Комета Галлея

Комета Галлея – космическая гостья, прилетающая каждые 76 лет

СОДЕРЖАНИЕ
0
22 марта 2018

В нашей Солнечной системе наряду с планетами и их спутниками существуют космические объекты, пользующиеся повышенным интересом в научном сообществе и популярные среди обывателей. Почетное место в этом ряду по праву занимают кометы. Именно они добавляют Солнечной системе яркости и динамики, превращая на короткое время ближний космос в полигон для исследований. Появление в небе этих космических странниц всегда сопровождается яркими астрономическими явлениями, которые может наблюдать даже астроном-любитель. Самой известной космической гостьей является комета Галлея — космический объект, регулярно посещающий околоземное пространство.

Комета Галлея

Последнее появление кометы Галлея в нашем ближнем космосе произошло в феврале 1986 года. Она на короткий миг появилась на небе в созвездии Водолея и быстро скрылась в ореоле солнечного диска. Во время прохождения перигелия в 1986 году космическая гостья находилась от Земли в поле зрения и могла наблюдаться короткий период. Следующий визит кометы должен состояться уже в 2061 году. Нарушится ли привычный график появления самой известной космической визитерши спустя 76 лет, прилетит ли снова к нам комета во всей своей красе и блеске?

Когда комета Галлея стала известна человеку

Периодичность появления известных комет в Солнечной системе не превышает 200 лет. Визиты таких гостей всегда вызывали у человека неоднозначную реакцию, доставляя беспокойство одним непросвещенным людям и радуя ученое братство.

Самые известные кометы Солнечной системы

Для других комет визиты в нашу Солнечную систему — явление редкое. Такие объекты залетают в наш ближний космос с периодичностью более 200 лет. Вычислить их точные астрономические данные не представляется возможным ввиду редкого появления. И в том и в другом случае человечество за все время своего существования постоянно имеет дело с кометами.

Долгое время человек находился в неведении относительно природы этого астрофизического явления. Только в начале XVIII века удалось положить начало систематическому изучению этих интереснейших космических объектов. Комета Галлея, открытая английским астрономом Эдмундом Галлеем, стала первым небесным светилом, о котором удалось получить достоверную информацию. Это стало возможным благодаря тому, что эта космическая скиталица хорошо видна невооруженным взглядом. Пользуясь данными наблюдений своих предшественников, Галлей сумел идентифицировать космическую гостью, трижды до этого посещавшую Солнечную систему. По его расчетам одна и та же комета появлялась на ночном небосклоне в 1531, в 1607 и в 1682 году.

Это сегодня ученые-астрофизики, пользуясь номенклатурой комет и имеющейся информацией об их параметрах, могут с уверенностью говорить о том, что появление кометы Галлея было отмечено еще в наиболее ранних источниках, ориентировочно в 240 году до нашей эры. Судя по описаниям, имеющимся в китайских хрониках и в рукописях Древнего Востока, с этой кометой Земля встречалась уже более 30 раз. Заслуга Эдмунда Галлея заключается в том, что именно он сумел вычислить периодичность появления космической гостьи и достаточно точно предсказать следующее появление этого небесного тела в нашем ночном небе. По его данным очередной визит должен был состояться через 75 лет, в конце 1758 года. Как и предполагал английский ученый, в 1758 году комета в очередной раз посетила наше ночное небо и к марту 1759 года пролетела в пределах видимости. Это было первое предсказанное астрономическое событие, связанное с существованием комет. С этого момента наша постоянная небесная гостья была названа в честь прославленного ученого, открывшего эту комету.

Комета Галлея в древности

На основании многолетних наблюдений за этим объектом примерно составлены сроки его последующих его появлений. Несмотря на то, что в сравнении со скоротечностью человеческой жизни период обращения кометы Галлея достаточно долог (74-79 земных лет), ученые всегда с нетерпением ждут очередного визита космической странницы. В научной среде считается большим везением наблюдать этот феерический полет и сопровождающие его астрофизические явления.

Астрофизические особенности кометы

Помимо своего достаточно частого появления комета Галлея обладает интереснейшими особенностями. Это единственное из хорошо изученных космических тел, которое в момент сближения с Землей двигается с нашей планетой на встречных курсах. Эти же параметры наблюдаются и по отношению к движению других планет нашей звездной системы. Отсюда и достаточно широкие возможности для наблюдения за кометой, которая совершает свой полет в противоположном направлении по сильно вытянутой эллиптической орбите. Эксцентриситет составляет 0,967 е и является одним из самых высоких в Солнечной системе. Только у Нереиды, спутника Нептуна, и у карликовой планеты Седны имеются орбиты с столь схожими параметрами.

Схема движения кометы

Эллиптическая орбита кометы Галлея имеет следующие характеристики:

  • длина большой полуоси орбиты составляет 2,667 млрд. км;
  • в перигелии комета удаляется от Солнца на расстояние 87,6 млн. км;
  • при прохождении кометы Галлея вблизи Солнца в афелии расстояние до нашей звезды составляет 5,24 млрд. км;
  • период обращения кометы по Юлианскому календарю составляет в среднем 75 лет;
  • скорость кометы Галлея при движении по орбите составляет 45 км/с.

Все приведенные данные о комете стали известны в результате наблюдений, сделанных в течение последних 100 лет, в период с 1910 года по 1986. Благодаря большой вытянутость орбиты, наша гостья пролетает мимо нас на огромной встречной скорости — 70 километров в секунду, что является абсолютным рекордом среди космических объектов нашей Солнечной системы. Комета Галлея 1986 года предоставила ученому сообществу массу подробной информации о своей структуре, о физических характеристиках. Все полученные данные добыты при непосредственном контакте автоматических зондов с небесным объектом. Велись исследования с помощью космических аппаратов «Вега-1» и «Вега-2», специально запущенных для близкого знакомства с космической гостьей.

Автоматические зонды позволили не только получить информацию о физических параметрах ядра, но и детально изучить оболочку небесного тела и получить представление, что собой являет хвост кометы Галлея.

Ядро кометы

По своим физическим параметрам комета оказалась не такой большой, как представлялась ранее. Размер космического тела неправильной формы составляет 15х8 км. Наибольшая длина равняется 15 км. при ширине 8 км. Масса кометы составляет 2,2х1024 кг. По своим размерам это небесное светило можно приравнять к астероидам средних размеров, блуждающих в пространстве нашей Солнечной системы. Плотность космической странницы составляет 600 кг/м3. Для сравнения плотность воды в жидком состоянии равняется 1000 кг/м3. Данные о плотности ядра кометы варьируются в зависимости от ее возраста. Последние данные являются результатом наблюдений, полученных во время последнего визита кометы в 1986 году. Не факт, что в 2061 году, когда ожидается очередной прилет небесного тела, плотность у нее будет такой же. Комета постоянно теряет в весе, разрушается и может в конце концов исчезнуть.

Альбедо кометы

Как и все космические объекты, комета Галлея имеет свое альбедо 0,04, сравнимое с альбедо древесного угля. Другими словами, ядро кометы представляет собой достаточно темный космический объект, имеющий слабую отражающую способность поверхности. Солнечный свет практически не отражается от поверхности кометы. Она становится видимой только благодаря своему стремительному движению, которое сопровождается ярким и зрелищным эффектом.

Во время своего полета через просторы Солнечной системы комету сопровождают метеорные потоки Аквариды и Ориониды. Эти астрономические явления являются естественными продуктами разрушения тела кометы. Интенсивность обоих явлений может увеличиваться с каждым последующем прохождением кометы.

Версии о происхождении кометы Галлея

В соответствии с принятой классификацией наша самая популярная космическая гостья является короткопериодической кометой. Для этих небесных тел характерным является малое наклонение орбиты по отношению к оси эклиптики (всего 10 градусов) и небольшой период обращения. Как правило, такие кометы относятся к семейству комет Юпитера. На фоне этих космических объектов комета Галлея, как и другие однотипные космические объекты, сильно выделяется своими астрофизическими параметрами. В результате такие объекты были отнесены к отдельному, галлеевскому типу. На данный момент ученые могли обнаружить только 54 кометы однотипные с кометой Галлея, которые так или иначе посещают околоземное пространство на протяжении всего существования Солнечной системы.

Комета в облаке Оорта

Существует предположение, что подобные небесные тела ранее были долгопериодическими кометами и перешли в другой класс только благодаря влиянию силы притяжения планет – гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В таком случае наша нынешняя постоянная гостья могла образоваться в облаке Оорта — запредельной области нашей Солнечной системы. Существует также версия о другом происхождении кометы Галлея. Допускается образование комет в пограничной области Солнечной системы, где расположились транснептуновские объекты. По многим астрофизическим параметрам малые тела в этой области очень схожи с кометой Галлея. Речь идет о ретроградной орбите объектов, сильно напоминающей орбиту нашей космической гостьи.

Предварительные расчеты показали, что небесное тело, которое каждые 76 лет прилетает к нам, существует более 16000 лет. По крайней мере, комета движется по нынешней орбите достаточно долгое время. Утверждать, была ли такой же орбита 100-200 тыс. лет, не представляется возможным. На летящую комету постоянно оказывают влияние не только силы гравитации. В силу своей природы этот объект сильно подвержен влиянию механическому воздействию, которое в свою очередь вызывает реактивный эффект. К примеру, когда комета находится в афелии, солнечные лучи нагревают ее поверхность. В процессе нагревания поверхности ядра возникают сублимирующиеся потоки газа, действующие подобно ракетным двигателям. В этот момент происходят колебания орбиты кометы, влияющие на отклонения в периоде обращения. Эти отклонения хорошо видны уже в перигелии и могут составлять 3-4 дня.

Траектория колебаний во время движения кометы по орбите

Советские автоматические космические корабли и аппараты Европейского космического агентства во время своего путешествия к комете Галлея в 1986 году едва не промахнулись. В земных условиях оказалось невозможным предугадать и просчитать возможные отклонения в периоде обращения кометы, вызвавшие колебания небесного тела на орбите. Этот факт подтвердил версию ученых, что период обращения кометы Галлея может меняться в будущем. В этом аспекте становятся интересными состав и структура комет. Предварительная версия о том, что это огромные глыбы космического льда, опровергаются длительным существованием комет, которые не исчезли и не испарились в космическом пространстве.

Состав и структура кометы

Ядро кометы Галлея впервые было изучено с близкого расстояния автоматическими космическими зондами. Если ранее человек мог наблюдать за нашей гостьей только через телескоп, рассматривая ее на расстоянии 28 06 а. е., то теперь снимки получились с минимального расстояния, чуть более 8000 км.

На деле оказалось, что ядро у кометы имеет относительно небольшие размеры и по своему виду напоминает обычный картофельный клубень. Исследуя плотность ядра, становится ясно, что это космическое тело не является монолитом, а представляет собой груду обломков космического происхождения, тесно связанных силами гравитации в единую структуру. Гигантская каменная глыба не просто летит в космическом пространстве, кувыркаясь в разные стороны. У кометы имеется вращение, которое составляет, по разным данным, 4-7 суток. Причем вращение направлено в сторону движения кометы по орбите. Судя по снимкам, ядро имеет сложный рельеф, на котором присутствуют впадины и холмы. На поверхности кометы был даже обнаружен кратер космического происхождения. Даже несмотря на малый объем информации, полученный на снимках, можно предположить, что ядро кометы является большим фрагментом другого космического тела больших размеров, некогда существовавшего в облаке Оорта.

Первые снимки кометы Галлея

Впервые комета была сфотографирована в 1910 году. Тогда же были полученные данные спектрального анализа состава комы нашей гостьи. Как оказалось, в процессе полета по мере приближения к Солнцу, с нагреваемой поверхности небесного тела начинают испаряться летучие вещества, представленные замершими газами. К водяному пару добавляются пары азота, метана и оксида углерода. Интенсивность выделения и испарения приводит к тому, что размер комы кометы Галлея превосходит размеры самой кометы в тысячи раз — 100 тыс. км. против 11 км среднего размера. Вместе с испарениями летучих газов, высвобождаются частицы пыли и мелкие фрагменты ядра кометы. Атомы и молекулы летучих газов преломляют солнечный свет, образуя эффект флуоресценции. Пыль и крупные фрагменты рассеивают отраженный солнечный свет в космическом пространстве. В результате происходящих процессов, кома кометы Галлея является самым ярким элементом этого небесного тела, обеспечившим его хорошую видимость.

Не стоит забывать и про хвост кометы, который у кометы имеет особую форму и является ее фирменным знаком.

Хвосты кометы

Следует различать три типа кометных хвостов:

  • кометный хвост I типа (ионный);
  • кометный хвост II типа;
  • хвост III типа.

Под воздействием солнечного ветра и излучения происходит ионизация вещества, создающего кому. Заряженные ионы под давлением солнечного ветра вытягиваются в длинный хвост, длина которого превышает сотни млн. км. Малейшие колебания солнечного ветра или снижение интенсивности солнечного излучения приводит к частичному обрыву хвоста. Нередко подобные процессы могут привести к полному исчезновению хвоста космической странницы. Такое явление астрономы наблюдали с кометой Галлея в 1910 году. Ввиду огромной разницы в скорости движения заряженных частиц, составляющих хвост кометы, и орбитальной скорости небесного тела, направление развитие хвоста кометы располагается строго в обратную сторону от Солнца.

Кометная пыль и хвосты

Что касается твердых фрагментов, кометной пыли, то здесь влияние солнечного ветра не столь значительно, поэтому пыль распространяется со скоростью, получаемой в результате сочетания ускорения, придаваемого частицам давлением солнечного ветра, и начальной орбитальной скорости кометы. В результате этого пылевые хвосты значительно отстают от ионного хвоста, формируя отдельные хвосты II и III типа, направленные под углом к направлению орбиты кометы.

По своей интенсивности и частоте выброса пылевые хвосты кометы — явление кратковременное. Если ионный хвост кометы, флуоресцируя, дает фиолетовое свечение, то пылевые хвосты II и III типа имеют красноватый оттенок. Для нашей гостьи характерно наличие хвостов всех трех типов. С первыми двумя астрономы знакомы достаточно хорошо, тогда как хвост третьего типа был замечен лишь в 1835 году. В последний свой визит комета Галлея наградила астрономов возможностью наблюдать два хвоста: первого и второго типа.

Анализ поведения кометы Галлея

Судя по наблюдениям, сделанным в последний визит кометы, небесное тело представляет собой достаточно активный космический объект. Сторона кометы, обращенная в определенный момент к Солнцу, представляет собой кипящий источник. Температура на поверхности кометы, обращенной к Солнцу, варьируется в диапазоне 30-130 градусов со знаком плюс по шкале Цельсия, тогда как на остальной части ядра кометы температура опускается до отметки ниже 100 градусов. Такое расхождение в показаниях температуры говорит в пользу того, что только малая часть ядра кометы имеет высокое альбедо и может достаточно сильно нагреваться. Остальные 70-80% ее поверхности покрыты темной субстанцией и поглощают солнечный свет.

Реальная поверхность кометы

Такие исследования позволили предположить, что наша яркая и ослепительная гостья на самом деле — комок грязи, смешанный с космическим снегом. Основную массу космических газов составляет водяной пар (более 80%). Остальные 17% представлены моноксидом углерода, частицами метана, азота и аммиака. Только 3-4% приходится на диоксид углерода.

Что касается кометной пыли, то она в основном состоит из углеродно-азотно-кислородных соединений и силикатов, которые составляют основу планет земной группы. Изучение состава водяного пара, выделяемого кометой, поставило крест на теории кометного происхождения земных океанов. Количество дейтерия и водорода в ядре кометы Галлея оказалось значительно больше, чем их количество в составе земной воды.

Кома кометы Галлея

Если говорить о том, насколько хватит у этого комка грязи и снега материала для жизни, то здесь можно рассматривать комету Галлея с разных ракурсов. Подсчеты ученых, сделанные на основе данных о 46 появлениях кометы, говорят в пользу того, что жизнь небесного тела хаотична и постоянно меняется в зависимости от внешних условий. Другими словами, на всем протяжении своего существования комета пребывает в состоянии динамического хаоса.

Предположительно длительность существования кометы Галлея оценивается в 7-10 млрд. лет. Рассчитав объем теряемого вещества во время последнего посещения нашего околоземного пространства, ученые сделали вывод, что ядро кометы уже потеряло до 80% своей первоначальной массы. Можно допускать, что сейчас наша гостья находится в преклонном возрасте и через несколько тысячелетий распадется на мелкие фрагменты. Финал этой ярчайшей жизни может произойти в пределах Солнечной системы, у нас на виду или, наоборот, пройти на задворках нашего общего дома.

Комета Галлея и Земля

В заключение

Последний визит кометы Галлея, состоявшийся в 1986 году и ожидаемый столько лет, стал величайшим разочарованием для многих. Основной причиной массового разочарования стало отсутствие возможности наблюдать небесное тело в северном полушарии. Все приготовления к предстоящему событию пошли насмарку. Вдобавок ко всему, период наблюдения кометы оказался очень мал. Это привело к тому, что наблюдений, зафиксированных учеными по всему миру, было сделано немного. Через несколько дней комета скрылась за солнечный диск. Очередное свидание с космической гостьей отложено на 76 лет.

Комментировать
0
    Это интересно