 8890 и 8030 км от ядра кометы. Они передали 1500 снимков внутреннего гало и, впервые в истории, фотографии ядра, и провели ряд инструментальных наблюдений. Благодаря их наблюдениям удалось скорректировать орбиту следующего космического аппарата - зонда Европейского космического агентства «Джотто», благодаря чему удалось 14 марта подлететь ещё ближе, на расстояние 605 км. Также свой вклад в изучение кометы внесли и два японских аппарата: «Суйсэй» (пролёт 8 марта, 150 тысяч км) и «Сакигакэ» (10 марта, 7 млн км, использовался для наведения предыдущего аппарата). Все эти 5 космических аппаратов, исследовавших комету Галлея во время её прохода в 1986, получили неофициальное название «Армада Галлея».

- С кометой Борелли 21 сентября 2001 года сблизился космический аппарат «Deep Space 1», получив наилучшие на тот момент снимки ядра кометы.

- Комета Вильда 2 в 2004 году была исследована космическим аппаратом Стардаст. Во время сближения на расстояние до 240 км был выяснен диаметр ядра (5 км), зафиксированы 10 струй газа (джетов), извергающихся с его поверхности.

- Комета Темпеля была основным объектом миссии НАСА «Deep impact». 4 июля 2005 года выпущенный зонд «Импактор» столкнулся с ядром, приведя к выбросу горных пород объёмом около 10 тыс. тонн.

- Комета Хартли была вторым объектом исследования миссии НАСА Deep impact, сближение произошло 4 ноября 2010 до расстояния 700 км. Были замечены мощные джеты, в которых отмечались крупные обломки вещества кометы размером с баскетбольный мяч.

- На орбиту кометы Чурюмова-Герасименко в 2014 году вышел космический аппарат «Розетта», в ноябре 2014 планируется приземление спускаемого модуля на ядро.

Происхождение комет

Еще Иоганн Кеплер указывал на галактическое происхождение комет, выдаваемое гиперболическими траекториями новых комет, то есть комет впервые вошедших в зону притяжения Солнца. Проблема не была решена до работ К. А. Хайдарова, который показал их аккреционное происхождение по преимуществу в рукавах Галактики. Истроически существовали три гипотезы. Первая [Г. В. Ольберс (Н. W. Olbers), А. Дж. У. Камерон (A. G. W. Са-mеrоn)] рассматривает ядра комет, как планетезимали, образовавшиеся на расстояниях 70-150 а. е. в эпоху формирования планетной системы из первичной туманности (см. Солнечная система ).Для трансформации кометных орбит, согласно этой гипотезе, требуется трансплутоновая планета в зоне обращения комет. Вторая гипотеза [Ж. Л. Лагранж (J. L. Lagrange), С. К. Всехсвятский] предполагает вулканич. выброс кометных ядер из спутников планет-гигантов. Третья [П. С. Лаплас (P. S. Laplace), Я. X. Оорт (J. H. Oort)] предполагает захват комет планетами-гигантами после того, как кометные ядра попадают внутрь Солнечной системы из гипотетич. облака комет. (мифического облака Оорта), находящегося на расстоянии ~105 а. е. от Солнца. Это облако согласно гипотезе могло быть образовано гравитационными выбросами ледяных тел из области планет-гигантов во время их формирования, что не соответствует аккреционной теории Канта, показывающей, что формирование комет и планет происходит за триллионы лет.

Номенклатура комет

За минувшие столетия правила именования комет неоднократно меняли и уточняли. До начала XX века большинство комет называлось по году их обнаружения, иногда с дополнительными уточнениями относительно яркости или сезона года, если комет в этом году было несколько. Например, «Большая комета 1680 года», «Большая сентябрьская комета 1882 года», «Дневная комета 1910 года» («Большая январская комета 1910 года»).

После того как Галлей доказал, что кометы 1531, 1607 и 1682 года - это одна и та же комета, и предсказал её возвращение в 1759 году, данная комета стала называться Кометой Галлея. Также, вторая и третья известные периодические кометы получили имена Энке и Биэлы в честь ученых, вычисливших орбиту комет, несмотря на то, что первая комета наблюдалась ещё Мешеном, а вторая - Мессье в XVIII в. Позже, периодические кометы обычно называли в честь их первооткрывателей. Кометы, наблюдавшиеся лишь в одном прохождении перигелия, продолжали называть по году появления.

В начале XX века, когда открытия комет стали частым событием, было выработано соглашение об именовании комет, которое остается актуальным до сих пор. Комета получает имя только после того, как её обнаружат три независимых наблюдателя. В последние годы, множество комет открывается с помощью инструментов, которые обслуживают большие команды ученых. В таких случаях кометы именуются по инструментам. Например, комета C/1983 H1 (IRAS - Араки - Олкока) была независимо открыта спутником IRAS и любителями астрономии Гэнъити Араки (Genichi Araki) и Джорджем Олкоком (George Alcock). В прошлом, если одна группа астрономов открывала несколько комет, к именам добавляли номер (но только для периодических комет), например, кометы Шумейкеров-Леви 1-9. Сейчас рядом инструментов открывается множество комет, что сделало такую систему непрактичной. Вместо этого используют специальную систему обозначения комет.

До 1994 года кометам сначала давали временные обозначения, состоявшие из года их открытия и латинской строчной буквы, которая указывает порядок их открытия в данном году (например, комета 1969i была девятой кометой, открытой в 1969 году). После того, как комета проходила перигелий, её орбита надежно устанавливалась, после чего комета получала постоянное обозначение, состоявшее из года прохождения перигелия и римского числа, указывавшего на порядок прохождения перигелия в данном году. Так комете 1969i было дано постоянное обозначение 1970 II (вторая комета, прошедшая перигелий в 1970 году).

По мере увеличения числа открытых комет эта процедура стала очень неудобной. В 1994 году Международный астрономический союз одобрил новую систему обозначений комет. Сейчас в название кометы входит год открытия, буква, обозначающая половину месяца, в котором произошло открытие, и номер открытия в этой половине месяца. Эта система похожа на ту, которая используется для именования астероидов. Таким образом, четвёртая комета, открытая во второй половине февраля 2006 года получает обозначение 2006 D4. Перед обозначением кометы ставят префикс, указывающий на природу кометы. Используются следующие префиксы:

P/ - короткопериодическая комета (то есть комета, чей период меньше 200 лет, или которая наблюдалась в двух или более прохождениях перигелия);
C/ - долгопериодическая комета;
X/ - комета, достоверную орбиту для которой не удалось вычислить (обычно для исторических комет);
D/ - кометы разрушились или были потеряны;
A/ - объекты, которые были ошибочно приняты за кометы, но реально оказавшиеся астероидами.

Например, комета Хейла - Боппа получила обозначение C/1995 O1. Обычно после второго замеченного прохождения перигелия периодические кометы получают порядковый номер. Так, комета Галлея впервые была обнаружена в 1682 году. Её обозначение в том появлении по современной системе - 1P/1682 Q1. Кометы, которые впервые были обнаружены как астероиды, сохраняют буквенное обозначение. Например, P/2004 EW38 (Catalina-LINEAR).

Литература по кометам

  1. Добровольский О. В. Кометы, М., 1966;
  2. Шульман Л. М. Динамика кометных атмосфер, К., 1972:
  3. "Письма в Астрономии, журнал", 1986, т. 16, № 8-9; "Nature", 1986, v. 321, №6067, р. 259.
  4. Хайдаров К. А. Происхождение Солнца и планет. - BRI, Алматы, 2004
  5. Хайдаров К. А. Звездная эволюция. - BRI, Алматы, 2007
  6. Хайдаров К. А. Галактическая эволюция. - BRI, Алматы, 2008
к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что любой разумный человек скажет, что не может быть улыбки без кота и дыма без огня, что-то там, в космосе, должно быть, теплое, излучающее ЭМ-волны, соответствующее температуре 2.7ºК. Действительно, наблюдаемое космическое микроволновое излучение (CMB) есть тепловое излучение частиц эфира, имеющих температуру 2.7ºK. Еще в начале ХХ века великие химики и физики Д. И. Менделеев и Вальтер Нернст предсказали, что такое излучение (температура) должно обнаруживаться в космосе. В 1933 году проф. Эрих Регенер из Штуттгарта с помощью стратосферных зондов измерил эту температуру. Его измерения дали 2.8ºK - практически точное современное значение. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution