Скорее всего, первые мысли, которые придут на ум при упоминании комет, будут связаны с невероятной красотой и редкостью этого явления, возможно кто-то заметит в этом плохой знак (как собственно и случалось в прежние времена) или вспомнит об опасности, которую они могут представлять. Но, так или иначе, все эти варианты, как правило, сводятся к необычности самого появления кометы, поскольку наблюдая ночное небо невооружённым глазом из года в год, все изменения на нём кажутся уже вполне привычными – Солнце, Луна и планеты меняют своё положение, чередуются периоды видимости созвездий. Но, в целом, все к этим периодическим изменениям привыкли, и в этом нет ничего экстраординарного.
Комета же появляется буквально из ниоткуда и, посияв какое-то время, также уходит в никуда. Долгое время было непонятно, откуда вообще берутся эти тела и какова их природа, но с развитием астрономии и появлением в ней таких разделов, как небесная механика и астрофизика, многое прояснилось, а благодаря достижениям космической эры, сейчас имеется возможность отправлять межпланетные станции со спускаемыми аппаратами к кометам и исследовать их непосредственно. В данной статье я постараюсь доступно и в меру подробно отразить основные моменты, касающиеся этого вида небесных тел.
Прежде всего, рассмотрим вопрос происхождения комет. Безусловно, наблюдаемые кометы являются телами Солнечной системы и крайне маловероятно, что какая-то комета вдруг прилетит из другой звёздной системы, поскольку в окрестностях Солнца концентрация звёзд даже в объёме куба с ребром в несколько световых лет − очень мала, а кометы естественно столь избирательными траекториями движения не обладают и даже если полетят в направлении Солнца, то скорей всего пройдут от него на значительном расстоянии.
Однако, если бы изначально, со времён образования Солнечной Системы, все кометы имели бы такие траектории движения, какими обладают именно наблюдаемые кометы, то ни одна из них не “дожила” бы до нашего времени. Поскольку как раз таки за счёт периодических сближений с Солнцем, кометы обтаивают, и довольно быстро от них остаётся маленький и очень тусклый астероид или они вообще разрушаются, так что в таком состоянии их уже невозможно наблюдать. Также, гравитационное возмущение со стороны Солнца и планет способно придать кометам достаточно скорости относительно Солнца, чтобы они улетели прочь из Солнечной системы.
Таким образом, нахождение в зоне планетных орбит для кометы небезопасно. Однако если бы вокруг Солнца они обращались с одной стороны достаточно далеко, чтобы не попадать в зону гравитационного влияния планет, т.е. дальше, чем 50 а.е. (7,5 млрд. км), а с другой стороны достаточно близко к Солнцу, чтобы не выходить из зоны его гравитации и не забираться в зону влияния ближайших звёзд (т.е. в пределах 1-го светового года), то существовать кометы могли бы миллиарды лет. Конечно, если на значительном удалении от Солнца существуют какие-то ещё не открытые массивные тела, то в указанном интервале расстояний естественно будут зоны неустойчивых орбит.
Но в целом, картина следующая − кометы изначально находятся либо в так называемом рассеянном диске (эта область находится на расстоянии в 2−4 раза дальше, чем орбита Нептуна), либо в облаке Оорта (Ян Оорт – нидерландский астроном, выдвинувший теорию существования удалённого кометного облака), которое предположительно находится на ещё большем удалении и простирается вплоть до границы, за которой гравитация Солнца уже не в состоянии удерживать на его орбите какие либо объекты (граница, так называемой, сферы Хилла). Временами, какая-нибудь звезда подходит относительно близко к Солнцу и своим возмущением может изменить орбиты объектов в кометном облаке и в некоторых случаях (но не всегда) направляет их прямиком в сторону Солнца и вот тогда кометы и приобретают свои характерные орбиты и мы можем пронаблюдать за ними при их приближении к Солнцу.
Движутся кометы по тем же законам, что и планеты, но между ними есть существенная разница. Планеты имеют близкие к круговым орбиты и при этом сориентированы они примерно в одной плоскости, к тому же движение планет устойчиво по этим орбитам (они мало меняются на длительных промежутках времени, да и чтобы заметно изменилась орбита планеты, нужно дать ей какое-то очень сильное внешнее воздействие). Но с кометами всё не так, их траектория движения – это целый клубок орбит, которые ориентированы без какого-либо порядка. У кометных орбит могут быть самые различные наклоны, а двигаться по этим орбитам кометы могут − как по часовой стрелке, так и против неё (если смотреть со стороны северного полюса Солнца).
Форма орбиты кометы – это весьма вытянутые эллипсы (у короткопериодических комет), либо эллипсы, близкие к параболам (у долгопериодических комет; эксцентриситет параболы e = 1, у эллипса 0 < e < 1), также если комета в какой-то момент вдруг получила прирост скорости, достаточный для преодоления гравитации Солнца, то она делает один оборот вокруг него и уходит по гиперболе из Солнечной системы (эксцентриситет гиперболы e > 1). Напомню, что круговых и параболических орбит в чистом виде не существует, есть лишь близкие к ним. Круговая и параболическая орбиты – это теоретические модели, которые иногда можно использовать для расчёта орбит с эксцентриситетами близкими к 0 или 1 (проще говоря, окружность – это идеально круглый эллипс, а парабола – эллипс, вытянутый в бесконечность).
Двигаясь в пределах орбит планет, кометы вполне могут попасть в зону их гравитационного влияния. Особенно сильно влияние Юпитера, если комета пролетит ближе, чем в полумиллиарде километров от газового гиганта, то могут в корне может измениться, как направление движения кометы, так и форма с наклоном орбиты. Юпитер нередко захватывает подлетающие кометы и переводит их на более короткопериодические орбиты. Вообще у всех гигантов есть свои семейства комет, у Юпитера их больше всех (более сотни комет), несколько десятков держит при себе Сатурн, 3 кометы пасёт Уран, ещё несколько имеется у Нептуна, а также есть подозрительная группа, которая летает до границы в 50 − 60 а.е., только что странно, это выходит за пределы влияния гигантов. Кто тогда стережёт эти кометы − непонятно.
Пока комета находится далеко от Солнца, у неё ещё нет ни хвостов, ни комы, которые мы можем наблюдать при её сближении с Солнцем, есть только тусклое ядро. Ядро состоит преимущественно из различных льдов (в основном водяного, но также там есть твёрдая углекислота, метановый лёд, аммиачный лёд и прочие замороженные газы) с небольшой долей скальных пород. В Солнечной системе есть границы, называемые – снеговые линии, которые отмечают расстояние, на котором возможно существование различных льдов. Естественно при приближении к Солнцу, комета пересекает эти снеговые линии, и соответствующие льды на солнечной стороне начинают испаряться. Сначала испаряется метан, затем идут углекислый газ, аммиак и вода. Достигнув орбиты Марса, комета уже имеет привычный для нас вид.
Излучение Солнца ионизирует (выбивает электроны) атомы вырывающегося газа, а солнечный ветер своим магнитным полем подхватывает ионы газа из комы (головы) кометы и мчит их в сторону от Солнца на скорости до 1000 км/с, образуя, таким образом, ионный (плазменный или газовый) хвост. Пылинки, которые присутствуют в голове кометы, не заряжены, потому солнечный ветер на них не действует, однако они выталкиваются под давлением солнечного света, образуя пылевой хвост, правда давление света не так эффективно разгоняет пылинки, как солнечный ветер ионы, потому пылевой хвост не прямой, а несколько изогнут.
Размеры кометного ядра невелики, максимум несколько десятков километров. А вот размеры головы и хвоста по истине поражают. В некоторых случаях голова может в 8 раз превосходить по объёму Солнце, а хвост быть длиной, равной расстоянию от Солнца до Юпитера (примерно 800 млн. км). Таким образом, при сближении с Солнцем, кометы становятся самыми протяжёнными телами в Солнечной системе.
Несколько интересных комет
- Комета Галлея – комета семейства Нептуна, пожалуй, самая известная из всех комет, её сближения с Солнцем наблюдались ещё с древности. Возвращается каждые 75−76 лет. При последнем сближении в 1986-ом году комета исследовалась сразу 5-ю аппаратами, были получены снимки её ядра. Следующее сближение произойдёт в 2061-ом году.
- Комета Энке – комета семейства Юпитера, самая короткопериодическая из всех, период обращения 3,3 года. Ближайшее сближение ожидается весной 2017-го.
- Комета Шумейкеров – Леви 9 – в июле 1992-го при прохождении вблизи Юпитера распалась на куски, которые через 2 года, при очередном сближении, врезались в планету на скорости в 64 км/с.
- Комета Хейла-Боппа – долгопериодическая, ярчайшая комета конца ХХ века и самая наблюдаемая из всех, поскольку условия для этого были наиболее благоприятные, наблюдалась в 1996-1997 гг. Следующее сближение ожидается в 4390 г.
- Комета Хиякутаки – долгопериодическая комета, наблюдалась весной 1996г. Пролетела на скорости 50 км/с всего в 15 млн. км от Земли, потому на небе передвигалась по созвездиям быстрее, чем Луна. Из-за изменения орбиты под действием планет-гигантов, следующее сближение можно определить лишь приблизительно, предполагается, что оно произойдёт через 70000 −110000 лет.
- Комета Чурюмова-Герасименко – комета семейства Юпитера, первая из комет, на которую была совершена посадка спускаемого модуля. Подробно исследовалась с АМС Розетта в 2014-2015 гг.
- Комета C/2006 P1 Макнота – долгопериодическая, очень яркая (с блеском -6m в перигелии) комета, наблюдалась в январе 2007-го.
В. Грибков
