Кометы — блуждающие странницы Солнечной системы

Глядя на ночной небосвод в первый момент может показаться что окружающее нас пространство статично и неподвижно. Однако при детальном и длительном изучении положения небесных тел выясняется совершенно обратное. Все объекты в космосе находятся в постоянном движении, перемещаясь по своим орбитам. Звезды вращаются вокруг центра нашей галактики, а известные нам планеты равномерно движутся вокруг Солнца. Но есть в этой академической последовательности моменты, когда тишь и покой бескрайних просторов Солнечной системы будут потревожены визитом блистательной космической гостьи. Полет кометы — это всегда яркое и знаменательное астрономическое событие. Несмотря на то, что подобные визиты — достаточно редкое в природе явление, человечество всегда интересовалось природой комет, наблюдая с трепетом за их блестящим и ярким полетом в ночном небе.

Кометы в глубокой древности посещали наш земной небосвод. Их яркое появление видели еще неандертальцы. Прилетают к нам эти гостьи и сегодня.

Хрестоматийные данные и знания о кометах

Кометы — одни из самых давних и хорошо известных человеку небесных объектов. На протяжении всего существования человеческой цивилизации эти космические гости неоднократно устраивали феерическое шоу, наводя ужас и страх на наших предков. Столь яркое астрономическое зрелище являлось для древних событием экстраординарным, поэтому появление в небе хвостатой красавицы всегда ассоциировалось с некими мистическими событиями. За необычную форму летящего в пространстве объекта, украшенного яркими и длинными хвостом, греки называли этих странниц кометами, что в переводе буквально обозначает «хвостатый».

Персидские астрономы вместе с древними греками впервые сумели описать полет кометы, который по данным современных ученых был замечен с территории Малой Азии в 300-350 годах до н.э.

Редкие появления комет, потому что периодичность визитов составляет 10-15 лет, стали своеобразными разделительными вехами в истории человечества. Практически любое важное историческое событие, катастрофа, грандиозное сражение, политические или социальные потрясения так или иначе связаны по времени с появлением кометы. Благодаря такой привязке астрономических явлений к историческим событиям земной истории, ученым удалось вычислить периодичность появления комет, определить какие из них являются наиболее частыми посетителями Солнечной системы. Первую попытку рассчитать орбиты комет предпринял Эдмонд Галлей, английский астроном, живший и работавший во второй половине XVII века. Ему удалось вычислить орбиты 24 космических объектов подобного типа, появлявшихся в период с 1337 по 1698 год. Выяснилось, что за это время некоторые из космических странниц не раз посещали околоземное пространство.

Так с Земли наблюдали за полетом космического тела в 1531, 1607 и в 1682 году. Подсчитав, что речь идет об одном и том же объекте, Галлей предположил, что следующее свидание должно состояться в 1758 году. Действительно, спустя 72 года в небе снова появилась яркая космическая гостья. Расчеты и предположения Галлея оказались верными, что и послужило поводом назвать комету именем ученого. Последний раз комета Галлея радовала землян своим визитом в 1986 году.

Английский астроном Эдмунд Галлей, рассчитавший период обращения известных на тот момент комет. Один из объектов, периодичность которого рассчитал ученый, названа в его честь — комета Галлея.

Астрофизические параметры комет

Визуально комета выглядит как яркий объект, у которого имеется четко выраженный хвост. В объективе телескопа видна только небольших размеров светящаяся точка, реальный диаметр которой составляет десятки, сотни километров. Природа подобных объектов до конца не изучена, как и неизвестно точное место рождение комет. Предполагается, что ясли, из которых прилетают к нам в гости столь яркие визитерши — облако Оорта. Эта самая дальняя и пограничная область Солнечной системы, отделяющая наш космос от галактического пространства.

Пограничная область Солнечной системы, из которой прилетают к нам долгопериодические кометы. Воздействие гравитационных сил Солнца в процессе последующего путешествие космических странниц превращает некоторые из них в короткопериодические кометы.

Первое, что удалось ученым точно определить в отношении комет — это периодичность обращения подобных космических объектов вокруг Солнца. В процессе исследований и вычислений все известные кометы были разделены на два вида:

• короткопериодические с периодом обращения до 200 лет, с индексом P/;
• долгопериодические кометы, период обращения которых 200 и более лет, индекс С/.

К первым относятся практически все известные на сегодняшний день объекты, посещения которых зафиксированы в исторических анналах и в научной хронике. Двигаются кометы по сильно вытянутым эллиптическим орбитам, в перигелии максимально сближаясь с Солнцем. По мере приближения к центру Солнечной системы под воздействием солнечного ветра и ионизирующего излучения у кометы вырастает хвост, который исчезает по мере удаления объекта в глубины космоса. Сегодня известно более 400 короткопериодических комет, которые с периодичностью 5-10 лет прорезают своими полетами просторы Солнечной системы.

Долгоиграющие кометы или объекты с длительным периодом обращения прилетают к нам из крайних областей Солнечной системы. Период таких визитов превышает 200 лет, поэтому наблюдение за подобными объектами довольно проблематично в течение одного поколения. Точное количество долгопериодических комет неизвестно, так как многие из них совершают полет вокруг Солнца на значительном расстоянии, не попадая в поле зрение земных телескопов.

Расположение Солнечной системы и облака Оорта, откуда к нам прилетают долгопериодические кометы. Расстояния составляют 10³-10⁵ а.е.

С точки зрения астрономической классификации, кометы имеют следующие отличительные черты:

• срок жизни кометы зависит от ее периода обращения, чем чаще объект приближается к Солнцу, тем быстрее он теряет свою массу и уменьшается в размерах;
• подобные объекты не имеют спутников и системы колец, и астрофизические факторы, характерные для большинства планет;
• точный размер кометы не поддается вычислению ввиду отсутствия четкой визуализации границ ядра этого небесного тела;
• состав и структура небесных тел не отличаются стабильностью и разнообразием.

Строение комет: их состав и структура

Главная деталь, которая характеризует эти объекты – хвост. Благодаря этому астрофизическому явлению объект хорошо виден в космическом пространстве. В период своего пребывания на значительном удалении от нашего центрального светила, комета безлика и невидима во мраке космоса.

Хвост кометы Галлея представляет собой газо-пылевой шлейф классической формы. Протяженность хвоста составляет 10-50 млн. км. По мере приближения к Солнцу, хвост часто меняет цветовую гамму, переходя от сине-голубого тона к желтому и красноватому оттенку.

Хвосты кометы и его характеристики

По мере приближения к Солнцу комета имеет классическую схему — впереди ядро объекта, за которым тянется длинный хвост. Размеры блестящего шлейфа варьируются в диапазоне 10-200 млн. км. Чем ближе к Солнцу, тем длиннее хвост. Стоит объекту совершить оборот вокруг нашей звезды, как картина меняется. У удаляющейся кометы хвост находится спереди, его длина начинает уменьшаться по мере удаления в космические дали. Это связано с тем, что частицы, срывающиеся с поверхности кометы, всегда следуют в направлении солнечного света, независимо от того, в какую сторону движется объект.

По своему составу и строению хвост кометы представляет собой светящуюся полосу. На хвост приходится основной эффект свечения объекта, хотя по массе – это всего одна миллионная часть массы самого космического объекта. По своему составу кометный шлейф представляет собой разреженное скопление газов и частиц пыли. Эффект свечения достигается за счет ионизации молекул газа солнечной радиацией.

В современной науке существует классификация кометных хвостов, в соответствии с которой принято разделять следующие подвиды:

• узкопрофильные и прямолинейные хвосты;
• широкоформатные и деформированные кометные шлейфы;
• сильно деформированные и короткие.

Кометные хвосты также принято делить на пылевые и плазменные образования. К первым относятся образования, имеющие красноватый оттенок. Как правило, пылевой кометный шлейф имеет однородную структуру и растягивается на миллионы километров. По мере рассеивания красноватый оттенок меняется на желтый цвет. Плазменные хвосты представляют собой обширные широкоформатные образования. Протяженность такого балдахина достигает десятки, сотни миллионов километров. Солнечная радиация воздействует на молекулы кометных газов, образует плазменную разряженную плазменную структуру.

Расположение плазменного и пылевого хвостов кометы в соответствии с направлением движения кометы по отношению к Солнцу

Для некоторых подобных объектов полет сопровождается появлением антихвоста, возникающего под воздействием солнечного ветра. Размеры и длина этого образования невелики, так как это явление кратковременно и не постоянно.

Сердце кометы – ее ядро

Как и любое космическое тело Солнечной системы, комета имеет твердую структуру. Сердцем космической странницы является ядро, центральная и главная область объекта, в которой сосредоточена его основная масса. Созданная модель Уилла дает представление о том, каков состав ядра кометы. Считается, что основной материал, из которого состоит ядро кометы – лед, представляющий замороженные газы. Ледяная структура является связующим материалом для метеорного вещества. Благодаря такому представлению, о кометах принято судить, как об огромных космических фрагментах льда. Получить более точные данные о составе и строении ядра космических странниц не представляется возможным ввиду ярко светящейся области, окружающей ядро во время полета объекта.

Различные формы ядра комет, которые были изучены в последние годы. Отсутствие сферической формы объясняется отсутствием прочной структуры ядра и другими физическими параметрами объекта.

Последние данные, полученные в результате наблюдений с борта космического телескопа «Хаблл» и космических зондов, свидетельствуют о том, что ядро кометы представляет собой рыхлую структуру. Процентное соотношение космического льда с фрагментами пыли составляет 1 к 5. Каждый раз по мере приближения кометы к Солнцу космический лед испаряется, крупные и мелкие фрагменты пыли улетучиваются в космическое пространство, тем самым уменьшая массу и размеры небесного тела.

Кома — нимб кометы

В момент своей финальной части визита по мере приближения к нашей звезде ядро окружает обширная светящаяся область — кома. По своему составу это скопление газа и пыли. Диаметр комы у комет может быть различным и варьироваться в диапазоне 0,1 – 1,4 млн. км. В зависимости от расположения объекта к Солнцу меняется и форма комы, которая может принимать шарообразную или вытянутую, веретенообразную форму. Кома состоит из трех частей: внутренняя область, видимая часть и ультрафиолетовая область. Вместе с ядром части комы формируют голову кометы.

Кома кометы — обширная светящаяся область вокруг ядра. Размеры комы могут варьироваться в пределах 100 тыс. – 1400 млн. км.

Наиболее известные кометы, о которых стоит знать и говорить

Из всего того количества комет, которые на данный момент известны современной науке, наибольший интерес представляют следующие космические гостьи.

Первая и самая известная, короткопериодическая комета Галлея. Регулярно каждые 72-75 лет этот яркий объект оповещает нас своим появлением. Эту странницу прекрасно видно невооруженным глазом. Появление в 1986 году этой кометы позволило ученым получить массу ценной информации о природе подобных объектов. Следующая встреча землян с кометой Галлея намечена на 2061 год.

Комета Галлея, 1986 год. Наблюдение, сделанное в штате Колорадо США.

Следующей по яркости и красочности астрономического зрелища стоит комета Лавджоя. Объект был обнаружен в 2011 году во время своего пролета сквозь солнечную корону. Удивительное путешествие космической странницы можно было наблюдать с Земли. Прохождение кометы вблизи Солнца зафиксировано фотокамерами на борту МКС.

Самым ярким объектом из этой категории, зафиксированным в XXI веке стала комета Макнота. Ей еще было дано прозвище Большая комета 2007 года. Объект был хорошо виден невооруженным взглядом в течение всего 2007 года. Открыл эту короткопериодическую комету в 2006 году астроном Роберт Макнот.

Комета Хейла-Боппа над Франкфуртом, 1997 год

Комета Хейла-Боппа порадовала землян в 1997 году, подтвердив правильность сделанных два года ранее расчетов. Через 75 лет снова ожидается встреча Земли с этой яркой представительницей блуждающего семейства.