Кометы происхождение и состав

МОУ СОШ № 75























                                               реферат по астрономии





                                        









                                       





      



       

                                                                                                                       работу выполнила 

                                                                                                                        Бабанова Оксана

                                                                                                                     ученица 11 класса Я















                                                                     Черноголовка, 2008





                                                                                 ПЛАН







1  Вступление…………………………………………………………………



2  Происхождение комет……………………………………………………



3  Строение и состав…………………………………………………………



4  Кометные орбиты…………………………………………………………



5  Точность определения кометных орбит………………………………



6  Причина свечения комет и их химический состав………………….



7  Методы оценки блеска комет …………………………………………..

8  Известные кометы…………………………………………………………

9  Современные исследования комет…………………………………….



10  Защита Земли от кометной опасности………………………………



11 Заключение……………………………………………………………….



12 Фотографии………………………………………………………………



13 Использованная литература…………………………………………..

















































                                                              ВСТУПЛЕНИЕ.



Кометы являются одними из самых эффектных тел в Солнечной системе. Это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных газов сложного химического состава, водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и более крупных фрагментов. Ежегодно открывают 5-7 новых комет и довольно часто один раз в 2-3 года вблизи Земли и Солнца проходит яркая комета с большим хвостом. Кометы интересуют не только астрономов, но и многих других учёных: физиков, химиков, биологов, историков... Постоянно проводятся достаточно сложные и дорогостящие исследования. Чем же вызван такой живой интерес к этому явлению? Его можно объяснить тем, что кометы - ёмкий и ещё далеко не полностью исследованный источник полезной науке информации. Например, кометы «подсказали» учёным о существовании солнечного ветра, имеется гипотеза о том, что кометы являются причиной возникновения жизни на земле, они могут дать ценную информацию о возникновении галактик...

Кометы - тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Вдали от Солнца у комет нет никаких атмосфер и они ничем не отличаются от обычных астероидов. При сближении с Солнцем на расстояния примерно 11 а.е. у них сначала появляется газовая оболочка неправильной формы (кома). Кома вместе с ядром (телом) называется головой кометы. В телескоп такая комета наблюдается как туманное пятнышко и ее можно отличить по виду от какого-нибудь удаленного звездного скопления только по заметному собственному движению. Затем, на расстояниях 3-4 а.е. от Солнца у кометы, под действием солнечного ветра, начинает развиваться хвост, который становится хорошо заметным на расстоянии менее2а.е.




                                       ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОМЕТ.





За обозримое прошлое человечества было открыто много комет. Каждая  из них имеет свои особенности.  На  первых  порах  серьезного  изучения  комет никому не приходила в голову мысль, что они принадлежат Солнечной системе. Раньше предполагалось, что таинственные небесные странницы приходят  к нам  из  далеких  безвестных  глубин  межзвездного  пространства,  совершая

удивительное  «паломничество».  Они  подходят  к  Солнцу  на  расстояние  в несколько десятков или сотен миллионов  километров,  «приветствуют»  его  и затем пускаются в обратный путь. При этом, чем  дальше  кометы  уходили  от Солнца, тем сильнее ослабевал  их  блеск,  пока  совсем  не  пропадал.  Так заканчивался каждый вояж.

Куда направлялись таинственные визитеры: искать ли другие солнца,  или возвращались в какой-то  давно  обжитый  «дом»,  скрытый  от  нашего  взора далекими километрами космических расстояний? Долгое  время  это  оставалось загадкой. Большинство астрономов предполагали, что каждая комета приходит к Солнцу лишь один раз и затем навсегда покидает его окрестности.

Однако эта  мысль  утвердилась  не  сазу.  Еще  Аристотель  –  могучий авторитет среди  научного  мира,  задумываясь  о  природе  комет,  выдвинул гипотезу, что кометы имеют земное происхождение. Они, якобы, порождаются  в атмосфере  Земли,  «висят»  на  сравнительно  небольшой  высоте,   медленно проплывая по небу.

Удивительно, что точка зрения  Аристотеля  господствовала  около  двух тысячелетий, и никакие  попытки  поколебать  ее  не  давали  положительного результата. Хотя некоторые ученые склонны были думать, что кометы  все-таки приходят  из  каких-то   далеких,   неведомых   нам   глубин   космического пространства. Только в конце XVI века идея Аристотеля была опровергнута.

В  конце  XVI  века  астрономы   наблюдали   яркую   комету   с   двух наблюдательных пунктов, очень удаленных  друг  от  друга.  Если  бы  комета находилась в атмосфере, т.е. недалеко от наблюдателей,  то  должен  был  бы наблюдаться параллакс: с одного пункта комета должна  быть  видна  на  фоне одних звезд, а с другого - на фоне других. Однако наблюдения показали,  что

никакого параллакса не было, и, значит, комета находилась  гораздо  дальше, чем Луна. Земная природа комет была опровергнута, что сделало их еще  более таинственными.  Одна  тайна  сменилась  другой,  еще  более  заманчивой   и недоступной.

У многих астрономов сложилось мнение, что кометы  приходят  к  нам  из межзвездных глубин, т.е. не являются членами Солнечной системы. В  какой-то момент даже предполагалось, что кометы приходят к Солнцу  по  прямолинейным траекториям  и по таким же прямолинейным траекториям уходят от него. Трудно сказать, сколько времени продолжалось бы такое положение,  если

бы не одно важнейшее событие в истории человечества. Гениальный естествоиспытатель, великий физик и математик Исаак  Ньютон завершил выдающийся научный труд,  связанный  с  анализом  движения  планет вокруг Солнца, и сформулировал закон всемирного тяготения:  сила  взаимного

притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс  и обратно пропорциональна квадрату между ними. Согласно этому закону природы все планеты движутся  вокруг  Солнца  не произвольным  образом,  а  строго  по  определенным  орбитам.  Орбиты   эти

представляют собой замкнутые линии. Галлей обратился к Ньютону  с  предложением  рассмотреть,  как  должны двигаться кометы в соответствии с законами всемирного тяготения. Даже сейчас обработка данных,  полученных  в  результате  космического эксперимента и наземных наблюдений, продолжается. Кометы, которые нам удается наблюдать, приходят  к  нам  с  далеких  окраин

Солнечной системы.  По  сегодняшним  представлениям  более  100  миллиардов кометных ядер населяют эти окраины, которые отстоят от Земли в 10 тысяч раз дальше, чем Солнце.

Есть предположение, что кометные ядра образовались  в  одно  время  со всей  Солнечной  системой  и  поэтому  могут  являть  собой  образцы   того первичного вещества, из которого впоследствии  образовались  планеты  и  их спутники. Свои первозданные свойства ядра могли сохранить благодаря  своему «постоянному месту»  вдали от Солнца и больших планет, оказывающих огромное влияние на ближайшее окружение.

.Гипотезы  захвата   комет   из   межзвездного   пространства   и   их вулканического происхождения весьма немирно сосуществовали рядом, не  желая уступить друг другу пальму первенства. Однако в 1950 году они  были  сильно потеснены одной старой идеей в новом оформлении.

Еще в 1932 году один из выдающихся астрономов,  Эрнст  Эпик,  высказал идею о  возможной  концентрации  большого  количества  облаков  кометных  и метеоритных тел, «подчиняющихся» Солнцу, несмотря на  то,  что  размещались они на расстоянии четырех световых дней от него.

    В   1950   году   голландский   астроном   Ян   Оорт,   исследуя   ряд долгопериодических комет, обнаружил, что их афелии (наиболее  удаленные  от Солнца точки орбит) концентрируются вблизи границы Солнечной системы. Можно было  бы  посчитать  этот  результат  малопримечательным,  тем  более,  что количество комет было совсем небольшим – 19. Однако  Оорт  увидел  за  этим

явление большого масштаба. Он возродил  к  жизни  идею  Эпика  о  хранилище кометных  ядер  на  «задворках»  Солнечной  системы.  Из  его  исследований вытекало, что зона, оккупированная кометами, простирается в поясе от 30  до 100 тыс. а. е. от Солнца.

Сам Оорт полагал на первых порах, что кометы образовались  в  процессе взрыва Фаэтона. Взрыв, по его мнению,  был  настолько  силен,  что  большая часть мелких осколков была заброшена так далеко, что попала  под  косвенное влияние соседних звезд, да так и осталась на окраинах Солнечной системы. И хотя красивая гипотеза о  Фаэтоне  оказалась  несостоятельной,  идея забрасывания вещества из внутренних областей Солнечной системы во  внешние, в дальнейшем получила подтверждение.

    Сегодня  механизм  образования   облака   Эпика   –   Оорта   выглядит приблизительно  так.  В  эпоху  гравитационного  «склеивания»   планет   из газопылевого облака формировалось большое количество сгустков вещества  или так называемых зародышей. Однако не  все  зародыши  обрастали  веществом  с одинаковой скоростью. Некоторые значительно  опережали  своих  ближайших  и дальних  соседей. Так, будущие планеты-гиганты, не набрав еще массы Земли и Марса, начали проявлять свой агрессивный «характер». Все, что  эти  планеты не в силах были  поглотить,  они  выталкивали  своим  гравитационным  полем далеко  от  своих  «участков».  Главной  помехой   в   этой   выталкивающей деятельности было Солнце, старавшееся удержать  даже  любую  мелочь  на  ее исконных орбитах. Но чем дальше от Солнца формировалась планета-гигант, тем легче ей было проявлять самостоятельность и по-своему вершить судьбы  более мелких тел. Поэтому основным поставщиком кометных ядер  в  облако  Эпика  – Оорта был Нептун. Поскольку Нептун расположен очень далеко  от  Солнца,  то все его окружение  живет  в  состоянии  вечного  холода  и,  следовательно, содержит большое количество летучих веществ, которые не могли удержаться  в более близких Солнцу телах. Именно содержание таких  веществ  и  характерно для планет, которые удалось выудить из далекого облака. Тело, заброшенное Нептуном в облако, существует там до тех  пор,  пока что-нибудь не уменьшит его скорость обращения  вокруг  Солнца.  Этим  «что-

нибудь» могли быть возмущения со  стороны  соседних  звезд.  Конечно,  если возмущение не уменьшит, а увеличит скорость кометного ядра, то  ядро  может покинуть Солнечную систему навсегда. Итак, планеты забросали  всю  периферию  Солнечной  системы  кометными

ядрами. Приближаясь к Солнцу, ядра начинают испаряться, обрастают кометами, формируют хвосты. Описанная вкратце модель Оорта, – разумеется, не  окончательно  решает вопрос о происхождении комет и, особенно о способах забрасывания их  внутрь планетной системы.



                                    СТРОЕНИЕ, СОСТАВ КОМЕТЫ.

Маленькое ядро кометы является единственной её твёрдой частью, в нём сосредоточена почти вся её масса. Поэтому ядро - первопричина всего остального комплекса кометных явлений. Ядра комет до сих пор всё ещё недоступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся газопылевой оболочки, но и то, что останется, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, то есть располагается центр масс. Однако, как показал советский астроном Д. О. Мохнач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой областью фотометрического ядра. Это явление носит название эффекта Мохнача.

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы - газовую оболочку, которая образуется в результате прогревания ядра при приближении к Солнцу. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к нему она постепенно становится овальной, затем удлиняется ещё сильнее и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост, состоящий из газа и пыли, входящих в состав головы.

Ядро - самая главная часть кометы. Однако до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Лапласа существовало мнение, что ядро кометы - твёрдое тело, состоящее из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро превращающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Эта классическая ледяная модель кометного ядра была существенно дополнена в последнее время. Наибольшим признанием пользуется разработанная Уиплом модель ядра - конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (метана, углекислого газа, воды и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер к газовыделению.

Согласно Уиплу механизм истечения вещества из ядра объясняется следующим образом. У комет, совершивших небольшое число прохождений через перигелий, - так называемых «молодых» комет - поверхностная защитная корка ещё не успела образоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому газовыделение протекает интенсивно путём прямого испарения. В спектре такой кометы преобладает отражённый солнечный свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от «молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имеющие большие полуоси орбит, так как предполагается, что они впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. «Старые» кометы - это кометы с коротким периодом обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой перигелий. У «старых» комет на поверхности образуется тугоплавкий экран, так как при повторных возвращениях к Солнцу поверхностный лед, подтаивая, «загрязняется». Этот экран хорошо защищает находящийся под ним лёд от воздействия солнечного света.

Модель Уипла объясняет многие кометные явления: обильное газовыделение из маленьких ядер, причину негравитационных сил, отклоняющих комету от расчётного пути. Потоки, истекающие из ядра, создают реактивные силы, которые и приводят к вековым ускорениям или замедлениям в движении короткопериодических комет.


Существуют также другие модели, отрицающие наличие монолитного ядра: одна представляет ядро как рой снежинок, другая - как скопление каменно-ледяных глыб, третья говорит о том, что ядро периодически конденсируется из частиц метеорного роя под действием гравитации планет. Всё же наиболее правдоподобной считается модель Уипла.

Массы ядер комет в настоящее время определяются крайне неуверенно, поэтому можно говорить о вероятном диапазоне масс: от нескольких тонн (микрокометы) до нескольких сотен, а возможно, и тысяч миллиардов тонн (от 10 до 10 - 10 тонн).

Кома кометы окружает ядро в виде туманной атмосферы. У большинства комет кома состоит из трёх основных частей, заметно отличающихся своими физическими параметрами:
1) наиболее близкая, прилегающая к ядру область - внутренняя, молекулярная, химическая и фотохимическая кома,
2) видимая кома, или кома радикалов,
3) ультрафиолетовая, или атомная кома.

На расстоянии в 1 а. е. от Солнца средний диаметр внутренней комы D = 10 км, видимой D = 10 - 10 км и ультрафиолетовой D = 10 км.

Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы: химические реакции, диссоциация и ионизация нейтральных молекул. В видимой коме, состоящей в основном из радикалов (химически активных молекул) (CN, OH, NH и др.), процесс диссоциации и возбуждения этих молекул под действием солнечной радиации продолжается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.

Л. М. Шульман на основании динамических свойств вещества предложил делить кометную атмосферу на следующие зоны:
1) пристеночный слой (область испарения и конденсации частиц на ледяной поверхности),
2) околоядерную область (область газодинамического движения вещества),
3) переходную область,
4) область свободно-молекулярного разлёта кометных частиц в межпланетное пространство.

Но не для всякой кометы должно быть обязательным наличие всех перечисленных атмосферных областей.

По мере приближения кометы к Солнцу диаметр видимой головы день ото дня растёт, после прохождения перигелия её орбиты голова снова увеличивается и достигает максимальных размеров между орбитами Земли и Марса. В целом для всей совокупности комет диаметры голов заключены в широких пределах: от 6000 км до 1 млн. км.

Головы комет при движении кометы по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от Солнца они круглые, но по мере приближения к Солнцу, под воздействием солнечного давления, голова принимает вид параболы или цепной линии.

С. В. Орлов предложил следующую классификацию кометных голов, учитывающую их форму и внутреннюю структуру:
1. Тип E; - наблюдается у комет с яркими комами, обрамлёнными со стороны Солнца светящимися параболическими оболочками, фокус которых лежит в ядре кометы.
2. Тип C; - наблюдается у комет, головы которых в четыре раза слабее голов типа E и по внешнему виду напоминают луковицу.
3. Тип N; - наблюдается у комет, у которых отсутствует и кома и оболочки.
4. Тип Q; - наблюдается у комет, имеющих слабый выступ в сторону Солнца, то есть аномальный хвост.
5. Тип h; - наблюдается у комет, в голове которых генерируются равномерно расширяющиеся кольца - галосы с центром в ядре.

Наиболее впечатляющая часть кометы - её хвост. Хвосты почти всегда направлены в противоположную от Солнца сторону. Хвосты состоят из пыли, газа и ионизированных частиц. Поэтому в зависимости от состава частицы хвостов отталкиваются в противоположную от Солнца сторону силами, исходящими из Солнца.

Ф. Бессель, исследуя форму хвоста кометы Галлея, впервые объяснил её действием отталкивающих сил, исходящих из Солнца. Впоследствии Ф. А. Бредихин разработал более совершенную механическую теорию кометных хвостов и предложил разбить их на три обособленные группы, в зависимости от величины отталкивающего ускорения.

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован в 1911 году К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые пришли к выводу, что это механизм флуоресценции, то есть переизлучения солнечного света.

Иногда в кометах наблюдаются достаточно необычные структуры: лучи, выходящие под различными углами из ядра и образующие в совокупности лучистый хвост; галосы - системы расширяющихся концентрических колец; сжимающиеся оболочки - появление нескольких оболочек, постоянно двигающихся к ядру; облачные образования; омегообразные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях солнечного ветра.



                                                 КОМЕТНЫЕ ОРБИТЫ.



Согласно результатам исследований Ньютона,  кометы  движутся  либо  по эллиптическим, либо по параболическим,  либо  по  гиперболическим  орбитам, причем в  фокусе  каждой  орбиты  находится  Солнце.  Фокус  кривой  –  это некоторая точка F , лежащая в плоскости  этой  кривой.  Фокусы  у  парабол, гипербол и эллипсов расположены вблизи закруглений этих  кривых.  Очевидно, что у параболы и гиперболы имеется по одной такой точке, в ней и  находится Солнце, а у эллипса таких точек две, и Солнце находится в одной из них. Астрономам достаточно вычислить  орбиту  кометы,  и  эта  орбита  сама «скажет», вернется ли комета к  Солнцу,  или  навсегда  покинет  его.  Если комета окажется параболической или гиперболической,  т.е.  незамкнутой,  то комета, имеющая такую орбиту, уже никогда не вернется. Каждая из них  имеет фокус, в котором  расположено  Солнце,  но  у  них  нет  конечных  значений величины а (большая полуось эллиптической орбиты). Поэтому вместо  значения а  в случаях параболических и  гиперболических  кометных  орбит  используют величину q – расстояние перигелия  от  Солнца.  Для  гиперболических  орбит эксцентриситет е > 1, а для параболических – всегда  е=0.  Для  определения

формы и расположения гиперболических орбит применяют параметры е, i, ?,  ?,

q, параболических - i, ?, ?, q. Как полагают многие ученые, ядра комет,  имеющих  параболическую  или гиперболическую орбиту, удаляясь от Солнца с все  уменьшающейся  скоростью, на расстоянии порядка 150  тысяч   астрономических  единиц  от  него  почти останавливаются.  Постепенно  там  образовался  огромный   рой,   миллиарды кометных ядер – так называемое облако Оорта (по имени голландского  ученого А.Оорта, который выдвинул эту  гипотезу).  Поскольку  тяготение  Солнца  на

столь больших расстояниях ничтожно, ядра могут  оставаться  там  почти  без движения бесконечно долго. Лишь изредка, испытав гравитационное возмущение, к примеру, от проходящей недалеко звезды,  часть  ядер  в  облаке  начинает перемещаться, некоторые из них, возможно, в сторону Солнца. Совсем другое дело,  если  орбита  окажется  эллиптической.  Поскольку эллипс – линия замкнутая, комета должна обязательно вернуться  в  ту  точку пространства, в которой ее уже наблюдали с Земли. Сколько же времени нужно комете, движущейся по эллипсу, чтобы  сделать

один оборот? Это зависит от различных параметров эллипса,  в  частности  от расстояния между его фокусами.  Чем  меньше  это  расстояние,  тем  быстрее комета совершит оборот вокруг Солнца.

Точная  форма  любого  эллипса  однозначно  определяется  величиной  а большой его полуоси и значением некоторой  величины  е  –  эксцентриситета, характеризующего «степень сплюснутости»  эллипса.  Эксцентриситет  е=0  для окружности, а для эллипса 0<е<1. И чем ближе значение е  к  0,  тем  больше эллипс походит на окружность, а чем  ближе  его  значение  к  единице,  тем

больше эллипс сплюснут и вытянут вдоль большой оси. Например, для планетных орбит Солнечной системы е=0,1, и поэтому эти орбиты почти круговые.  А  для большинства эллиптических кометных орбит е=1 (т. е. эти орбиты представляют собой очень вытянутые эллипсы). Кометы,  движущиеся  по  таким  орбитам,  в точке наибольшего сближения с Солнцем (перигелии)  могут  оказываться  даже внутри орбиты Меркурия – ближайшей к Солнцу планеты, а в точке  наибольшего

удаления  от  Солнца  (афелии)  –  находиться  далеко  за  орбитами  планет Солнечной системы.

В астрономии величину а полуоси эллиптической  орбиты  тела  Солнечной системы принято  выражать  в  астрономических  единицах  (а.  е.).  Кометы, движущиеся по эллипсам с большими полуосями до  20  а.  е.,  имеют  периоды обращения  Т<100  (короткопериодиодические  кометы).  У  долгопериодических комет (Т>100 лет) большие полуоси орбит измеряются тысячами астрономических единиц.

В соответствии с одним из законов Кеплера, открытых в начале XVII в., кометы движутся  быстрее  всего  в  перигелии,  а  медленнее  –  в  афелии. Например, для кометы с а=20 000 а. е. скорость в перигелии может  составить 600 км./с, а в афелии – 1 см./с. Для таких  комет  период  обращения  вокруг  Солнца  может  составлять миллионы и десятки миллионов лет. На большой оси  эллипса  по  обе  стороны  от  ее  центра  симметрично располагаются две точки – фокусы эллипса. В одном из фокусов  эллиптической кометной  орбиты  находится  Солнце,  под  действием  притяжения   которого движется комета. Расположение кометной орбиты в  пространстве  определяется прежде всего наклонением i орбиты, т. е. величиной угла  наклона  плоскости орбиты кометы к плоскости орбиты Земли, или к плоскости эклиптики. При этом говорят, что комета имеет прямое движение, если 00 < i < 900  и   обратное, если 900 < i < 1800 . Ясно, что при i  не  равном  0  одна  часть  кометной

орбиты  располагается  над  плоскостью  эклиптики,  другая   –   под   этой плоскостью, если всю

 картину рассматривать из северного эклиптикального полупространства (т.  е. наблюдать перемещение  Земли  вокруг  Солнца  происходящим  против  часовой

стрелки). Кометная орбита пересекает плоскость эклиптики  в  точках,  называемых узлами орбиты: в одном из них – восходящем – комета из полупространства под плоскостью орбиты Земли «восходит» в полупространство над ней, а в другом – нисходящем – «нисходит» из  полупространства  над  плоскостью  эклиптики  в полупространство под нею. Прямая,  проходящая  через  Солнце  и  через  узлы  орбиты  В плоскости эклиптики  есть  фиксированная  прямая  линия,  проходящая  через Солнце  и  соединяющая  так   называемые   точки   весеннего   и   осеннего

равноденствий.  Величина  ?  одного  из   углов   между   этой   прямой   и пересекающейся с ней в Солнце линией узлов называется долготой  восходящего узла орбиты.

Наклонение орбиты i, долгота восходящего узла орбиты  ?  и  долгота  ? перигелия, т. е. величина угла между направлениями от Солнца на  восходящий узел и на перигелий, однозначно определяют положение орбиты в пространстве. Пять элементов орбиты – а, е, i, ? и  ?  -  полностью  определяют  как форму эллиптической кометной орбиты, так  и  ее  расположение  относительно земной орбиты.





    ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМЕТНЫХ ОРБИТ.





Для  вычисления  точного  положения  кометы   в   пространстве   кроме параметров, описывающих форму  орбиты  и  ее  расположение,  необходим  еще момент Т0  времени прохождения кометы через перигелий. Элементы орбиты можно определить, если есть не менее  трех  наблюдений кометы. И без учета возмущающего действия на комету притяжения  со  стороны других тел Солнечной системы, задача нахождения этих  элементов,  в  общем, кажется не столь сложной. Если же на  практике  по  нескольким  наблюдениям определить орбиту кометы и предвычислить ее эфемериду(т. е. положение ее на небе на период видимости), в следующее возвращение кометы к Солнцу ее можно либо вообще не найти, либо, случайно «переоткрыв» ее, увидеть, что элементы

орбиты значительно изменились под  влиянием  гравитационных  возмущений  со стороны больших планет Солнечной системы. Дело в том,  что  вычисленная  по нескольким наблюдениям  комета  без  учета  возмущений  со  стороны  планет эллиптическая,  параболическая  или  гиперболическая  орбита  –   это   так называемая оскулирующая орбита кометы, подчас значительно  отличающаяся  от реальной, по которой комета движется среди  планет  Солнечной  системы.  На практике оскулирующая орбита кометы пересчитывается на все более отдаленные в прошлое моменты времени с постоянным  учетом  гравитационных  возмущений. Процедура пересчета элементов кометной орбиты производится до того момента, когда орбита окажется не подверженной влиянию со  стороны  больших  планет. Такая орбита называется первичной. Первичная орбита кометы, будучи одной из кривых конического сечения (окружность, эллипс,  парабола  или  гипербола),

позволяет судить о принадлежности кометы к Солнечной  системе.  Большинство первичных кометных орбит – эллиптические, т. е. большинство комет  -  члены нашей Солнечной системы. Но стали ли они членами Солнечной  системы,  придя из межзвездных пространств, или  всегда  принадлежали  к  семейству  планет Солнца? В каждом конкретном случае нужно специальное исследование. Согласно теории движения комет, и среди комет, имеющих гиперболические

первичные орбиты, лишь незначительное количество может оказаться «небесными гостьями» из межзвездных глубин:  большая  часть  таких  орбит  возникла  в результате гравитационных возмущений со стороны  больших  планет  Солнечной системы.

Говоря об эллиптических,  гиперболических  и  параболических  орбитах, следует иметь в виду два момента. Во-первых, поскольку эксцентриситет е для  эллиптических  орбит  может принимать любые значения в пределах 0 < е <  1,  а  для  гиперболических  – любые  больше  1,  очевидно,  что  теоретически   допустимо   существование бесчисленного   количества   таких   орбит    с    различными    значениями эксцентриситета е<>1. Так как для всех  параболических  орбит  е=1,  т.  е.

эксцентриситет  е  может  принимать  единственное   значение,   вероятность возникновения параболической кометной орбиты должна быть  исчезающе  малой. Тогда можно допустить, что в большинстве случаев  установленные  для  комет параболические орбиты, скорее всего  либо  очень  вытянутые  эллипсы,  либо гиперболы со  значениями  эксцентриситета  близким к 1. Во-вторых,  элементы  кометной  орбиты  обычно  определяются  лишь  по ничтожно малому  отрезку  траектории  движения  кометы  в  непосредственной близости от Солнца. Поэтому при  небольшом  количестве  наблюдений  степень достоверности установления формы орбиты  может  оказаться  невысокой,  хотя вычисленная орбита и является наилучшим образом соответствующей наблюдениям среди всех других возможных орбит кометы. В 1976 году  польский  ученый  К. Рудницкий  открыл  новую  комету.  Орбита  ее,  вычисленная   американскими специалистами по наблюдениям с 15 по 22 октября 1976 года, была  определена как параболическая. По 14 наблюдениям  кометы  Рудницкого  в  период  с  15 октября по 26 октября того же года польские ученые определили ее орбиту как эллиптическую  с  периодом  обращения,  равным  15  годам.  Позже  по  мере присоединения   новых   наблюдений   кометы   ее   орбита   принята   опять параболической с новыми значениями элементов, затем  –  гиперболической,  а потом – еще раз параболической. Наконец, по 42 наблюдениям за период  с  15 октября по 5 декабря 1976 года орбита кометы Рудницкого  окончательно  была определена как гиперболическая.

Этот пример может служить иллюстрацией трудностей, с  которыми  ученые сталкиваются  при  определении  кометной  орбиты   по   малому   количеству наблюдений. 



                ПРИЧИНА СВЕЧЕНИЯ КОМЕТ 

                 И ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ.



Во времена Ломоносова еще ничего не было известно о законе изменения блеска комет и тем более об их спектрах. Однако Михаил Васильевич Ломоносов  со  свойственной  ему  научной   проницательностью   охарактеризовал свечение комет с точки зрения, близкой  к  современной.  Он  писал:  «Комет бледного сияния и хвостов причина недовольно еще изведана,  которую  я  без сомнения в электрической силе полагаю...»

Светись комета только отраженным светом, ее блеск с приближением  к  Солнцу (после  учета  изменения  ее  расстояния  от  Земли)  менялся  бы   обратно пропорционально квадрату расстояния ее от Солнца. Примерно так и ведет себя блеск ее звездообразного ядра, что согласуется с тем,  что  оно  состоит  в основном из твердых кусков, попросту отражающих свет Солнца. Это подтверждается также и характером  спектра  ядра.  Обычно  он  является копией солнечного спектра, как и полагается спектру отраженного  света.  Но когда ядро кометы приближается к Солнцу, то в его спектре появляются  яркие линии  излучения  натрия.  В  спектре  ядра  кометы  1882  г.,   подошедшей чрезвычайно близко к Солнцу, были обнаружены  даже  яркие  линии  железа  и никеля, пропавшие, когда комета от него удалилась. Потом  исчезли  и  линии натрия. Все это нужно объяснить тем, что твердое  ядро  кометы,  когда  оно подходит  очень  близко  к  Солнцу,  нагревается  настолько,  что  начинает испаряться, превращаясь в раскаленный, светящийся пар. Натрий  превращается в пар и светится при меньшей температуре, чем железо,  .т.  е.  на  большем

расстоянии от Солнца; ближе к нему не выдерживает и  железо.  Распределение яркости в голове кометы  вследствие  таких  процессов  подробно  исследовал теоретически Д. О. Мохнач (в Ленинграде). Блеск головы кометы меняется с приближением к Солнцу  значительно  быстрее,

чем обратно пропорционально квадрату расстояния, чаще  всего  примерно  как его 3-я или 4-я степень. Это показывает, что свечение (блеск) головы кометы зависит от Солнца, но  не  является  просто  отраженным.  Очевидно,  Солнце возбуждает свечение кометы, но свечение холодное; это свечение возникает не вследствие обращения кометы в раскаленный пар, так как комета светится даже будучи далеко от Солнца, где ее температура должна быть много ниже нуля. Пыль не может дать  подобного  свечения,—  его могут дать только газы. Поведение блеска  комет  все  же  очень  прихотливо,  и  описанная  выше зависимость от расстояния до Солнца меняется не только от кометы к  комете, но и у одной кометы на ее пути вокруг  Солнца.  Это  говорит  безусловно  о неустойчивости кометного ядра,  о  возможности  быстрых  изменений  на  его поверхности. Ярким примером этого является история кометы, открытой чешским астрономом Когоутеком ранней весной 1973 г. В это время она была еще  очень далеко от Солнца и поэтому была очень слаба (16-й  звездной  величины).  Но вычисленная вскоре ее орбита оказалась имеющей  перигелий  очень  близко  к Солнцу, всего 0,14 а. е. или 21.10е км. Это очень вдохновило  наблюдателей, так как, предполагая, что для нее оправдается закон  повышения  блеска  как четвертая или даже более высокая степень расстояния от Солнца, они ожидали, что комета в декабре и январе станет почти столь же яркой,  как  Венера,  и надеялись изучить ее очень подробно. Однако комета увеличивала блеск  очень медленно и в декабре была лишь едва видима глазом, тем более, что наблюдать ее мешал свет зари. Лишь в январе 1974 г. она стала примерно 2 зв. Величины и  удалось  ее  изучить  инструментами  средней  силы.   Шумиха,   поднятая журналистами по поводу этой «кометы века», как они  ее  назвали,  оказалась преждевременной. Некоторые молекулы кометного газа  поглощают  солнечный  свет,  и  затем снова его же излучают в той же длине волны. Такое излучение физики называют резонансным.   Другие   молекулы   поглощают   энергию   Солнца   в    виде ультрафиолетовых лучей, но излучают их в виде лучей с другой длиной  волны, видимых  глазу.  Такое  свечение  физики  называют  флуоресценцией.  Пример флуоресценции представляют некоторые вещества на Земле, например, сернистый цинк; «освещенные» невидимыми глазу рентгеновскими лучами в темноте, они от этого светятся видимым светом, часто зеленым или  голубым.  Теория  происхождения таким  путем  кометных  спектров,   разработанная   в   Бельгии   Свингсом, подтверждается новейшими детальными наблюдениями. Спектр головы  кометы  показывает,  что  она  состоит  из  молекул,  т.  е. химических соединений, излучающих не узкие яркие линии, а  широкие  полосы. Химический состав этих газов удалось выяснить подробнее лишь  за  последние годы. Оказалось, что голова кометы состоит из молекул углерода (Сз),  циана (СК), углеводорода (СН). Недавно были обнаружены  гидрид  азота,  гидроксил\ (ОН) .

В 1970 г. было произведено первое наблюдение кометы с борта  искусственного спутника Земли ОАО-2. С него в  ультрафиолетовом  свете  (не  доходящем  до Земли вследствие его поглощения в ее атмосфере) было обнаружено,  что  ядро кометы Та-го — Сато — Косака  1969  @  было  окружено  водородным  облаком, которое по размерам было больше, чем Солнце. Огромность этого  облака  сама по себе не удивила уже астрономов, потому что еще  тридцатью  годами  ранее автор этих строк доказал, что  у  кометы  1943  г.  пары  циана  составляли оболочку, большую чем Солнце.

Яркость разных полос в спектре у разных комет бывает различна, и в одной  и той же комете она меняется  с  изменением  ее  расстояния  от  Солнца,  по- видимому, как вследствие изменения  пропорции  газов,  составляющих  голову кометы, так и вследствие изменений условий их свечения. Главную роль все же играют всегда углерод  и  циан,  который  является,  как  известно,  крайне ядовитым газом и главной составной частью сильного яда — синильной кислоты. В спектре головы кометы, кроме  ярких  полос,  присутствует  и  непрерывный спектр, который, возможно, также принадлежит молекулам газа и  не  является спектром света, отраженного от Солнца. Однако большинство ученых  полагает, что пыль в голове кометы все же  должна  быть  и  что  из  нее  же  состоят изогнутые хвосты (II типа по классификации Бредихина), так как у  них  тоже наблюдается непрерывный спектр. Если бы в этом спектре удалось обнаружить и темные линии, имеющиеся в спектре Солнца, наличие пыли в хвостах комет было бы доказанным.

Хвост кометы, когда он широкий и  яркий,  иногда  обнаруживает  непрерывный спектр, свидетельствующий о наличии в нем пыли. По большей  части,  однако, спектр  хвоста  кометы   газовый,   обнаруживающий   наличие   ионизованных углекислоты СО2, окиси углерода СО, молекул азота N2. Как  известно,  окись углерода СО образуется  в  печах  при  неполном  сгорании  топлива  и  тоже ядовита, хотя и не так, как циан. Ее называют угарным газом. Вы видите, что

на вопрос о химическом составе комет ответить кратко нельзя,  так  же  как, например, на вопрос о содержании большой цирковой программы:  состав  комет разнообразен, он сложен и в разных частях комет (в ядре, голове  и  хвосте) различен.



                          МЕТОДЫ ОЦЕНКИ БЛЕСКА КОМЕТ.



Существует несколько методов оценки блеска комет: В-Бобровникова, S-Сидгвика, М-Морриса, Е-Бейера, G-оценка невооруженным глазом, К-модифицированный метод Сидгвика.

Метод Бобровникова.

В чем суть этого метода?
Попытайтесь вывести окуляр из фокуса до тех пор, пока внефокальное изображение звезды и кометы не станут одинакового размера. При этом вы должны добиться схожести в яркости этих объектов. Конечно, вы понимаете, что достичь одинаковых пропорций не совсем удастся, так как комета объект диффузный и имеет менее отчетливые границы, или точнее сказать перепад яркости от центра к краю, чем звезда, которая выглядит однородным по яркости объектом. Нужно пытаться, чисто умозрительно, распределить яркость кометы равномерно по всей поверхности. Усреднить его! Конечно, при оценке блеска нужно использовать не менее 3 звезд сравнения. B = VBM (Van Biesbroeck-Bobrovnikoff-Meisel) or simple Out-Out method [formerly noted in the ICQ as the Bobrovnikoff method]Данный метод обозначается, как вы поняли, английской буквой B, а ставится она в графе метода оценки блеска(MM).

Метод Сидгвика.
Как работает данный способ оценки блеска кометы? Вы должны наблюдать фокальную комету и сравнивать ее с внефокальным изображением звезды того же размера, что и комета в фокусе.Как и в любом другом методе, здесь необходимо держать в памяти блеск кометы и звезд сравнения! Используйте не менее 3 звезд сравнения! S = VSS (Vsekhsvyatskii-Steavenson-Sidgwick) or In-Out method [formerly called the Sidgwick method in the ICQ]Данный метод обозначается, как вы поняли, английской буквой S. Ставится она в графе для указания метода оценки блеска(MM).

Модифицированный метод Сигдвика.
Это фактически тот же метод, что и выше описанный, но только применяется в биноклях и бинокулярах. В одну половинку вы видите фокальную комету в другую расфокусированную звезду того же размера, что и комета. Сравнивайте и добивайтесь точной оценки! K = «Modified» VSS method, using binoculars with the comet one eyepiece and with the comparison stars out-of-focus in the other eyepiece]Данный метод обозначается, как вы поняли, английской буквой K. Она ставится в графе для указания метода оценки блеска(MM).

Метод Морриса.
Применяется этот метод для комет с различной степенью конденсации. Суть его заключается в следующем: вы создаете такое внефокальное изображение кометы, чтобы она имела однородную поверхностную яркость. Запоминаете ее. Тоже проделываете со звездой сравнения. При этом пытаетесь запомнить блеск кометы и подобрать соответствующую звезду сравнения. Стремитесь добиться того, чтобы расфокусированная звезда имела те же размеры и блеск, что и расфокусированная комета. M = Modified-Out method discussed by C. S. Morris (ICQ 2, 69)Данный метод обозначается как вы поняли английской буквой M и ставится она в графе для указания метода оценки блеска(MM).

Метод Бейера.
Этот метод очень прост и применим к кометам с любой степенью конденсации. Суть его сводится к следующему. Вы стоите перед телескопом, который уже наведен на бесконечность и готов к наблюдениям. На окулярном узле сделайте пометку 0. Найдите по каталогу звезду 4m. Выдвигайте окуляр до тех пор, пока звезда не растворится с общим фоном неба. Делаем отметку на окулярном узле, когда это произошло. Далее находим другую звезду, например 6m и повторяем туже процедуру. Делаем снова пометку на окулярном узле, когда звезда исчезнет на фоне неба. Так можно подобрать звезды вплоть до той величины, которую вы можете вытянуть на своем инструменте. Комету, которую вы наблюдаете надо также расфокусировать до того момента, пока та не сольется с общим фоном неба. Тогда сделайте пометку, когда это произойдет и обязательно получится так, что комета попадет в какой-то интервал, что и звезды сравнения или между ними. Тогда зная величину выдвижения окуляра в миллиметрах от отметки 0 до исчезновения звезд сравнения и кометы, используя миллиметровую бумагу, можно построить график зависимости: выдвижение (в мм) - звездная величина. Постройте на миллиметровке график с такой зависимостью. Блеск кометы у вас в кармане! Согласно моего опыта, этот метод хорош, но у него есть, как считаю я, один недостаток: он довольно чувствителен к фону неба, которое в момент наблюдений может быть подернуто едва уловимой дымкой, что в свою очередь может сказаться на оценке блеска кометы и т.д. E = Extrafocal-Extinction (or Beyer) method (cf. M. Beyer 1968, Astron.Nachr. 291, 257)Данный метод обозначается как вы поняли английской буквой E и ставится она в графе для указания метода оценки блеска(MM).


Оценка блеска невооруженным глазом.

Смотрите на комету невооруженным глазом, запоминайте ее блеск. Потом наведите телескоп или искатель вашего инструмента на звезду сравнения и добейтесь, чтобы расфокусированная звезда была того же размера, что и наблюдаемая фокальная комета (метод Сигдвика). Надо применять при этом самые минимальные увеличения - от 2 до 6 крат, чего с телескопом вы пожалуй не добьетесь! Тогда делаем такую запись в таблице наблюдений: GaS. Она говорит о том, что комета наблюдалась невооруженным глазом(G), но при этом использовался вспомогательный инструмент, благодаря которому звезда была расфокусирована и сравнивалась с кометой по методу Сигдвика! Буквочка «а» в середине указывает на то, что была введена средняя поправка на поглощение! См.ниже! В графе PWR ставите «1». В графе АР (апертура) ставите «0.0» При обычной оценке блеска по методу Сигдвика: при наблюдении кометы через телескоп, а потом после проведения операций по дефокусировки звезды, вы должны указать в графе ММ букву «S» перед ней указать поправку на поглощение, которую вы ввели, а далее параметры вашего инструмента согласно таблицы. Буква «G» в данном случае отсутствует!





















                                                     















                                                 ИЗВЕСТНЫЕ КОМЕТЫ.





Название

Год открытия

Описание

Комета Галлея

1705

Возвращается каждые 76 лет, начиная с 240 г. до н.э.

Комета Лекселя

1770

Ближайшая к Земле комета, проходит от нее в 2,2 млн км.

Комета Энке

1786

Очень короткий период обращения - всего 3,3 года

Большая мартовская комета

1843

Имеет гигантский хвост длинной 320 млн км.

Большая комета

1861

Эффектный веерообразный хвост

Комета Свифта-Туттля

1862

Порождает метеорный поток Персеид

Комета Аренда-Ролана

1956

Имеет хвост, повернутый к Солнцу

Комета Икейя-Секи

1965

Яркая комета, пролетает близко от Солнца, период обращения 880 лет

Комета Беннета

1970

Эффектно загнутый хвост и струи из ядра

Комета Когоутека

1973

Сфотографирована АМС «Пионер»

Комета Уэста

1975

Самая яркая после Икейя-Секи

Комета Шумейкера-Леви

1993

Распалась на куски и упала на Юпитер (1994)

Комета Хейла-Боппа

1995

Была видима невооруженным глазом в 1997 году

Комета Якутаке

1996

Самая яркая после кометы Уэста

Комета Тайбера

1996

Предполагается, что может быть яркой, но сейчас потускнела





               СОВРЕМЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТ.


Проект «Вега».
Проект «Вега» («Венера - комета Галлея») был одним из самых сложных в истории космических исследований. Он состоял из трёх частей: изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение динамики атмосферы Венеры при помощи аэростатных зондов, пролёт через кому и плазменную оболочку кометы Галлея.
Автоматическая станция «Вега-1» стартовала с космодрома Байконур 15 декабря 1984 года, через 6 дней за ней последовала «Вега-2». В июне 1985 года они друг за другом прошли вблизи Венеры, успешно проведя исследования, связанные с этой частью проекта.
Но самой интересной была третья часть проекта - исследования кометы Галлея. Космическим аппаратам впервые предстояло «увидеть» ядро кометы, неуловимое для наземных телескопов. Встреча «Веги-1» с кометой произошла 6 марта, а «Веги-2» - 9 марта 1986 года. Они прошли на расстоянии 8900 и 8000 километров от её ядра.
Самой важной задачей в проекте было исследование физических характеристик ядра кометы. Впервые ядро рассматривалось как пространственно разрешённый объект, были определены его строение, размеры, инфракрасная температура, получены оценки его состава и характеристик поверхностного слоя.
В то время ещё не представлялось технической возможности совершить посадку на ядро кометы, так как слишком велика была скорость встречи - в случае с кометой Галлея это 78 км/с. Опасно было даже пролетать на слишком близком расстоянии, так как кометная пыль могла разрушить космический аппарат. Расстояние пролёта было выбрано с учётом количественных характеристик кометы. Использовалось два подхода: дистанционные измерения с помощью оптических приборов и прямые измерения вещества (газа и пыли), покидающего ядро и пересекающего траекторию движения аппарата.
Оптические приборы были размещены на специальной платформе, разработанной и изготовленной совместно с чехословацкими специалистами, которая поворачивалась во время полёта и отслеживала траекторию движения кометы. С ёе помощью проводились три научных эксперимента: телевизионная съёмка ядра, измерение потока инфракрасного излучения от ядра (тем самым определялась температура его поверхности) и спектра инфракрасного излучения внутренних «околоядерных» частей комы на длинах волн от 2,5 до 12 микрометров с целью определения его состава. Исследования ИК излучения проводились при помощи инфракрасного спектрометра ИКС.
Итоги оптических исследований можно сформулировать следующим образом: ядро - вытянутое монолитное тело неправильной формы, размеры большой оси - 14 километров, в поперечнике - около 7 километров. Каждые сутки его покидают несколько миллионов тонн водяного пара. Расчёты показывают, что такое испарение может идти от ледяного тела. Но вместе с тем приборы установили, что поверхность ядра чёрная (отражательная способность менее 5%) и горячая (примерно 100 тысяч градусов Цельсия).
Измерения химического состава пыли, газа и плазмы вдоль траектории полёта показали наличие водяного пара, атомных (водород, кислород, углерод) и молекулярных (угарный газ, диоксид углерода, гидроксил, циан и др.) компонентов, а также металлов с примесью силикатов.
Проект был осуществлён при широкой международной кооперации и с участием научных организаций многих стран. В результате экспедиции «Вега» учёные впервые увидели кометное ядро, получили большой объём данных о его составе и физических характеристиках. Грубая схема была заменена картиной реального природного объекта, ранее никогда не наблюдавшегося.
В настоящее время NASA готовит три больших экспедиции. Первая из них называется «Stardust» («Звёздная пыль»). Она предполагает запуск в 1999 году космического аппарата, который пройдёт в 150 километрах от ядра кометы Wild 2 в январе 2004 года. Основная его задача: собрать для дальнейших исследований кометную пыль с помощью уникальной субстанции, называемой «аэрогель». Второй проект носит название «Contour» («COmet Nucleus TOUR»). Аппарат будет запущен в июле 2002 года. В ноябре 2003 года он встретится с кометой Энке, в январе 2006 года - с кометой Швассмана-Вахмана-3, и, наконец, в августе 2008 года - с кометой d'Arrest. Он будет оснащён совершенным техническим оборудованием, которое позволит получить высококачественные фотографии ядра в различных спектрах, а также собрать кометные газ и пыль. Проект также интересен тем, что космический аппарат при помощи гравитационного поля Земли может быть переориентирован в 2004-2008 году на новую комету. Третий проект - самый интересный и сложный. Он называется «Deep Space 4» и входит в программу исследований под названием « NASA New Millennium Program». В его ходе предполагается посадка на ядро кометы Tempel 1 в декабре 2005 года и возвращение на Землю в 2010 году. Космический аппарат исследует ядро кометы, соберёт и доставит на Землю образцы грунта.

Наиболее интересными событиями за последние несколько лет стали: появление кометы Хейла-Боппа и падение кометы Шумахера-Леви 9 на Юпитер.
Комета Хейла-Боппа появилась на небе весной 1997 года. Её период составляет 5900 лет. С этой кометой связаны некоторые интересные факты. Осенью 1996 года американский астроном-любитель Чак Шрамек передал во всемирную сеть Интернет фотографию кометы, на которой отчётливо был виден яркий белый объект неизвестного происхождения, слегка сплюснутый по горизонтали. Шрамек назвал его «Saturn-like object» (сатурнообразный объект, сокращённо - «SLO»). Размеры объекта в несколько раз превосходили размеры Земли.

Реакция официальных научных представителей была странной. Снимок Шрамека был объявлен подделкой, а сам астроном - мистификатором, но вразумительного объяснения характера SLO не было предложено. Снимок, опубликованный в Интернет, вызвал взрыв оккультизма, распространялось огромное количество рассказов о грядущем конце света, «мёртвой планете древней цивилизации», злобных пришельцах, готовящихся к захвату Земли с помощью кометы, даже выражение: «What the hell is going on?» («Что за чертовщина происходит?») перефразировали в «What the Hale is going on?»... До сих пор не ясно, что это был за объект, какова его природа.
23 июля появилось сообщение о том, что ядро кометы разделилось пополам. 

Предварительный анализ показал, что второе «ядро» - звезда на заднем плане, но последующие снимки опровергли это предположение. С течением времени «глаза» опять соединились, и комета приняла первоначальный вид. Этот феномен также не был объяснён ни одним учёным.
Таким образом, комета Хейла-Боппа была не стандартным явлением, она дала учёным новый повод для размышлений.

Другим нашумевшим событием стало падение в июле 1994 года короткопериодической кометы Шумахера-Леви 9 на Юпитер. Ядро кометы в июле 1992 года в результате сближения с Юпитером разделилось на фрагменты, которые впоследствии столкнулись с планетой-гигантом. В связи с тем, что столкновения происходили на ночной стороне Юпитера, земные исследователи могли наблюдать лишь вспышки, отражённые спутниками планеты. Анализ показал, что диаметр фрагментов от одного до нескольких километров. На Юпитер упали 20 кометных осколков.

Учёные утверждают, что распад кометы на части - редкое событие, захват кометы Юпитером - ещё более редкое происшествие, а столкновение большой кометы с планетой - экстраординарное космическое событие.
Недавно в американской лаборатории на одном из самых мощных компьютеров Intel Teraflop с производительностью 1 триллион операций в секунду была просчитана модель падения кометы радиусом 1 километр на Землю. Вычисления заняли 48 часов. Они показали, что такой катаклизм станет смертельным для человечества: в воздух поднимутся сотни тонн пыли, закрыв доступ солнечному свету и теплу, при падении в океан образуется гигантское цунами, произойдут разрушительные землетрясения... По одной из гипотез, динозавры вымерли в результате падения большой кометы или астероида. В штате Аризона существует кратер диаметром 1219 метров, образовавшийся после падения метеорита 60 метров в диаметре. Взрыв был эквивалентен взрыву 15 миллионов тонн тринитротолуола. Предполагается, что знаменитый Тунгусский метеорит 1908 года имел диаметр около 100 метров. Поэтому учёные работают сейчас над созданием системы раннего обнаружения, уничтожения или отклонения крупных космических тел, пролетающих недалеко от нашей планеты.




  ЗАЩИТА ЗЕМЛИ ОТ КОМЕТНОЙ ОПАСНОСТИ.

Проблема кометной опасности детально проанализирована во множестве публикаций. Следует отметить, что наибольшую опасность представляют собой массивные долгопериодические кометы, их появление чаще всего бывает неожиданным из-за произвольной ориентации плоскостей орбит и больших или очень больших периодов обращения. Более того, многие из этих комет - апериодические, то есть движутся по незамкнутым траекториям (параболическим или гиперболическим) и поэтому действительно являются новыми. У этих комет возможна более высокая скорость столкновения с Землей - до 72 км/с (на встречных траекториях), что может привести к глобальным катастрофическим последствиям. Возможность подобных катастрофических событий подтверждается многими фактами. Во-первых, к настоящему времени на поверхности Земли обнаружено свыше 230 больших ударных кратеров

Конечно, большинство этих кратеров, скорее всего, были образованы при падении на земную поверхность каменистых тел, которые могут пронизывать земную атмосферу практически не разрушаясь. Вполне вероятно, что какая-то часть кратеров была образована и крупными кометными ядрами или телами промежуточного состава. Но столкновения с кометами могут приводить не только к катастрофическим последствиям. Ряд ученых считает, что сразу после своего формирования при высоких температурах и охлаждения земная поверхность была очень сухая (например, как сейчас лунная), и что практически вся вода и другие летучие соединения были доставлены потоком комет, обрушившимся в то время на Землю. Кстати, кометы могли доставить не только воду, но и сложные органические соединения, возникновение которых в земных условиях, как некоторые полагают, было маловероятным, и таким образом создали основу для зарождения простейших организмов. Хотя это пока и гипотезы, но кроме Тунгусского явления, есть и другие факты, подтверждающие падения ядер комет в прошлом на Землю. Например, одно из наиболее массовых вымираний флоры и фауны за последние 230 млн. лет произошло 65 млн. лет назад (между мезозойской и кайнозойской биологическими эрами или на рубеже мелового и третичного геологических периодов), когда исчезло около 2/3 всех живых организмов, включая динозавров. С этим же моментом в геологических отложениях земной поверхности связан слой с повышенным содержанием чрезвычайно редкого на Земле элемента иридия.

Ученые Л. Альварес и С. Ванденберг показали, что содержание этого элемента в тот период на земной поверхности могло резко увеличиться в результате падения крупного кометного ядра (с поперечником около 10 км), имевшего повышенное содержание иридия. Был даже найден кратер с подходящим возрастом и соответствующими морфологическими особенностями, который мог возникнуть при таком событии. Этот кратер, по имени Чиксулуб, имеет диаметр 180 км и находится на полуострове Юкатан в Мексике. Но причиной вымирания живых организмов тогда могла быть не повышенная концентрация иридия, а сильнейший взрыв, вызванный столкновением кометного ядра с земной поверхностью, который привел к выбросу в атмосферу (в том числе в ее верхние слои) огромного количества пыли. Глобальное запыление атмосферы неизбежно приводит к резкому падению температуры ее нижних слоев (на 10 и более градусов), так как пыль экранирует поток солнечного излучения. Такое изменение средней температуры может сохраняться до 1 года - так называемый эффект «ядерной зимы» (он также неизбежен при массовом применении ядерного оружия, откуда и появилось соответствующее название). Вполне вероятно, что такой эффект, вызванный падением крупного кометного ядра (но это мог быть и астероид) на земную поверхность 65 млн. лет назад, и привел к катастрофической гибели живых организмов.

Еще одно подтверждение реальности столкновений кометных ядер с планетами - уникальное событие, которое произошло «на глазах» у всего современного человечества. Имеется ввиду падение фрагментов кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер в июле 1994 г. Эта комета была обнаружена в окрестностях Юпитера в начале 1993 г. уже после того, как распалась на 20 фрагментов, которые распределились вдоль ее орбиты в виде светящегося «небесного ожерелья». Как показало моделирование движения этой кометы «назад», она была либо сорванным «с места» удаленным ледяным спутником Юпитера, либо ранее захваченной планетой-гигантом обычной кометой. Скорее всего, кометное ядро было разорвано на части приливными силами при близком прохождении к Юпитеру. Падение обломков ядра кометы с размерами от 1 до 10 км со скоростью около 60 км/с происходило с 16 по 22 июля 1994 г. на обратную сторону южного полушария Юпитера. Это не позволило непосредственно наблюдать эффекты столкновений. Но последствия падений становились наблюдаемыми на видимом полушарии Юпитера уже через 40-50 мин. по причине его быстрого вращения. Они были грандиозными. Следы взрывов в виде огромных темных пятен и расходящихся от них кольцевых ударных волн (по диаметру сравнимых с Землей) на фоне юпитерианской атмосферы наблюдались во всех обсерваториях мира. Но лучшие по качеству снимки были получены с помощью орбитального телескопа «Хаббл» работающего за пределами земной атмосферы

Но прежде, чем приступить к обсуждению вопроса о защите Земли от крупных комет и астероидов, остановимся кратко на обсуждении более « простой» проблемы - а так ли уж велика опасность столкновения Земли с кометами?
Говоря языком математики, речь идет о нахождении вероятности пересечения орбит Земли и кометы практически в одной точке. Интуитивно кажется, что эта вероятность должна быть исключительно мала, но какова количественная оценка этой малости? Для ответа на вопрос достаточно учесть, что из наблюдений около 200 долгопериодических комет известно, что около 5 комет в год пересекают плоскость орбиты Земли (напомним, что речь идет только уже об известных кометах типа кометы Карла V или кометы Галлея).
Для столкновения необходимо, чтобы траектория хотя бы одной из таких комет пересеклась с положением Земли, точнее прошла бы через окружность площадью в ¼ площади земной поверхности. Расчеты показывают, что вероятность такого события, как и ожидалось, экстремально мала - примерно одно событие в 50-100 млн. лет. Но геологический возраст Земли близок к 4,5 млрд.лет. Значит, за это время нас «посетили», как минимум, несколько десятков комет? А если учесть, что каждый год астрономы открывают еще 3-5 новых комет, то кометный фактор становится одним из важнейших элементов земной истории! Этот вывод подтверждается и данными наблюдений кратеров Луны, значительная часть которых сформировалась под воздействием комет, астероидов и метеоритов.

Соединяя «оптимистическую» и «пессимистическую» точки зрения на кометную угрозу для Земли, можно указать наиболее надежный интервал для таких событий - примерно один раз в 10-20 млн.лет. Много это или мало? Стоит ли принимать во внимание кометную опасность и предпринимать какие-то превентивные меры? Для тех, кто настроен «оптимистически» (по принципу - на мой век хватит), заметим, что приведенные выше оценки характеризуют лишь частоту событий, но в принципе не могут дать ответа на вопрос, когда же это событие произойдет. Следует пояснить, что и в повседневной жизни мы интуитивно оцениваем опасность того или иного фактора. Даже без специальных пояснений, каждый из нас осознает, что опасность от движущегося автомобиля намного превышает опасность от упавшего с крыши кирпича или аварии самолета. Следовательно, в первую очередь нужно «страховаться» от потенциально наиболее вероятного события. Но что до этой логики человеку, на которого кирпич все-таки упал! Мы прекрасно понимаем, что вероятность аварии на атомной станции чрезвычайно мала. И, несмотря на это, мы стали свидетелями ужаса Чернобыля. Следовательно - сама про себе вероятность того или иного события хотя и важна, но недостаточна для характеристики степени опасности явления.

Ученые уже давно понимали этот факт при разработке и проектировании сложных систем. Для сравнения разных по своим вероятностным свойствам и воздействию на человека событий было предложено использовать понятие «фактор опасности», равный произведению вероятности события на число потенциальных жертв. Так например, ежегодно на земном шаре в авиационных катастрофах погибает около тысячи человек. Статистические данные показывают, что вероятность одной такой катастрофы примерно составляет одно событие в месяц. В этом случае фактор опасности авиационных катастроф для человечества составляет около 80-90. Если учесть, что столкновение крупной кометы с Землей будет сопровождаться гибелью всего живого, то рейтинг этой угрозы превышает авиационный почти в 5-7 раз! Вероятность эффекта мала, но зато последствия глобальны!

                                                      ЗАКЛЮЧЕНИЕ.



    В  эпоху,  когда  астрономия  как  наука  переживала   период   своего младенчества,  люди  изучали  небо  невооруженным   глазом.   Поэтому   все открываемые в ту пору «хвостатые звезды» были  довольно  яркими.  Когда  на помощь астрономам пришел телескоп (с XVII  века),  кометы  стали  открывать чаще. Сначала далекие, слабые кометы обнаруживали случайно, при  наблюдении других небесных объектов. Потом появились  астрономы,  упорно  обшаривавшие небо  в  поисках  чего-то  нового.  Через  десятки  лет  на   счету   таких наблюдателей оказывалось по 5-10, а иногда и больше открытых ими  комет.  А после того как телескопы стали доступны большому кругу людей,  увлекающихся астрономией, появилась целая армия «охотников за кометами» – бескорыстных и

преданных сподвижников науки. Эти любители астрономии внесли огромный вклад в науку о кометах. Так, Ж. Понс, всю свою жизнь  прослуживший  сторожем  на Марсельской обсерватории, открыл за  тридцать  лет  26  комет  (его  рекорд держался 165 лет!).

В 1892 году американский ученый Э. Барнард впервые  открыл  комету  на фотопластинке. Это был важный шаг в техническом развитии астрономии,  после чего очень скоро фотография окончательно отучила  астрономов-профессионалов от   визуальных   наблюдений.   Появившиеся   затем   новые    светосильные фотографические телескопы-фотокамеры оказались очень  удобными  для  поиска слабых небесных  объектов.  Таким  образом,  произошло  разграничение  сфер деятельности между профессионалами и любителями:  ученые  переключились  на фотографический поиск и при этом стали открывать слабые, ранее  недоступные для наблюдений объекты. А любители продолжали  обшаривать  небо  с  помощью своих скромных телескопов.

Казалось бы, в наше время, когда вводятся в строй все  новые  и  новые фотографические инструменты, любители должны  оставаться  «не  у  дел».  Но этого не происходит,  и  число  открытий,  сделанных  любителями,  остается весьма  значительным.  В  1974  году  из  пяти  новых  комет  две   открыты любителями, в  1987  из  семнадцати  вновь  открытых  –  семь,  в  1988  из

пятнадцати – четыре, в 1989 из двадцати – шесть, в 1990 из девяти – две,  в 1991 «вольные охотники»  обнаружили  три  новых  (из  девятнадцати).  Таким образом, как столетие  назад,  так  и  в  наши  дни,  любители  по-прежнему обнаруживают 20-40 процентов новых комет. И, по всей  видимости,  до  конца эпохи любительства в астрономии еще далеко.











Кометы падали на землю 

Комета 73P/Schwassmann-Wachmann 3 вновь обратила взоры даже несведущих в астрономии людей к небу. Но красивая хвостатая гостья таит в себе не только тайны зарождения Солнечной системы, но и представляет серьезную опасность для землян. Особенно это проявляется теперь, когда небесная странница разрушается прямо на глазах. Одна из таких разрушающихся комет (Шумейкеров-Леви, состоящая из 23 фрагментов) столкнулась с Юпитером более 10 лет назад, и вот новая катастрофа. Может ли комета врезаться в Землю? Изучение древних метеоритных кратеров не исключает такой возможности, хотя есть всего несколько примеров таких падений на Землю. К сожалению, природные и климатические влияния сгладили места падений, чтобы достоверно выявить кометную причину появления таких кратеров. Тем не менее, знаменитая Тунгусская катастрофа могла быть вызвана именно кометой.















Комета в инфакрасном свете

Комета 73P/Schwassman-Wachmann 3 разваливается на наших глазах, а астрономы всего мира изучают процесс ее разрушения. Процесс распада кометы хорошо виден на фотографиях. Последняя фотография в инфракрасном диапазоне, полученная космическим телескопом "Спитцер", показывает 45 фрагментов кометы из 58-и известных на данное время ее "кусков". Инфракрасный телескоп имеет большое преимущество перед оптическими, т.к. показывает те детали, которые нельзя обнаружить в видимом диапазоне. Например, здесь видны полосы частиц пыли, которые связывают отдельные фрагменты кометы.
















      



Комета Хейла-Боппа в ночном







   



Фотография Юпитера в ИК-диапазоне после падения кометы









Самая яркая в истории Земли комета движется к Солнцу





                                                             



                                                                 ЛИТЕРАТУРА.





1. Гетман В.С.  Внуки солнца: Астероиды, кометы,  метеоритные  тела.  –

М.: Наука, 1989.

2.  Емельяненко  В.В.   Движение   почти   параболических   комет   под

воздействием малых кометных возмущений // Письма  в  Астрономический

журнал. – 1990. Т.16, №8.

3. Каймаков Е.А. и др. Кометы на Земле. – Л.: «Знание» РСФСР, 1986.

4. Ковшун И.Н.  И отторгались звезды от неба и падали на землю… - Киев:

Наука, 1990.

5. Кометы и происхождение жизни: сб. статей под ред.  С.  Понпамперумы;

Пер. с англ. Д.Б. Кирпонина, В.В.Рябина – М.: Мир, 1984.

6. Марочник Л.С. Свидание с кометой. – М.: Наука, 1985.

7. Мороз О.П. Свидание с кометой. – М.: Сов. Россия, 1983.

8. Наука и жизнь. – М.: «Пресса», №9, 1992.

9. Воронцов-Вельяминов Б.А. Очерки о вселенной.-М.:»Наука», 1980