Кометы
Комета (от др.-греч.
κομήτης, komḗtēs
— «волосатый, косматый») — небольшое ледяное небесное тело, движущееся по
орбите в Солнечной системе, которое частично испаряется при приближении
к Солнцу, в результате чего возникает диффузная оболочка из пыли и газа,
а также один или несколько хвостов.Первое появление кометы, которое удалось зарегистрировать в хрониках, датируется 2296 годом до н.э. И сделала это женщина, жена императора Яо, у которого появился на свет сын ставший впоследствии императором Та-Ю, основателем династии Хиа. Именно с этого момента и следили за ночным небом китайские астрономы и лишь благодаря им, мы знаем об этой дате. С нее и начинает отсчет история кометной астрономии. Китайцы не только описывали кометы, но и наносили на звездную карту пути комет, что позволило современным астрономам отождествить самые яркие из их, проследить эволюцию их орбит и получить другую полезную информацию.
Невозможно не заметить на небе зрелища столь редкостного, когда на небе видно туманное светило, иногда настолько яркое, что может сверкать сквозь облака (1577 год), затмевая даже Луну. Аристотель в IV веке до н.э. объяснил явление кометы следующим образом: легкая, теплая, «сухая пневма» (газы Земли) поднимается к границам атмосферы, попадает в сферу небесного огня и воспламеняется – так образуются «хвостатые звезды». Аристотель утверждал, что кометы вызывают сильные бури, засуху. Его представления были общепризнанными в течение двух тысячелетий. В средние века кометы считались предвестниками войн и эпидемий. Так вторжение норманнов в Южную Англию в 1066 году связывали с появлением в небе кометы Галлея. С появлением в небе кометы ассоциировалось и падение Константинополя в 1456 году. Изучая появление кометы в 1577 году, Тихо Браге установил, что она движется далеко за орбитой Луны. Начиналось время исследования орбит комет...
Первым фанатиком, жаждущим открытия комет, был служащий Парижской обсерватории Шарль Мессье. В историю астрономии он вошел как составитель каталога туманностей и звездных скоплений, предназначавшегося для поиска комет, чтобы не принимать далекие туманные объекты за новые кометы. За 39 лет наблюдений Мессье открыл 13 новых комет! В первой половине XIX столетия среди «ловцов» комет особенно отличился Жан Понс. Сторож Марсельской обсерватории, а позднее ее директор, соорудил небольшой любительский телескоп и, следуя примеру своего соотечественника Мессье, занялся поисками комет. Дело оказалось столь увлекательным, что за 26 лет он открыл 33 новых кометы! Не случайно астрономы прозвали его «Кометным магнитом». Рекорд, установленный Понсом, до сих пор остается непревзойденным. Доступно наблюдениям порядка 50 комет. В 1861 году получен первый снимок кометы. Однако, согласно архивных данных в анналах Гарвардского университете обнаружена запись от 28 сентября 1858 года, в которой Георг Бонд сообщил о попытке получить фотографическое изображение кометы в фокусе 15" рефрактора! При выдержке 6' проработалась наиболее яркая часть комы размером 15 угловых секунд. Фотография не сохранилась.
Каталог кометных орбит 1999г содержит 1722 орбиты для 1688 кометных появлений, относящихся к 1036 различным кометам. С древнейших времен до наших дней замечено и описано уже около 2000 комет. За 300 лет после Ньютона вычислены орбиты более 700 из них. Общие результаты таковы. Большинство комет движется по эллипсам, умеренно или сильно вытянутым. Самым коротким маршрутом ходит комета Энке - от орбиты Меркурия до Юпитера и обратно за 3,3 года. Самая далекая из тех, что наблюдались дважды, - комета, открытая в 1788 г. Каролиной Гершель и вернувшаяся через 154 года с расстояния 57 а.е. В 1914 г. на побитие рекорда дальности пошла комета Делавана. Она удалится на 170 000 а.е. и "финиширует" через 24 млн лет.
На данный момент обнаружено более 400 короткопериодических комет. Из них около 200 наблюдалось в более чем одном прохождении перигелия. Многие из них входят в так называемые семейства. Например, приблизительно 50 самых короткопериодических комет (их полный оборот вокруг Солнца длится 3—10 лет) образуют семейство Юпитера. Немного малочисленнее семейства Сатурна, Урана и Нептуна (к последнему, в частности, относится знаменитая комета Галлея).
Земные наблюдения многих комет и результаты исследований кометы Галлея с помощью космических аппаратов в 1986г подтвердили гипотезу, высказанную впервые Ф. Уипплом в 1949г о том, что ядра комет представляют собой что-то вроде “грязных снежков” нескольких километров в поперечнике. По-видимому, они состоят из замерзших воды, двуокиси углерода, метана и аммиака с вмерзшей внутрь пылью и каменистым веществом. При приближении кометы к Солнцу лед под действием солнечного тепла начинает испаряться, а улетучивающийся газ образует вокруг ядра диффузную светящуюся сферу, называемую комой. Кома может достигать в поперечнике миллиона километров. Само по себе ядро слишком мало, чтобы его можно было непосредственно увидеть. Наблюдения в ультрафиолетовом диапазоне спектра, проведенные с космических аппаратов, показали, что кометы окружены огромными облаками водорода, размером во много миллионов километров. Водород получается в результате разложения молекул воды под действием солнечного излучения. В 1996г было обнаружено рентгеновское излучение кометы Хиякутаке, а впоследствии открыли, что и другие кометы являются источниками рентгеновского излучения.
Наблюдения в 2001г, проведенные с помощью высоко-дисперсионного спектрометра телескопа Subara, позволили астрономам впервые измерить температуру заледенелого аммиака в ядре кометы. Значение температуры в 28 + 2 градуса по Кельвину позволяет предположить, что комета LINEAR (C/1999 S4) сформировалась между орбитами Сатурна и Урана. Это означает, что теперь астрономы могут не только определять условия, в которых формируются кометы, но и находить место их возникновения. С помощью спектрального анализа в головах и хвостах комет были обнаружены органические молекулы и частицы: атомарный и молекулярный углерод, гибрид углерода, окись углерода, сульфид углерода, цианистый метил; неорганические составляющие: водород, кислород, натрий, кальций, хром, кобальт, марганец, железо, никель, медь, ванадий. Наблюдаемые в кометах молекулы и атомы, в большинстве случаев, являются «обломками» более сложных родительских молекул и молекулярных комплексов. Природа происхождения родительских молекул в кометных ядрах до сих пор не разгадана. Пока только ясно, что это очень сложные молекулы и соединения типа аминокислот! Некоторые исследователи считают, что такой химический состав может служить катализатором возникновения жизни или начальным условием ее зарождения при попадании этих сложных соединений в атмосферы или на поверхности планет с достаточно устойчивыми и благоприятными условиями.
Обозначение комет
Когда обнаруживается новая комета или вновь появляется потерянная ранее периодическая комета, она получает обозначение, состоящее из цифр года, сопровождаемых прописной буквой. Буква указывает на первую/вторую половину месяца открытия в текущем году, например A = 1-15 января, B = 16-31 января, ... Y= 16-31 декабря. Для короткопериодических комет добавляется префикс P/ , а для долгопериодических - префикс C/. Для периодических комет, которые исчезли или разрушились, используется префикс D/. Новые кометы называются по имени их первооткрывателей (если имеется несколько независимых сообщений об открытии, то разрешается присвоение не более трех имен). Несколько комет были названы по имени ученых, вычисливших их орбиты (например, Галлей и Энке), а также по имени обсерваторий или искусственных спутников, где открытие было по существу результатом усилий группы исследователей. Когда параметры короткопериодической кометы установлены окончательно, ей присваивается номер (например, 1P/Галлея).
Эта система обозначений и наименований комет была введена в 1995г. До 1995г обозначение кометы состояло из года открытия, временно сопровождаемого строчной буквой, указывающей порядковый номер открытия кометы в текущем году. Впоследствии строчная буква заменялась на постоянное обозначение в виде римской цифры, соответствующей порядку прохождения кометой перигелия в соответствующем году.
Полномочия по наименованию комет закреплены за Международным астрономическим союзом. Его центр обобщает сообщения об открытиях и наблюдениях, сообщая информацию подписчикам.
Строение и хвосты комет
Пыль и газ покидают ядро кометы с выбросами, образующимися на стороне, обращенной
к Солнцу, а затем уносятся в направлении от Солнца. Хвосты небесных странниц
комет различаются длиной и формой. Электрически заряженные ионизированные
атомы отбрасываются магнитным полем солнечного ветра, образуя прямые ионные
хвосты (называемые также хвостами типа I, плазменными или газовыми хвостами).
Неравномерность солнечного ветра заставляет ионный хвост структурироваться
или даже вызывает его разрыв. Небольшие нейтральные частицы пыли не уносятся
солнечным ветром, но мягко "сдуваются" от Солнца лучистым давлением. Пылевые
хвосты (также называемые хвостами типа II), как правило, широкие и плоские.
У кометы Хейла-Боппа был обнаружен третий хвост, не относящийся к указанным
выше типам, состоящий из атомов нейтрального натрия. Всегда направленные
в сторону от Солнца, хвосты растут по мере приближения кометы к Солнцу и
могут достичь длины ста миллионов километров. Большие частицы пыли разбрасываются
вдоль орбиты кометы, образуя метеорные потоки. По длине 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.Несмотря на свой внушительный вид, кометы содержат очень немного вещества, - возможно, всего одну миллиардную часть массы Земли. Их хвосты настолько неплотные (его плотность гораздо меньше, чем плотность газа, выпущенного из зажигалки), что за один проход вокруг Солнце теряется лишь пятисотая часть массы ядра. Состав большинства пылинок схож с астероидным материалом солнечной системы, что выяснилось в результате исследования кометы Вильда (2) 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. Так подсчитано, что за 100 проходов комета Галлея уменьшилась в размере на 1,2км (по другим источникам "обтаивает" на каждом витке метров на 200. Когда около 100 тыс. лет назад Нептун ее захватил, это было солидное космическое тело диаметром несколько сот километров. А сейчас остался окатыш, которого едва хватит до конца III тысячелетия).
Строение:
- ядро: относительно твердое и стабильное, состоящее в основном изо льда и газа с небольшими добавками пыли и других твердых веществ;
- кома: плотное облако водяного пара, углекислого и других нейтральных газов сублимирующих из ядра;
- водородное облако: огромная (миллионы км в диаметре), но очень разреженная оболочка нейтрального водорода;
- пылевой хвост: до 10 миллионов км в длину, состоит из очень мелких частиц пыли уносимых от ядра потоком газа. Эта часть кометы лучше всего видна не вооруженным глазом;
- газовый (ионный) хвост: до нескольких сотен миллионов км длинной, состоит из плазмы (ионизованных газов), интенсивно взаимодействует с солнечным ветром.
Периодические кометы
Короткопериодические кометы были захвачены планетарной системой в результате гравитационного нарушения их орбит, что могло быть результатом сближения с Юпитером. Набрасывая гравитационное лассо, Юпитер "одомашнивает" кометы, переводит их на короткие орбиты - от Солнца до Юпитера и обратно. Сегодня в табуне Юпитера около сотни хвостов. По десятку комет держат Сатурн и Нептун. Три кометы пасет Уран. Есть еще подозрительное стадо, гуляющее до границы 50-60 а.е., но пастуха пока нет.
Приближение к Солнцу
|
|
|
Комета C/2002 T7, открытая проектом LINEAR (Lincoln Near Earth Asteroid Research) в октябре 2002 года. На этом изображении, полученном с помощью телескопа перед рассветом, видно, что у этой явно активной кометы появились протяженный хвост со сложной структурой, вытянувшийся примерно на 2 градуса в противосолнечном направлении, и четко видимый аномальный хвост. |
На расстоянии 4,5 а.е. от Солнца, когда обогрев кометы
достигает 1/20 нагрева Земли и температура верхнего слоя льда поднимается
до -140° С, открытые льды начинают испаряться. Не таять, а именно испаряться.
Так улетучивается на холоде лед из замерзшего белья, так же в морозный день
без таяния истончаются сугробы. Переход вещества из твердого состояния в
газообразное, минуя стадию жидкости, называется возгонкой. День за днем
процесс идет все заметнее. Сначала испаряется метан, аммиак, водород, циан,
образуя прозрачную атмосферу - голову кометы. По мере приближения к орбите
Марса возгоняется углекислота. Последней начинает испаряться вода, требующая
большего тепла.
Атмосферные газы кометы не остаются неизменными. Кванты солнечного
света, налетая на молекулы газа, ионизуют вещество, выбивая из атомов электроны.
Но от Солнца идет не только свет, а еще и солнечный ветер. Это поток заряженных
частиц, которые разбегаются во все стороны от дневного светила и несут с
собой обрывки солнечного магнитного поля. Налетая на голову кометы, ветер
подхватывает магнитными полями, как сетями, ионы кометного газа и мчит их
прочь от Солнца на скорости 500-1000 км/с, образуя длинный и прямой, как
луч прожектора, плазменный хвост. На незаряженные частицы газа солнечный
ветер не действует. Эти частицы задерживаются у ядра, пополняя голову кометы.
Наконец, из-под коричневой корки начинают бить газовые фонтаны-гейзеры.
Атмосфера все шире, голова все больше, и вот уже заметно ее холодное люминесцентное
свечение. Кометный газ светится так же, как краски-люминофоры и как разреженный
газ в лампах дневного света.
Даже слабый напор газа подхватывает и вздымает ввысь громадные
султаны пыли. В это время для земного наблюдателя голова кометы становится
ярче, потому что пылевой туман отражает больше света, чем его излучают холодные
прозрачные газы. Кванты света налетают на пылинки, и хотя их давление на
пыль не так энергично и эффектно, как действие солнечного ветра на "окрошку"
из атомов и молекул, но свет тоже гонит пылинки прочь от Солнца. Они образуют
уже другой хвост - не прямой, как меч, а изогнутый, как сабля: пыль уходит
из головы медленнее, и хвост волочится за ней по орбите, изгибаясь.
Вид комет разнообразен, но, рассматривая их на фотографиях или
в натуре, всегда легко заметить: у этой хвост из ионов, у той - пылевой,
а у этой оба хвоста. Есть и другие фасоны хвостов, есть даже "бороды", но
обо всем не расскажешь.
Войдя внутрь орбиты Земли, комета попадает в область сильного
нагрева. Теперь гейзеры газа и пыли льются непрерывными струями в сторону
Солнца. Ядро может терять 30-40 т пара ежесекундно! Но самое впечатляющее
- это подкорковые взрывы. Как будто рвутся глубинные мины непонятной природы.
Какие же силы и каким образом вдруг испаряют на глубине объем льда в пять
шестнадцатиэтажных зданий и выбрасывают огромное количество газа на 20-30
тыс. километров, откуда и ядро-то еле видно? Это главная загадка комет.
Очень близкое прохождение около Солнца (а также планеты гиганта,
например Юпитера) грозит ядру развалом, разрывом на части, как уже не раз
бывало, например:
- В 1992г при прохождении кометы Шумейкер-Леви 9 (открыта Евгением и Каралиной Шумейкерами, а также Дэвидом Леви при помощи телескопа системы Шмидта) в 15 000 км от Юпитера, она была разорвана на несколько частей и 17-21 июля 1994г при очередном сближении с планетой все обломки врезались в атмосферу Юпитера.
- Открытая в 1826 комета Биелы в 1845 на глазах у наблюдателей разделилась на две части.
- 22 сентября 1995 года при прохождении перигелия комета 73Р/ Швассманна-Вахманна3 распалась на части, что заметили только в декабре 1995 года. Вообще то комета с момента открытия 2 мая 1930 года по фотографиям в Обсерватории Гамбурга (Германия) - Арнольд Швассман (Arnold Schwassmann) и Артур Арно Вахман (Arthur Arno Wachmann) 15 раз возвращалась к Солнцу, а наблюдалась только в 6 появлениях, когда проходила вблизи Земли. В начале марта 2006г астрономы насчитали 7 фрагментов.
- Комета 16Р/ Brooks, открытая Бруксом в 1889 году распалась на несколько частей.
- Комета Веста в 1973г распалась на несколько частей
Но если комета благополучно миновала перигелий, она, побушевав еще немного, "успокаивается" и застывает до очередной встречи с Солнцем.
Задевающие Солнце
За окрестностями Солнца постоянно ведет наблюдение космический телескоп SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Так 24 мая 2003г камера телескопа сфотографировала две кометы, которым удалось выжить, пролетев сквозь раскаленную солнечную корону, температура которой составляет несколько миллионов градусов. Они прошли над поверхностью Солнца на расстоянии всего одной десятой его радиуса. Правда, при этом они лишились своих голов (в состав головы кометы входит ядро и кома - пыль и газ, выделившиеся из ядра) и от комет остались одни хвосты. Конечно, эти хвосты выглядят очень тусклыми по сравнению с более ярким ядром, но в телескоп SOHO они были видны. Хвост кометы состоит главным образом из пылевых частиц, ранее входивших в состав ядра, но оказавшихся в космосе после испарения скреплявшего их льда. Причем после вылета из ядра эта пыль была отброшена далеко в космос (на миллионы километров) под действием светового давления солнечного излучения.
Телескоп (коронограф) SOHO наблюдает пространство вокруг Солнца, в то время как яркая часть диска закрыта маской. За 10 лет непрерывной работы солнечной и гелиосферной обсерватории SOHO, находящейся в точке Лагранжа L1 (1.5 млн км от Земли на линии Солнце - Земля), открыто свыше 1000 комет (юбилейную, 1000-ю открыл 5 августа 2005г, а первая открыта 22 августа 1996г S. Stezelberger). Из общего количества наблюденных SOHO комет только несколько десятков объектов прошли на безопасном расстоянии от Солнца, остальные кометы испарились в солнечной атмосфере. Таким образом, эта популяция комет группой Крейца является самой короткоживущей, и мы являемся свидетелями исчезновения из Солнечной системы целого семейства малых тел.
Пояс астероидов: кометоподобные астероиды
В астероидном поясе могут "Водиться" не только сами астероиды или такие
необычные экземпляры как Сильвия с Ромулом и Ремом, но даже кометы. Три
необычные кометы нового класса, орбиты которых пролегают в главном поясе
астероидов между Марсом и Юпитером, могут стать ключом к разгадке тайны
происхождения воды на Земле. Аспирант Генри Хси (Henry Hsieh) и профессором
Дэвид Джевитт (David Jewitt) из Гавайского университета открыли новую группу
комет – астрономы назвали их "кометами главного пояса астероидов". Эти кометы
нового класса, как предполагают ученые, образовались в более теплой области
Солнечной системы, находящейся в пределах орбиты Юпитера, в отличие от других
комет из пояса Койпера. (на фото = Снимки двух комет основного пояса (в
центре каждого изображения). Остальные объекты - это звезды и галактики
фона, размазанные в результате того, что телескоп следил за кометой. Снимки
- на 2,2-метровом телескопе Гавайского университета.)Присутствие таких комет в главном поясе астероидов указывает на более тесную связь астероидов и комет, чем это считалось ранее, а также свидетельствует о том, что ледяные космические объекты из главного пояса астероидов вполне могли "доставить" воду на Землю.
Открытие было сделано 26 ноября 2005 года на 8-метровом телескопе Gemini North, установленном в Мауна Ки. Д-р Хси и проф. Джевитт обнаружили, что объект, известный как астероид 118401, имеет пылевой хвост, подобно кометам. На основе наблюдений астрономы сделали вывод, что "астероид" 118401 (1999 RE70) относится к совершенно новому классу комет, к которому также принадлежат известная уже более 10 лет комета 133P/ Elst-Pizarro (астероид 7968) и комета P/2005 U1, открытая совсем недавно (в октябре 2005 года). По мнению д-ра Хси, уникальность комет главного пояса астероидов заключается в том, что они вращаются по круговым "астероидным" орбитам, в отличие от вытянутых орбит обычных комет. В то же время, к классу астероидов их отнести нельзя из-за внешнего сходства с кометами. Есть, конечно, астероиды и кометы, вращающиеся на умеренно вытянутых орбитах, однако возмущения планет (в особенности Юпитера) относительно быстро меняют траектории их движения.
В 1996 и 2002 годах у необычной кометы главного пояса 133P/Elst-Pizarro, названной по именам двух открывших ее астрономов, был виден типичный для ледяных комет длинный пылевой хвост, несмотря на то, что она вращается по плоской, круговой орбите, характерной для "сухих" астероидов. До недавнего времени комета 133P/Elst-Pizarro была единственным объектом главного пояса астероидов, выглядевшим именно как комета, но имевшим загадочную природу.
"Скорее всего, это обычный (хотя и ледяной) астероид, а не комета с периферии Солнечной системы,– комментирует проф. Джевитт. – Следовательно, лед может быть и на других астероидах в главном поясе". Хвосты, которые тянутся за этими астероидами-кометами, указывают на потерю вещества. Но если у обычных комет это происходит в основном лишь при сближении с Солнцем, то у новых объектов потеря вещества идет практически непрерывно. Ясно, что долго так продолжаться не может. Исчерпав запасы летучих веществ, кометы основного пояса лишатся своих хвостов и перестанут выделяться среди обычных астероидов, как, судя по всему, не выделялись они и в прошлом, до того как стали выбрасывать в пространство газ и пыль. Чем же может быть вызвано явление, когда обычный астероид неожиданно начинает выбрасывать вещество, а потом снова замирает?. Причем, происходит это то с одним, то с другим астероидом. Наиболее простое и естественное объяснение предложил астроном из Массачусетского технологического института Ричард Бинзель (Richard Binzel). Он называет новые объекты "активированными астероидами". На поверхности обычных астероидов нет летучих веществ, таких как вода или углекислый газ. Даже если они были изначально, за миллиарды лет все они испарились под действием солнечного излучения. Однако в глубине такие вещества могли сохраниться. Эти вещества могут начать выходить на поверхность при столкновении с метеоритами, если будет нарушена целостность внешних слоев астероида. Подобные столкновения регулярно происходят в основном поясе, где относительно велика плотность космических обломков самой разной величины. Само же наличие летучих газов внутри астероидов не является большой неожиданностью. Например, метеориты, относящиеся к классу углистых хондритов содержат до 10% летучих веществ. По грубым прикидкам, в основном поясе астероидов может быть несколько десятков тысяч астероидов с подобным составом. Они представляют значительный интерес для будущих космических миссий, поскольку, по всей видимости, первичное вещество залегает в них относительно неглубоко под поверхностью.
Таким образом, новая находка показывает, что кометы и астероиды (по крайней мере, некоторые их типы) могут иметь более близкое родство, чем принято считать. Просто астероиды не могут без ударной активации обзавестись кометным хвостом. Вместе с тем, данное открытие говорит о том, что изначально астероиды могли содержать значительное количество воды. Согласно одной из теорий, вода попала на Землю из космоса. Предполагается, что поставщиками воды для нашей планеты были кометы и астероиды. Однако результаты недавнего анализа кометного льда показали, что по своему составу он значительно отличается от земных океанов. Вполне возможно, что лед астероидов в большей степени соответствует характеристикам земной воды, но до сих пор предполагалось, что этот лед либо давно исчез, либо сохранился только в глубине крупных астероидов и недоступен для изучения с помощью космических зондов.
Облако Оорта (облако Оорта-Эпика) из Википедии Облака Оорта
Облако считается источником комет, наблюдаемых в Солнечной системе, которые могли бы отклониться "внутрь" под влиянием проходящей относительно недалеко звезды. Под влиянием возмущений ближайших звезд некоторые кометы навсегда покидают Солнечную систему. Другие, наоборот, по сильно вытянутым орбитам устремляются к Солнцу и благодаря резкому усилению потока солнечной радиации становятся обычными кометами. Там, под действием тяготения планет-гигантов, они могут перейти на эллиптические орбиты. Эта идея впервые была выдвинута Эрнстом Юлиусом Эпик в 1932г, а затем в 1950-х гг. развивалась Яном Хендрик Оорт. (Отсюда возник иногда используемый альтернативный термин "облако Оорта-Эпика"). Никаких прямых свидетельств существования такого облака нет, если не считать потребности объяснить происхождение комет Солнечной системы. Если облако Оорта и существует, то остается неясным, как оно образовалось. Правда, согласно некоторым теориям, кометы образовались в районе нынешнего местоположения внешних планет и только позже разошлись на большие расстояния.
Комета: угроза Земле
В ближайшее время можно наблюдать сближения периодических комет с Землей. Комета 73P/Schwassmann-Wachmann 17 мая 2006г приблизится к Земле на расстояние примерно 7.8 млн.км. Другая комета, 103P/Hartley, пройдет 20 октября 2010г на расстоянии 15 млн.км, а комета 45P/Honda-Mrkos-Pajdusakova 15 августа 2011г окажется на расстоянии примерно 9 млн.км.
Среднее время жизни короткопериодических комет больше, чем время сублимации (возгонки летучих веществ с поверхности). Поэтому можно предположить, что существуют кометы, которые израсходовали все свои летучие вещества - так называемые вымершие кометы (или астероиды), например астероид Бетулия. В 1976г он прошел на расстоянии 19,5 млн км от Земли. Это грубосферическое тело размером около 6 км, имеющее темный нейтральный цвет с геометрическим альбедо 6 %. Был определен состав объекта - углистые хондриты. Его орбита с эксцентриситетом 0,49 и наклоном 52o отличается от орбит всех астероидов.
К вымершим кометам, по-видимому, относятся (944) Hidalgo (Гидальго), (2201) Oljato (Ольято) и (3200) Phaethon (Фаэтон). Например орбита Гидальго с большой полуосью 5,75 а.е. и эксцентриситетом 0,66 в перигелии приближается к Солнцу на 1,95 а.е., а в афелии удаляется на 9,55 а.е., то есть орбита очень напоминает кометную.
Исследование комет КА Кометы, посещённые космическими аппаратами
|
Дата запуска |
Описание |
|
 (Explorer
59) (Аппарат весом 390 кг) International Sun-Earth Explorer
3, миссия была третьей среди аппаратов подобного класса. Основная
цель исследований - это взаимодействие магнитосферы Земли и
солнечного ветра. Аппарат находился на орбите в так называемой
точке Лагранджа L1. В 1982-83гг - изменение траектории орбиты,
пятикратный облет Луны. 22 декабря 1983 года аппарат вышел из
системы Земля-Луна для изучения кометы Giacobini-Zinner. Был
переименован International Cometary Explorer. Цель исследований:
взаимодействие солнечного ветра и атмосферы кометы. Аппарат
11 сентября 1985 года пересек плазменный хвост кометы. После
(март 1986) аппарат наблюдал за еще одной кометой - кометой
Галлея, вместе с другими аппаратами (Giotto, Planet-A, MS-T5,
VEGA). ICE стал первым космическим аппаратом наблюдавшим сразу
две кометы. С января 1984 года осуществлял поддержку связи/телеметрии
с Землей и глубоким космосом. С 1991г продолжил изучение солнечного
ветра и короны Солнца, были проведены ряд экспериментов с участием
аппарата Ulysses. С мая 1995 года снижение работоспособности,
работа в "паре" с Ulysses. Завершил миссию 5 мая 1997 года.
|
||
 "Венера-Галлея"
- вес каждого аппарата 2500 кг. Миссия состояла из двух аппаратов,
запущенных с небольшой разницей во времени. Цель миссии это
изучение планеты Венера и кометы Галлея (облет кометы).
Два идентичных космических корабля. Аппараты прибыли к Венере
11-15 июня 1985 года, сбросили зонды-аэростаты в атмосферу планеты.
После чего используя гравитационное поле планеты отправились
на перехват кометы, достигли цели в марте 1986 года. Первый
аппарат достиг кометы 6 марта. Поскольку положение ядра кометы
точно не было определено, да и проблема защиты от кометной пыли
присутствовала, первый аппарат совершил облет кометы на расстоянии
10 000 км, а второй - 3000 км. От кометной пыли аппараты были
ограждены специальными щитами. Половина исследовательской аппарату
на модулях была предназначена для изучения кометы, а другая
половина - Венеры. Полный научный вес аппаратуры (полезного
груза) - 150 кг. |
||
 Вес
аппарата - 582.7 кг. Миссия была разработана для изучения кометы
Галлея (вторичная цель - изучение Grigg-Skjellerup).
Главные цели миссии: 1 - получение цветных фотографий ядра кометы;
2 - определение молекулярного и изотопного состава атмосферы
кометы; 3 - характеристика физических и химических процессов,
происходящих в атмосфере и ионосфере кометы; 4 - определение
молекулярного и изотопного состава частиц пыли; 5 - определение
отношения пыль-газ; 6 - изучение взаимодействия солнечного ветра
и кометы, изучение хвоста кометы. Космический аппарат достиг
цели 13 марта 1986 года, на расстоянии 0,89 а.е от Солнца и
0,98 а.е. от Земли. Аппарат приблизился к комете на расстояние
600 км (596 км). Космический аппарат имел пылевой щит, который
мог противостоять ударам частиц массой до 0,1 гр. Научная аппаратура
состояла из 10 инструментов. Космический аппарат передавал научные
данные в течении 32 минут. В течении этого рабочего интервала
некоторые научные инструменты вышли из строя из-за бомбардировки
пылевыми частицами. Передал данные, показавшие, что комета содержит
сложные органические молекулы, богатые углеродом, водородом,
кислородом и азотом. После кометы Галлея миссия аппарата была
продлена для встречи с кометой Grigg-Skjellerup (10 июля 1992
года). Пролет около второй кометы на расстоянии 200 км. Плазменный
анализатор аппарата обнаружил кометные ионы в 600 000 км от
ядра кометы, за 12 часов до самого близкого прохода около кометы.
1 июля 1999 года аппарат пролетел около Земли на расстоянии
219 000 км. |
||
MS-T5" (Япония) |
 Вес
аппарата - 138.1 кг. Испытательный космический аппарат, подобный
Suisei. Направление - комета Галлея. Пролет на расстоянии
7 миллионов километров от кометы 11 марта 1986 года. Аппарат
нес три научных прибора, для изучения спектра, солнечного ветра
и межпланетных магнитных полей. Аппарат 8 января 1992 года пролетел
около Земли. Контакт с аппаратом потерян 15 ноября 1995 года
на расстоянии от 106 млн км от Земли. |
|
|
Вес аппарата - 139.5 кг. Был запущен на гелиоцентрическую орбиту
для исследования кометы Галлея. Главная цель миссии - получение
изображений. Параметры солнечного ветра измерялись более длительное
время чем предыдущей миссий. Космический аппарат приблизился
к комете на расстояние в 151 тыс. км 8 марта 1986 года. Перенес
два пылевых воздействия. 22 февраля 1991 года ресурс аппарата
исчерпан.
|
||
 Вес
аппарата - 373,7 кг. Главной задачей проекта Deep Space 1 является
демонстрация новых технологий в условиях космического полета.
Кроме того встретился с астероидом Брайль (1992 KD) 28 июля
1999 года. После встречи с астероидом траектория станции была
изменена и 22 сентября 2001 года встретился с еще одним
объектом, кометой Борелли. Во время сближения с кометой
проводились следующие исследования: измерение энергии электронов
и ионов, поиск магнитного поля, получение снимков ядра кометы,
получение спектров ядра в ИК диапазоне. На фотографии представлено
изображение ядра за несколько минут до момента максимального
сближения КА и кометы. Минимальное расстояние между аппаратом
и кометой составило 2200 км. Миссию станции Deep Space 1 можно считать завершенной, так как на борту практически не осталось топлива для гидразиновых двигателей ориентации. |
||
 Вес
аппарата - 300 кг. КА StarDust встретился с кометой Wild-2 в
начале 2004 года и собрал образцы кометного вещества. Затем
15 января 2006 года КА сбросил капсулу с образцами на
Землю для последующего изучения. Ученые впервые получили реальные
образцы кометного вещества.
Дальнейший полет возможно будет к комете Темпель-1, которой
аппарат сможет достигнуть в 2010г. |
||
 Вес
аппарата - 494 кг. Направлен «в погоню» за солнечной материей
на достаточном удалении от геомагнитного поля Земли, что позволит
собрать частицы солнечного ветра до их взаимодействия с магнитным
полем нaшeй планеты. Целых два года из запланированных трех
Genesis собирал солнечную материю (собрал от 10 до 20 мкг элементов
солнечного ветра - а это вес нескольких крупинок соли, - представляющих
интерес для ученых). Но аппарат Genesis 14.09.2004 приземлился
очень жестко (разбился при скорости 300 км/час) в пустыне Юта
(не открылись парашюты), однако доставленные образцы были извлечены
и изучены. |
||
|
Вес аппарата - 650 кг. 4 июля 2005 аппарат выстрелил по комете
372-килограммовым зондом; в результате столкновения в окружающее
пространство было выброшено порядка 250000 тонн воды и углеродных
соединений, и большое количество пыли. Все, происходившее до,
во время и после удара, фотографировали и камера аппарата Deep
Impact, и космические, и наземные телескопы.
|
||
|
Будущие встречи |
||
|
Вес аппарата - 328 кг. АМС Contour (Comet Nucleus Tour) посетит
и изучит, по крайней мере, три кометы. Впервые, удастся оценить,
насколько разнообразны эти первоначальные строительные блоки
солнечной системы. Contour также изучит, как кометы ведут себя,
когда приближаются к Солнцу, и их льды начинают испаряться.
Проект Contour, стоимостью 158 млн. $ выполняет по заказу NASA
Лаборатория.
|
||
|
Вес аппарата - 1200 кг. Rosetta - кометная миссия Европейского
Космического Агенства. После длительного полета аппарат встретиться
с кометой Churyumov-Gerasimenko и выйдет на орбиту вокруг нее.
На поверхность кометы опуститься посадочный модуль, который
проведет научные исследования. В течении круизной фазы, КА выполнит
гравитационные маневры, один раз около Марса и два раза около
Земли. По пути встретится с астероидом Lutetia (21) (10.07.2010).
Свидание с кометой планируется в мае 2014 года.
|
||
|
Вес аппарата - 463 кг. "Новые Горизонты" - миссия предназначенная
для облета Плутона и его спутника Харона, для трансляции на
Землю изображений. После чего аппарат продолжит свое путешествие
к Поясу Койпера (полет к Поясу Койпера займет еще 5-10 лет),
где он должен будет исследовать объекты пояса. Первичные цели
миссии - это получение глобальной геологической карты планеты
и ее спутника (детали рельефа и т.д.) и характеристики атмосферы
Плутона.
|
||
Некоторые из известных комет
Отдельные световые явления отмечались как до, так и после разделения кометы. С кометой Биэлы связан ноябрьский метеорный дождь (Андромедиды).
Самая известная из всех периодических комет, которая движется по удлиненной
эллиптической орбите вокруг Солнца, возвращаясь к Земле каждые 75,5 лет,
большая полуось орбиты 17,8 а.е, эксцентриситет 0,97, наклонение орбиты
к плоскости эклиптики 162,2°, расстояние в перигелии 0,59 а.е.. Из исторических
записей следует, что комета Галлея наблюдается в течение более 2200 лет,
начиная с 239г до н.э. Она наблюдалась 30 раз. Это связано с тем, что комета
Галлея намного больше и активнее других периодических комет. Ни для одной
другой кометы нет исторических записей, которые могли бы сравниться с кометой
Галлея.Эдмунд Галлей (1656-1742), в честь которого названа комета, не был ее открывателем, но он был первым, кто в 1705г понял связь между кометой, которую он наблюдал в 1682г, и некоторыми другими зарегистрированными появлениями комет, отделенными друг от друга интервалами в 76 лет. Он вычислил орбиты ряда комет, основываясь на недавно опубликованной теории Исаака Ньютона. Заметив подобие орбит комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682гг, он предсказал возвращение кометы в 1758-59гг, которое действительно наблюдалось, но уже после его смерти. Перигелий орбиты кометы Галлея лежит на расстоянии 0,587 а.е. (между орбитами Меркурия и Венеры). Наиболее удаленная точка орбиты находится вне орбиты Нептуна на расстоянии 35,31 а.е. Орбита наклонена к основной плоскости солнечной системы на 162°, и комета движется по орбите в направлении, противоположном движению планет. Возвращение 1986г было очень неблагоприятным для наблюдения с Земли, но космические зонды, запущенные несколькими странами, провели успешные исследования кометы. Ближе всех к комете подошел европейский зонд "Джотто", который 14 марта 1986г прошел примерно в 605 км от ее ядра. Советские зонды "Вега-1" и "Вега-2" наблюдали ядро 6 и 9 марта 1986г с расстояний 8890 и 8030 км, и собранная ими информация была использована для корректировки курса "Джотто" на последнем участке. Были запущены также два маленьких японских зонда. Было сделано более 1500 снимков кометы. Результаты наблюдений окончательно подтвердили существование у кометы твердого ядра, вероятно, состоящего из льда и пыли. Оно имеет неправильную удлиненную форму, напоминающую картофелину, размерами 14 x7,5х7,5 км. Ядро темное, отражающее только 4% падающего солнечного света. Оно медленно вращается, совершая один оборот за 7,1 суток (с 3,7-суточной прецессией). На обращенной к Солнцу стороне измеренная температура достигала 350 K, что достаточно для таяния льда, и там наблюдались выбросы выбросы газа и пыли прорываются через темную оболочку, покрывающую ледяное ядро. С кометой Галлея связаны два метеорных потока (Эта-Аквариды и Ориониды).
Периодическая
комета, обнаруженная 20.12.1900г в Ницце (Франция) Джакобини, а 27.10.1913г
Циннером. Период обращения вокруг Солнца - 6,52 лет. Ее диаметр составляет
6км. С этой кометой связан наблюдаемый иногда в октябре метеорный поток
Драконид, образуемый при вхождении в атмосферу Земли мелкими частицами кометы,
движущимися по той же самой орбите.В 1985г Американский космический зонд "ISEE-3" (ISEE - Sun–Earth Explorer - Международный солнечно-земной зонд), первоначально запущенный в 1978г с другой целью, получил задание пройти через хвост кометы Джакобини-Циннера в рамках проекта "ICE" (ICE - International Cometary Explorer - Международный кометный зонд).
Комета,
открытая в марте 1973г, за 9 месяцев до прохождения перигелия, когда она
находилась вблизи орбиты Юпитера. Предположения о том, что эта комета должна
оказаться достаточно красивой, не оправдались. Тем не менее она стала объектом
обширной скоординированной программы профессионального наблюдения, которая
включала и наблюдения с борта орбитальной лаборатории "Скайлэб". В ходе
этих наблюдений было получено много новой информации о кометах, включая
первое прямое доказательство присутствия силикатов в пылевом хвосте кометы.
Период ее обращения около 80000 лет. 
Комета,
открытая Шарлем Мессье 14 июня 1770г, но названная по имени Aндрея Ивановича
(Андерса Иоганна) Лекселя (1740-1784), который исследовал ее орбиту и опубликовал
результаты своих вычислений в 1772 и 1779гг. Он показал, что близкий подход
кометы к Юпитеру в 1767г вызвал большое изменение ее орбиты, в результате
чего комета приблизилась к Земле настолько, что стала видимой. Наименьшее
расстояние до Земли было достигнуто 1 июля 1770г и составило 0,015 астрономических
единицы (т.е. 2,244 миллиона километров). Это в шесть раз превышает расстояние
до Луны. Когда комета находилась ближе всего, видимый размер ее комы был
равен почти пяти диаметрам полной Луны. Это самым близким зарегистрированным
подходом комет к Земле. Однако при следующем приближении к Юпитеру в
1779г орбита претерпела столь существенные изменения, что комета никогда
больше не наблюдалась. 
Одна
из наиболее ярких комет XX в., выделяющаяся очень большим размером. Открыта
Аланом Хейлом и Томасом Боппом (22 июля 1995г) как объект 10-й звездной
величины и достигла перигелия 1 апреля 1997г при максимальной яркости около
величины -1. По оценкам, ее ядро имеет в поперечнике 90 км, а эксцентриситет
0,914. Максимальна длина ее ионного хвоста составила 148 млн км, а период
ее обращения составляет 2380 лет. 23 марта 1997 года комета прошла на кратчайшем
расстоянии от Земли – 196 миллионов километров, затем стала удаляться от
Солнца. С помощью телескопа им. Хаббла в атмосфере кометы был обнаружен
гидроксил ОН, образующийся в результате распада молекул воды под воздействием
ультрафиолетового излучения Солнца. 15-метровым радиотелескопом на Гавайских
островах в комете зарегистрировано излучение молекул цианистой кислоты –
сильнейшего яда! В газовой оболочке небесной гостьи отмечено свечение и
многих других молекул, характерных для состава комет, например, угарного
газа, циана, продуктов распада аммиака. 
Периодическая
комета, впервые замеченная французским астрономом Пьером Мешеном (1744-1804)
в 1786 г. Она была повторно зафиксирована Каролиной Гершель в 1795 г., Жаном
Луи Понсом и другими в 1805г и снова Понсом в 1818г. Иоганн Ф. Энке (1791-1865)
вычислил орбиту кометы, замеченной в 1818г, и установил связь с ее предыдущими
появлениями. Сделанное им предсказание следующего появления этой кометы
в 1822г успешно подтвердилось. Период обращения кометы по эллиптической
орбите составляет 3,3 года и является самым коротким из известных. Радиус
кометы 3,1км, а наибольшее приближение к Солнцу составляет 0,331а.е. С тех
пор до 2001г было зарегистрировано 54 прохождения кометы через перигелий.
Количество появлений этой кометы в небе можно, например, сравнить с 30 известными
возвращениями кометы Галлея за огромный период времени - с 239 г. до н.э.
до 1986 г.В дальнейшем комета при каждом обороте достигала своего перигелия примерно на 2 часа раньше предсказанного времени; однако, с тех пор этот эффект постоянно уменьшается. Его можно объяснить “ракетным эффектом”, т.е. ускорением, получаемым ядром кометы из-за испарения газов под влиянием солнечного излучения, а также результатом вращения и прецессии ядра. Так как она никогда не удаляется от Солнца дальше, чем на 4 астрономических единицы, едва выходя за пределы пояса астероидов, при современных методах наблюдения ее можно наблюдать непрерывно. С кометой 2P/Энке связан метеорный дождь Таурид.
Самая яркая комета 20-го века
На
основании сохранившихся записей нельзя судить о том, какая из наблюдавшихся
в прошлом комет была самой яркой. Так как яркие кометы представляют собой
очень протяженные небесные объекты, точно определить их яркость почти невозможно.
Впечатления, получаемые наблюдателем от той или иной кометы, очень субъективны;
они зависят от длины хвоста и от того, насколько темным было небо во время
наблюдения. К самым ярким кометам XX столетия относятся так называемая
Большая январская комета 1910 года, дневная комета (C/1910 A1) (1910
г.),
Комета Галлея (1P/1909 R1) (при появлении в том же 1910 г.), кометы
Скьеллерупа — Маристани (C/1927 X1) (1927г), Беннетта (C/1969 Y1)
(1970г), Уэста (C/1975 V1) (1976г),
Хейла — Боппа (C/1995 O1) (1997г). Самые яркие кометы XIX века, - вероятно,
"Большие кометы" 1811, 1861, и 1882 гг. Ранее очень яркие кометы были зарегистрированы
в 1743, 1577, 1471 и 1402гг. Самое близкое к нам (и наиболее яркое) появление
кометы Галлея было отмечено в 837г. Данные о некоторых кометах
| № |
Номер и название
|
Орбитальный период
|
Дата перигелия
|
Дистанция перигелия
|
Радиус орбиты
|
Эксцентриситет орбиты
|
Наклон орбиты
|
Абсолютная величина
|
|
1P Halley
|
76,1 yrs
|
1986-02-09
|
0,587 АЕ
|
17,94 AЕ
|
0,967
|
162,2 deg
|
5,5
|
|
|
2P Encke
|
3,30 yrs
|
2003-12-28
|
0,340 AE
|
2,21 AE
|
0,847
|
11,8 deg
|
9,8
|
|
|
6P d'Arrest
|
6,51 yrs
|
2008-08-01
|
1,346 AE
|
3,49 AE
|
0,614
|
19,5 deg
|
8,5
|
|
|
9P Tempel 1
|
5,51 yrs
|
2005-07-05
|
1,500 AE
|
3,12 AE
|
0,519
|
10,5 deg
|
12,0
|
|
|
19P Borrelly
|
6,86 yrs
|
2001-09-14
|
1,358 AE
|
3,61 AE
|
0,624
|
30,3 deg
|
11,9
|
|
|
21P Giacobini-Zinner
|
6,52 yrs
|
1998-11-21
|
0,996 AE
|
3,52 AE
|
0,706
|
31,8 deg
|
9,0
|
|
|
26P Grigg-Skjellerup
|
5,09 yrs
|
1992-07-22
|
0,989 AE
|
2,96 AE
|
0,664
|
21,1 deg
|
12,5
|
|
|
27P Crommelin
|
27,89 yrs
|
1984-09-01
|
0,743 AE
|
9,20 AE
|
0,919
|
29,0 deg
|
12,0
|
|
|
45P Honda-Mrkos-Pajdusakova
|
5,29 yrs
|
1995-12-25
|
0,528 AE
|
3,02 AE
|
0,825
|
4,3 deg
|
13,5
|
|
|
46P Wirtanen
|
5,46 yrs
|
2013-10-21
|
1,063 AE
|
3,12 AE
|
0,652
|
11,7 deg
|
9,0
|
|
|
55P Tempel-Tuttle
|
32,92 yrs
|
1998-02-28
|
0,982 AE
|
10,33 AE
|
0,906
|
162,5 deg
|
9,0
|
|
|
67P Churyumov-Gerasimenko
|
6,57 yrs
|
2002-08-18
|
1,292 AE
|
3,51 AE
|
0,632
|
7,1 deg
|
|
|
|
73P Schwassmann-Wachmann 3
|
5,36 yrs
|
2006-06-02
|
0,937 AE
|
3,06 AE
|
0,694
|
11,4 deg
|
11,7
|
|
|
75P Kohoutek
|
6,24 yrs
|
1973-12-28
|
1,571 AE
|
3,4 AE
|
0,537
|
5,4 deg
|
12,1
|
|
|
76P West-Kohoutek-Ikemura
|
6,46 yrs
|
2000-06-01
|
1,596 AE
|
3,45 AE
|
0,540
|
30,5 deg
|
10,6
|
|
|
81P Wild 2
|
6,39 yrs
|
2003-09-25
|
1,583 AE
|
3,44 AE
|
0,540
|
3,2 deg
|
6,5
|
|
|
95P Chiron
|
50,7 yrs
|
1996-02-14
|
8,46 AE
|
13,7 AE
|
0,383
|
7 deg
|
|
|
|
107P Wilson-Harrington
|
4,29 yrs
|
2001-03-26
|
1,000 AE
|
2,64 AE
|
0,623
|
2,8 deg
|
9,0
|
|
|
Hale-Bopp
|
4000 yrs
|
1997-03-31
|
0,914 AE
|
250, AE
|
0,995
|
89,4 deg
|
-1,0
|
|
|
Hyakutake
|
40000 yrs
|
1996-05-01
|
0,230 AЕ
|
1165, AЕ
|
0,9998
|
124,9 deg
|
