Что такое комета? Описание, состав, происхождение, фото и видео

Происхождение

Кометы являются остатками образования планет. Предполагается, что они прилетают из облака Оорта – области за поясом Койпера, достигающего межзвездного пространства до 40-150 тыс. а.е. Миллиарды этих космических тел или только их ядра могут там находиться. Из-за гравитационных возмущений звезд ядра иногда выбрасываются внутрь Солнечной системы.

Из-за испарения под влиянием Солнца с поверхности, кометы теряют массу, чем ближе к звезде – тем сильнее. Средняя продолжительность жизни типичного объекта составляет около 100 циклов, пока он окончательно не распадется. Некоторые метеорные потоки можно считать распадающимися «хвостатыми звездами».

Движение комет по орбите

К. дви­жут­ся по ор­би­там с боль­шим экс­цен­три­си­те­том и на­кло­не­ни­ем к плос­ко­сти эк­ли­п­ти­ки. Дви­же­ние про­ис­хо­дит и в пря­мом (как у пла­нет), и в об­рат­ном направ­лении. К. ис­пы­ты­ва­ют силь­ные при­ливные воз­му­ще­ния при про­хо­ж­де­нии вбли­зи пла­нет, что при­во­дит к су­ще­ст­вен­но­му из­ме­не­нию их ор­бит (и, со­от­вет­ст­вен­но, слож­но­стям про­гно­за дви­же­ний К. и точ­но­го оп­ре­де­ле­ния эфе­ме­рид). Вслед­ст­вие этих из­ме­не­ний ор­бит мно­гие К. вы­па­да­ют на Солн­це.

Ре­зуль­та­ты вы­чис­ле­ний эле­мен­тов ор­бит К. пуб­ли­ку­ют­ся в спец. ка­та­ло­гах; напр., ка­та­лог, со­став­лен­ный в 1997, со­дер­жит ор­би­ты 936 К., св. 80% ко­то­рых на­блю­да­лось толь­ко один раз. В за­ви­си­мо­сти от по­ло­же­ния на ор­би­те блеск К. из­ме­ня­ет­ся на неск. по­ряд­ков, дос­ти­гая мак­си­му­ма вско­ре по­сле про­хо­ж­де­ния пе­ри­ге­лия и ми­ни­му­ма в афе­лии. Аб­со­лют­ная звёзд­ная ве­ли­чи­на К. в пер­вом при­бли­же­нии об­рат­но про­пор­цио­наль­на R⁴, где R – рас­стоя­ние от Солн­ца. Как пра­ви­ло, ко­рот­ко­пе­рио­дич. К. об­ра­ща­ют­ся во­круг Солн­ца не бо­лее не­сколь­ких со­тен раз. По­это­му вре­мя их жиз­ни ог­ра­ни­че­но и обыч­но не пре­вы­ша­ет 100 тыс. лет.

Ак­тив­ная фа­за су­ще­ст­во­ва­ния К. за­кан­чи­ва­ет­ся, ко­гда ис­чер­пы­ва­ет­ся за­пас ле­ту­чих ве­ществ в яд­ре или по­верх­ность яд­ра К. по­кры­ва­ет­ся оп­лав­лен­ной пы­ле­ле­дя­ной кор­кой, воз­ни­каю­щей вслед­ст­вие мно­го­крат­ных сбли­же­ний К. с Солн­цем. По­сле окон­ча­ния ак­тив­ной фа­зы яд­ро К. по сво­им фи­зич. свой­ст­вам ста­но­вит­ся по­доб­ным ас­те­рои­ду, по­это­му рез­кой гра­ни­цы ме­ж­ду ас­те­рои­да­ми и К. нет. Бо­лее то­го, воз­мо­жен и об­рат­ный эф­фект: ас­те­ро­ид мо­жет на­чать про­яв­лять при­зна­ки ко­мет­ной ак­тив­но­сти при рас­трес­ки­ва­нии его по­верх­но­ст­ной кор­ки по тем или иным при­чи­нам.

Рис. 2. Выпадение на Юпитер фрагментов кометы Шумейкеров – Леви 9 (1994).

Не­ре­гу­ляр­ность ор­бит К. при­во­дит к пло­хо про­гно­зи­руе­мой ве­ро­ят­но­сти их столк­но­ве­ний с пла­не­та­ми, что до­пол­ни­тель­но ус­лож­ня­ет про­бле­му ас­те­ро­ид­но-ко­мет­ной опас­но­сти. Столк­но­ве­ни­ем Зем­ли с ос­кол­ком яд­ра К., воз­мож­но, бы­ло вы­зва­но тун­гус­ское со­бы­тие 1908 (см. Тун­гус­ский ме­тео­рит). В 1994 на­блю­да­лось вы­па­де­ние на Юпи­тер (рис. 2) бо­лее 20 фраг­мен­тов К. Шу­мей­ке­ров – Ле­ви 9 (ра­зо­рван­ной в бли­жай­шей ок­ре­ст­но­сти пла­не­ты при­лив­ны­ми си­ла­ми), что при­ве­ло к ка­та­ст­ро­фич. яв­ле­ни­ям в ат­мо­сфе­ре Юпи­те­ра.

Видео

Направление хвоста комет

Пыль и пар создают два отдельных хвоста, но направлены они обычно примерно в одну сторону. Оба хвоста всегда направлены в сторону от Солнца, но заряженные частицы сильнее реагируют на магнитное поле и солнечный ветер, что делает его направленным точно в обратную сторону от звезды. Частицы пыли меньше подвержены подобному влиянию, поэтому направление пылевого хвоста искривляется в зависимости от орбиты кометы.

Интересный факт: в 2009 году космический зонд НАСА взял образец из кометы Вильда-2 и ученые обнаружили, что он содержит аминокислоту глицин — важнейший элемент для зарождения жизни. Недавнее исследование показало, что на Землю могла упасть комета, принеся до 9 триллионов органических материалов, обеспечив тем самым необходимую энергию и материалы для синтеза более серьезных молекул, впоследствии создавшие жизнь.

История изучения комет

В древности люди, привыкшие любым явлениями придавать мифологический и божественный характер не прошли стороной и странные светящиеся полосы в небе, иногда проскальзывающие в ночи. Некоторые называли их душами умерших.

Но время шло и ученая мысль развивалась. Первым, кто заявил, что кометы это светящийся газ, был Аристотель. За ним уже Сенека предположил, что эти загадочные небесные объекты имеют свои орбиты.

Кометы движутся по орбите, поэтому возвращаются вновь и вновь в поле зрения астрономов. Выдвигались теории о вытянутых эллиптических орбитах, но эти теории не находили всеобщего признания и подтверждения вплоть до 18 века. Первая же такая гипотеза была выдвинута немецким ученым Георгом Дерффелем в 1681 году. Исаак Ньютон же спустя всего 6 лет после публикации работы своего предшественника, попробовал объяснить ее, представив всему миру свои гениальные законы гравитации. Ньютон также заявил, что кометы представляют из себя каменистые объекты, содержащие лед, испаряющийся по мере приближения к Солнцу, создавая тем самым хвост.

В 1705 году Эдмунд Галлей изучил все задокументированные появления комет и попытался определить параметры их орбит, используя ньютоновскую физику. Это привело его к теории о том, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов были фактически одним и тем же объектом, который появится через 75 лет после его последнего появления. Галлей стал первым человеком, который смог успешно предсказать возвращение кометы — она появилась, точно согласно его вычислениям, в 1759 году. Тогда же она и получила название — комета Галлея.

Связь же между метеоритными дождями и кометами была доказана в конце 19-го века, когда итальянский астроном Джованни Скиапарелли выдвинул свою гипотезу относительно метеоритного потока Персеид, заметного невооруженным глазом каждый август. Его систематическое появление вызвано тем, что Земля проходит через облако обломков, которые оставила после себя комета Свифта-Таттла. Эта теория позволила ученому миру заключить, что кометы имеют твердую поверхность, которая покрыта слоем льда.

Интересно:   Кольца Юпитера — интересные факты, фото и видео

В 1950-х американский астроном Фред Лоуренс Уиппл предположил, что кометы на самом деле состоят из большего количества льда, чем камня, и содержат замороженную воду, углекислый газ и аммиак. Теория Уиппла была подтверждена наблюдениями космических аппаратов, запущенных во второй половине века.

Интересный факт: на протяжении многих лет кометы интерпретировались как признаки надвигающейся гибели или предвестники удачи. Римский император Нерон думал, что комета предвещает его убийство, и поэтому он убил всех своих живых преемников. Папа Калликст III фактически пытался отлучить от церкви комету Галлея, полагая, что это агент дьявола. Уильям Завоеватель считал комету хорошим предзнаменованием перед его вторжением в Англию в 1066 году.

Характеристики комет

Условно комету можно разделить на три части — ядро, кома, хвост. Всё в кометах абсолютно холодное, а свечение их — лишь отражение солнечного света пылью и свечение ионизированного ультрафиолетом газа.

Ядро

Ядро — самая тяжелая часть этого небесного тела. В нем сосредоточена основная масса кометы. Состав ядра кометы точно изучить довольно нелегко, так как на расстоянии, доступном телескопу, оно постоянно окружено газовой мантией. В связи с этим за основу теории о составе ядра кометы принята теория американского астронома Уипла.

По его теории ядро кометы представляет собой смесь замороженных газов с примесью различной пыли. Поэтому, когда комета приближается к Солнцу и нагревается, газы начинают «таять», образуя хвост. Однако есть и другие предположения о составе ядра.

Одно из них утверждает, что комета имеет рыхлую структуру из пыли с очень большими порами — этакая космическая «губка». «Губка» невероятно хрупка: если взять даже очень большой кусок кометы, то можно с лёгкостью его разорвать просто руками.

Хвост

Хвост кометы — самая ее выразительная часть. Он образуется у кометы с приближением к Солнцу. Хвост представляет собой светящуюся полоску, которая тянется от ядра в противоположную от Солнца сторону, «отдуваемый» солнечным ветром. Состоит он из газов и пыли, которые испаряются с ядра кометы под действием всё того же солнечного ветра. Хвост ярко светится — благодаря ему мы и имеем возможность наблюдать полет этих небесных тел.

Орбиты и семейства

Движение вокруг Солнца осуществляется по сильно вытянутым, эллиптическим орбитам. Идеальными эти орбиты считать нельзя, потому что они испытывают гравитационное влияние планет, рядом с которыми пролетают.

По периодичности обращения вокруг нашего светила, кометы бывают двух классов: коротко- и долгопериодическими. К первому классу относятся объекты, имеющие периодичность менее 200 лет, а ко второму те, что обращаются за больший период. Известно о почти 700-х долгопериодических кометах. У 30-и из них перигелийные расстояния так малы, что их называют «царапающими» Солнце. Около шестой части обнаруженных объектов считаются новыми, поскольку попадали в поле зрения только однажды. Относительно к плоскости эклиптики, кометные орбиты имеют произвольные наклоны. Короткопериодических комет насчитывается больше 200. Их орбиты проходят рядом с плоскостью эклиптики, а сами они состоят в различных кометно-планетных семействах.

• Семейство Юпитера. Это самое большое сообщество, включающее в себя порядка 150 комет. Периодичность их от 3,3 до 20 лет. Чаще всего можно увидеть кометы: Энке, Фая, Темпеля-2, Понса-Виннеке.
• Семейство Сатурна. Это сообщество гораздо скромнее. Оно насчитывает почти 20 комет, среди которых: Тутля, Ван Бисбрука, Неуймина-1, Гейла. Время их обращения вокруг нашего светила от 10 до 20 лет.
• Семейство Урана. Периоды обращения членов этой семьи от 28 до 40 лет. Их несколько, а основные – Кроммелина и Темпеля-Туттля.
• Семейство Нептуна. Члены этого семейства обладают самой большой периодичностью, имеющей значения от 58 до 120 лет. Их около десятка, но выделяются кометы: Галлея, Понса-Брукса, Ольбертса.

Предполагается, что короткопериодические кометы когда-то имели долгий период, но планеты-гиганты оказывали на них гравитационное воздействие. Это явилось причиной изменения орбит и привязки их к орбитам конкретных планет.

Значение комет для космогонии

Про­ис­хо­ж­де­ние К., ве­ро­ят­но, свя­за­но с гра­ви­тац. вы­бро­сом ле­дя­ных тел из об­ласти об­ра­зо­ва­ния пла­нет-ги­ган­тов (см. в ст. Кос­мо­го­ния). По­это­му ис­сле­до­ва­ния К. спо­соб­ст­ву­ют ре­ше­нию фун­дам. про­бле­мы про­ис­хо­ж­де­ния и эво­лю­ции Сол­нечной сис­те­мы. К. пред­став­ля­ют боль­шой на­уч. ин­те­рес пре­ж­де все­го с точ­ки зре­ния кос­мо­хи­мии, по­сколь­ку со­дер­жат пер­вич­ное ве­ще­ст­во, из ко­то­ро­го об­ра­зо­ва­лась Сол­неч­ная сис­те­ма. Счи­та­ет­ся, что К. и наи­бо­лее при­ми­тив­ный класс ас­те­рои­дов (уг­ли­стые хон­д­ри­ты) со­хра­ни­ли в сво­ём со­ста­ве час­ти­цы про­то­планет­но­го об­ла­ка и га­зо­пы­ле­во­го ак­кре­ци­он­но­го дис­ка. В ка­че­ст­ве ре­лик­тов фор­ми­ро­ва­ния пла­нет (пла­не­те­зи­ма­лей) К. пре­тер­пе­ли наи­мень­шие из­ме­не­ния в про­цес­се эво­лю­ции. По­это­му ин­фор­ма­ция о со­ста­ве К. по­зво­ля­ет на­ло­жить дос­та­точ­но стро­гие ог­ра­ни­че­ния на диа­па­зон па­ра­мет­ров, ис­поль­зуе­мых при раз­ра­бот­ке кос­мо­го­нич. мо­де­лей.

В то же вре­мя, по совр. пред­став­ле­ни­ям, са­ми К. мог­ли сыг­рать важ­ную роль в эво­лю­ции Зем­ли и др. пла­нет зем­ной груп­пы в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ка ле­ту­чих эле­мен­тов и их со­еди­не­ний (в пер­вую оче­редь во­ды). Как по­ка­за­ли ре­зуль­таты ма­те­ма­тич. мо­де­ли­ро­ва­ния, за счёт это­го ис­точ­ни­ка Зем­ля мог­ла по­лучить ко­ли­че­ст­во во­ды, со­пос­та­ви­мое с объ­ё­мом её гид­ро­сфе­ры. При­мер­но та­кие же ко­ли­че­ст­ва во­ды мог­ли по­лу­чить Ве­не­ра и Марс, что го­во­рит в поль­зу ги­по­те­зы о су­ще­ст­во­ва­нии на них древ­них океа­нов, по­те­рян­ных в хо­де по­сле­дую­щей эво­лю­ции. К. рас­смат­ри­ва­ют­ся так­же как воз­мож­ные но­си­те­ли пер­вич­ных форм жиз­ни. Про­бле­ма воз­ник­но­ве­ния жиз­ни на пла­не­тах свя­зы­ва­ет­ся, в ча­стно­сти, с транс­пор­том ве­ще­ст­ва внут­ри и вне пре­де­лов Сол­неч­ной сис­те­мы и ми­гра­ци­он­но-столк­но­ви­тель­ны­ми про­цес­са­ми, клю­че­вую роль в ко­то­рых иг­ра­ют ко­меты.

Теги