Кометы

Строение комет[]

Основные газовые составляющие комет

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	СH3CN
	H2CO

Ядро

Основная статья: Ядро кометы

Ядро кометы Темпеля 1 (фото аппарата «Дип Импакт»)

Ядро — 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.

Однако 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.

Кома

Основная статья: Кома (комета)

Кома — окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли. Обычно тянется от 100 тысяч до 1,4 миллиона километров от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув её в антисолнечном направлении. Кома вместе с ядром составляет голову кометы. Чаще всего кома состоит из трёх основных частей:

1. Внутренняя (молекулярная, химическая и фотохимическая) кома. Здесь происходят наиболее интенсивные физико-химически процессы.
2. Видимая кома (кома радикалов).
3. Ультрафиолетовая (атомная) кома.

Хвост

Основная статья: Хвост кометы

У ярких комет с приближением к Солнцу образуется «хвост» — слабая светящаяся полоса, которая в результате действия солнечного ветра чаще всего направлена в противоположную от Солнца сторону.

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[уточнить], 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: прямые и узкие, направленные прямо от Солнца; широкие и немного искривлённые, уклоняющиеся от Солнца; 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.

Знаменитые кометы

Если появляется возможность наблюдать прохождение космического объекта с Земли невооруженным глазом, то часто это захватывающее зрелище.

Виртанена

Она открыта американским астрономом К. Виртаненом в 1948 году. Классификация – короткопериодическая, каждые 5,5 лет она возвращается. Другое название – Изумрудная, так ее прозвали из-за характерного зеленого свечения. Окрестили ее и Рождественской в 2018 году. При очередном возвращении яркость небесного тела увеличивалась до середины декабря. Ее можно было наблюдать в Северном полушарии около Плеяд без увеличительных приборов до начала января. Это самая эффектная «хвостатая звезда» последних лет.

Чурюмова Герасименко

Открыта 23.10 1969 К. Чурюмовым в Киеве в результате изучения фотопластинок другого объекта, снятого С. Герасименко. В августе 2014 года к комете подошел космический аппарат «Розетта», для сопровождения ее к Солнцу. 12.11 на ядро спустили аппарат «Фила» для изучения химического состава. Миссия Rosetta является проектом Европейского космического агентства. Изучение космического тела поможет объяснить эволюцию Солнечной системы и возникновение воды на Земле.

Галлея

Благодаря успешной миссии Rosetta, Чуржумов-Герасименко теперь самая известная комета. Ранее это была Галлея. Она появляется каждые 76 лет уже более 20 веков.

Ее возвращение предсказал астроном Эдмон Галлей в 18 веке. Комета была первой, к которой запустили космический зонд «Джотто». Он пролетел мимо космического тела в 1986 году на расстоянии 600 км.

В 2061 году Галлея снова появится в Солнечной системе — и будет сиять в небе великолепным хвостом.

Хейла Боппа

1 апреля 1997 года комета Хейла-Боппа достигла наибольшей яркости. Она выглядела как очень яркая звезда на небе, исключая Сириус. Она оставалась видимой невооруженным глазом в течение 18 месяцев, вдвое дольше, чем предыдущий рекордсмен — Великая 1811 года.

Уэста

Эта комета была ошеломляющим зрелищем на предрассветном мартовском небе 1976 года, яркой, с высоким и широким пылевым хвостом. Она была обнаружена 05.11.1975 г. датским астрономом Ричардом Мартином Вестом на фотографических пластинах. Уже в декабре 1975 года выяснилось, что космический объект выглядел ярче, чем первоначально ожидалось. Это была самая красивая комета ХХ  века.

Шумейкера-Леви

Печально известное космическое тело, разорванное Юпитером на 21 осколок, затем полностью им поглощенное. Подробнее см. материал сайта «Газовые гиганты»

Самые известные кометы Солнечной системы

Комета Галлея

Комета Галлея

Комета Галлея — самая знаменитая из всех комет. Ведь британский ученый Эдмунд Галлей стал первым, кто смог доказать периодичность комет после своих наблюдений и анализа данных астрономов прошлого. Он смог с точностью предсказать возвращение кометы, которая впервые была замечена в 1066 году. Комета Галлея шириной 8 км и длиной 16 км совершает оборот вокруг Солнца каждые 75–76 лет по вытянутой орбите. Последний раз она проходил близко к Земле в феврале 1986 года.

Комета Шумейкеров — Леви 9,представлявшая собой цепочку фрагментов

Комета Шумейкеров-Леви 9 стала знаменита тем, что в 1992 году под воздействием гравитации Юпитера она разорвалась на 21 часть, а затем в 1994 году все части обрушилась на поверхность газового гиганта. Это зрелище наблюдали все астрономы-любители и профессионалы. Утверждается, что удар одного фрагмента — около 3 км в диаметре — привел к взрыву, эквивалентному 6 миллионам мегатонн тротила.

Комета Чурюмова-Герасименко

Комета Чурюмова-Герасименко

Запущенный в 2004 году космический зонд Розетта, принадлежащий Европейскому космическому агентству, который должен был приземлиться на комету Чурюмова-Герасименко в 2014 году. Считается, что комета имеет ширину около пяти километров и в настоящее время вращается вокруг Солнца примерно каждые 6,6 лет. Её орбита раньше была намного больше, но взаимодействие с гравитации Юпитера с 1840 года изменило ее на гораздо меньшую. Затем орбитальный аппарат провел почти два рядом с кометой, когда она направилась обратно к Солнцу. Зонд изучил состав кометы, чтобы помочь нам лучше понять историю формирования нашей Солнечной системы.

Комета Хейла-Боппа

Ядро кометы Борелли

Это вторая по счету комета после Галлея, которая была сфотографирована крупным планом с помощью космического корабля Deep Space 1, отправленным НАСА в 2001 году. Эта исследовательская миссия дала много данных для ученых, благодаря этому астрономы смогли многое понять о ядрах комет. Снимки показали, что каменистое ядро имеет форму гигантской кегли длиной 8 километров, и вся комета странно изогнута.

В отличие от кометы Галлея, которая сформировалась в Облаке Оорта на внешних границах Солнечной системы, Боррелли, как полагают, происходит из пояса Койпера.

Комета Хякутакэ

C/1996 B2 (Хякутакэ)

Эта комета произвела неизгладимое впечатление на ученых, когда в 1996 году она прошла рядом с нашей планетой, приблизилась к Земле на расстояние всего 15 миллионов километров, что оказалось самым близким расстоянием на которое приближались любые другие кометы. Комета озадачила астрономов, поскольку она излучала радиационные лучи в 100 раз интенсивнее, чем предполагалось.

Космический аппарат “Улисс” прошел через хвост этой кометы в мае 1996 года, показав, что его длина составляет не менее 570 миллионов километров — в два раза больше, чем у любой другой известной кометы.

Как кометы получают свое название?

История наблюдения комет насчитывает более 2000 лет, в течение которых использовалась несколько схем присвоения имен каждой из комет. На сегодняшний день некоторые из комет могут иметь более одного имени.

Самая первая система характеризовалась тем, что кометы получали имя в честь года их обнаружения (например, Великая комета 1680 года). Позже появилось соглашение астрономов о том, что в названиях комет будут использоваться имена людей, связанных с открытием (например, комета Хейла-Боппа) или первого подробного исследования (например, комета Галлея).

Комета C/1995 O1 (Хейла — Боппа)

С 20-го века технологии постоянно развивались и количество открытий росло с каждым годом, поэтому возникла необходимость создания более универсальной системы с использованием специальных чисел.

Изначально кометам присваивались коды в том порядке, в котором кометы проходили перигелий (например, комета 1970 II). Но и эта система не смогла просуществовать долго, потому что и она не могла справиться с числом ежегодных открытий. Так с 1994 года появилась новая система — присваивается код на основе типа орбиты и даты обнаружения (например, C / 2012 S1):

• P / обозначает периодическую комету, определенную для этих целей как любая комета с орбитальным периодом менее 200 лет или подтвержденными наблюдениями при более чем одном проходе перигелия;
• C / обозначает непериодическую комету, то есть любую комету, которая не является периодической в соответствии с предыдущим пунктом;
• X / указывает на комету, для которой невозможно рассчитать орбиту (обычно кометы их исторических наблюдений);
• D / указывает на периодическую комету, которая исчезла, разбилась или была потеряна. Примеры включают Комету Лекселла (D / 1770 L1) и Комету Шумейкер-Леви 9 (D / 1993 F2);
• A / указывает на объект, который был ошибочно идентифицирован как комета, но на самом деле является малой планетой. Но в течение многих лет это название не использовалось, но в 2017 году ее применили для Оумуамуа (A / 2017 U1), а затем ко всем астероидам на орбитах похожих на кометы;
• I / обозначает межзвездный объект. Это обозначение появились совсем недавно, в 2017 году, чтобы дать Оумуамуа (1I / 2017 U1) наиболее правильный и точный статус. По состоянию на 2019 год единственным другим объектом с этой классификацией является комета Борисова (2I / 2019 Q4).

1I/Оумуамуa — первый обнаруженный межзвёздный объект, пролетающий через Солнечную систему (в представлении художника)

Номенклатура

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 учёных, 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 учёных. 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 (яп. Genichi Araki) и Джорджем Олкоком (англ. 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).

Всего есть пять тел в Солнечной системе, которые числятся и в списке комет, и в списке астероидов. Это 2060 Хирон (95P/Хирон), 4015 Вильсон — Харрингтон (107P/Вильсона — Харрингтона), 7968 Эльст — Писарро (133P/Эльста — Писарро), 60558 Эхекл (174P/Эхекл) и 118401 LINEAR (176P/LINEAR).

Облако Оорта

Облако Оорта — это теоретическое облако, которое считается местом происхождения большинства долгопериодических комет.

Облако Оорта представляет собой огромную диффузную сферическую оболочку с внутренней границей в несколько тысяч астрономических единиц и внешней границей, возможно, достигающей 200 000 астрономических единиц.

Пояс Койпера иногда рассматривают как внешний край известной Солнечной системы, но Облако Оорта находится примерно в 50-5000 раз дальше от Солнца, чем пояс Койпера.

Облако Оорта находится даже за гелиопаузой, областью пространства, за которой солнечный ветер перестает защищать Солнечную систему от межзвездных ветров.

Это также примерно 20% расстояния до ближайшей к нашей Солнечной системе звезды, Проксимы Центавра!

Считается, что Облако Оорта содержит миллиарды кометных объектов, хотя ни один из них не был замечен.

Так откуда известно его местонахождение?

Долгопериодические орбиты комет отслеживаются, чтобы понять, как далеко они перемещаются.

А внешний край Облака Оорта можно определить по расстоянию до сферы Солнечного холма.

Любой объект, находящийся дальше от сферы Солнечного холма, не будет гравитационно связан с ней и, следовательно, не станет частью Солнечной системы.

Таким образом, внешний край облака Оорта является самой внешней границей нашей Солнечной системы.

Облако Оорта так далеко, а объекты настолько тусклые и маленькие, что ни один объект там нельзя наблюдать непосредственно.

Долгопериодические кометы являются главным свидетельством того, что такая область вообще существует.

Кометы — это редкие случаи, когда объекты из пояса Койпера или облака Оорта подходят достаточно близко, чтобы солнечный свет мог показать, что у них есть.

Что такое комета в космосе?

Кометы подобны остаткам формирования планет во внешней Солнечной системе.

Как правило, они имеют очень эллиптические орбиты вокруг Солнца.

Их можно ясно увидеть только тогда, когда их орбиты приводят их во внутреннюю часть Солнечной системы.

Кометы в основном состоят из льда и пыли.

Лед состоит в основном из воды и других веществ, таких как аммиак и метан.

Какие существуют два типа комет?

Прежде всего, есть два типа комет: короткопериодические и долгопериодические.

Короткопериодические кометы имеют период обращения менее 200 лет.

Напротив, у долгопериодических комет период обращения намного больше, у некоторых даже тысячи лет.

Общие сведения[]

Предположительно, долгопериодические кометы прилетают во внутреннюю Солнечную систему из облака Оорта, в котором находится огромное количество кометных ядер. Тела, находящиеся на окраинах Солнечной системы, как правило, состоят из летучих веществ (водяных, метановых и других газов), испаряющихся при подлёте к Солнцу.

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, большинство 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).

Кометы движутся по вытянутым эллиптическим орбитам

Обратите внимание на два различных хвоста

Кометы, прибывающие из глубины космоса, выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост, иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров. Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой. Ядро диаметром в несколько километров может иметь вокруг себя кому в 80 тыс. км в поперечнике. Потоки солнечных лучей выбивают частицы газа из комы и отбрасывают их назад, вытягивая в длинный дымчатый хвост, который движется за ней в пространстве.

Яркость комет очень сильно зависит от их расстояния до Солнца. Из всех комет только очень малая часть приближается к Солнцу и Земле настолько, чтобы их можно было увидеть невооружённым глазом. Самые заметные из них иногда называют «большими (великими) кометами».

Многие из наблюдаемых нами метеоров («падающих звёзд») имеют кометное происхождение. Это потерянные кометой частицы, которые сгорают при попадании в атмосферу планет.

История комет, полет которых наблюдался с Земли

Рядом с нашей планетой постоянно пролетают различные космические объекты, озаряя своим присутствием небосвод. Своим появлением кометы часто вызывали у людей необоснованный страх и ужас. Древние оракулы и звездочеты связывали появление кометы с началом опасных жизненных периодов, с наступлением катаклизмов планетарного масштаба. Несмотря на то, что хвост кометы составляет всего миллионную часть массы небесного тела – это наиболее яркая часть космического объекта, дающая 0,99% света в видимом спектре.

Комета Ньютона

За время наблюдений за небесной сферой человечеству удалось создать список наиболее частых космических гостей, регулярно посещающих нашу солнечную систему. В этом списке на первом месте определенно стоит комета Галлея – знаменитость, которая озарила нас своим присутствием уже в тридцатый раз. Это небесное тело наблюдал еще Аристотель. Ближайшая комета получила свое название благодаря стараниям астронома Галлея в 1682 году, рассчитавшего ее орбиту и следующее появление на небе. Наша спутница с регулярностью 75-76 лет пролетает в зоне нашей видимости. Характерной особенностью нашей гостьи является то, что, несмотря на яркий след в ночном небе, ядро кометы имеет практически темную поверхность, напоминая собой обычный кусок каменного угля.

Комета Галлея

Другие наиболее знаменитые последние кометы, осчастливившие нас своим появлением, имеют также громадные периоды обращения. В 2011 году была открыта комета Лавджоя, сумевшая пролететь в непосредственной близости от Солнца и при этом остаться целой и невредимой. Эта комета относится к долгопериодическим, с периодом обращения 13 500 лет. С момента своего обнаружения эта небесная гостья будет пребывать в области солнечной системы до 2050 года, после чего на долгие 9000 лет покинет пределы ближнего космоса.

Лавджой и Макнота

Самым ярким событием начала нового тысячелетия, в прямом и в переносном смысле, стала комета Макнота, открытая в 2006 году. Это небесное светило можно было наблюдать даже невооруженным глазом. Следующее посещение нашей солнечной системы этой яркой красавицей намечено через 90 тыс. лет.

Следующая комета, которая может посетить наш небосвод в ближайшее время, вероятно будет 185P/Петрю. Ее станет заметно, начиная с 27 января 2020 года. На ночном небе это светило будет соответствовать яркости 11 звездной величины.

Примечания[]

1. http://ssd.jpl.nasa.gov/dat/ELEMENTS.COMET
2. ↑ http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/astronomiya/KOMETA.html — КОМЕТА | Энциклопедия Кругосвет
3. Ю.Н.ГНЕДИН. .
4. ↑ http://galspace.spb.ru/index118.html — Строение кометы, гипотезы происхождения комет
5. Искатели звёздной пыли получили неожиданный материал // membrana.ru (со ссылкой на news.nationalgeographic.com — «Comet Built Like an Asteroid, Scientists Find»)

6. Цесевич В.П. § 51. Кометы и их наблюдения // Что и как наблюдать на небе. — 6-е изд. — М.: Наука, 1984. — С. 168—173. — 304 с. (см. ISBN )

7. G. Ranzini — Atlante dell’ universo./ Пер. с итал. Г.Семёновой. — М.:Эксмо, 2009. — С. 88.
8. Шамин С. М. История появления слова «комета» в русском языке // И. И. Срезневский и русское историческое языкознание: К 200-летию со дня рождения И. И. Срезневского: сборник статей Международной научной конференции, 26-28 сентября 2012 г. / отв. ред. И. М. Шеина, О. В. Никитин; Рязанский гос университет им. С. А. Есенина. Рязань, 2012. С. 366—372.
9. Детская энциклопедия «Мир небесных тел. Числа и фигуры.» — Глав. ред. Маркушевич, Алексей Иванович — М.: Педагогика, Москва, 1972. — С. 187.
10. Миссия «Розетта» на сайте ЕКА  (англ.)