§ 4.12. Кометы
Большие кометы с хвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен. Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Движение комет по небу объяснил впервые Галлей (1705 г.), который нашел, что их орбиты являются очень вытянутыми. Он определил орбиты 24 ярких комет, причем оказалось, что кометы 1531, 1607 и 1682 гг. имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что это одна и та же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 г. она должна появиться вновь, и в декабре 1758 г. она действительно была обнаружена. Сам Галлей не дожил до этого времени и не мог увидеть, как блестяще подтвердилось его предсказание. Эта комета (одна из самых ярких) была названа его именем (рис. 4.11). Последний раз комета Галлея появлялась на нашем небе в 1986 г.
Рис. 4.11. Комета Галлея (штат Джорджия, США).
Поиски комет производились сначала визуально, а потом и по фотографиям, но открытия комет при визуальных наблюдениях совершаются нередко и сейчас. Кометы обозначаются по фамилиям лиц, их открывших.
К настоящему времени зарегистрированы в каталогах около 1000 комет и определены элементы их орбит. Большая часть комет движется по очень вытянутым эллипсам, почти параболам. Кометы с эллиптической орбитой называются периодическими, причем если их период обращения меньше 200 лет, то короткопериодическими, если больше, то долгопериодическими.
Из периодических комет около 80 % их орбит наклонено меньше, чем на 45 к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим 90, и, следовательно, движется в обратном направлении. Остальные движутся в прямом направлении.
Среди короткопериодических комет выделяется «семейство Юпитера» — большая группа комет, афелии которых удалены от Солнца на такое же расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что семейство Юпитера образовалось в результате захвата планетой комет, которые двигались ранее по более вытянутым орбитам.
Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений, известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенные изменения.
В строении кометы выделяются следующие составные элементы: ядро, голова и хвост.
Ядро кометы — это небольшое твердое ледяное тело, включающее тугоплавкие частицы и органические соединения. Почти вся масса кометы сосредоточена именно в ядре. До 80 % ядра кометы состоит из водяного льда, а также из замерзшего углекислого газа, угарного газа, метана, аммиака и вкрапленных в них металлических частиц. Размеры ядер составляют от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров.
Когда комета приближается к Солнцу на расстояние нескольких а.е., лед начинает испаряться. При этом испаряющийся газ увлекает пылинки. У кометы образуется голова, поперечник которой может достигать размеров 104106 км. Под действием светового давления траектории молекул и пылинок отклоняются и уходят в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост. Хвосты ярких комет тянутся на сотни миллионов километров. Иногда наблюдается так называемый антихвост, направленный в сторону Солнца. Это крупная пыль, уходящая в плоскости орбиты.
Каждое возвращение кометы к Солнцу не проходит бесследно. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем. Ядро кометы теряет около 1/1000 своей массы. Поэтому, например, время жизни кометы Галлея оценивается в 20 тыс. лет. Но кометы могут существовать и меньше. Они могут погибнуть при столкновениях с планетами, метеоритными телами. В некоторых случаях процесс разрушения комет наблюдался почти непосредственно.
Вопрос о происхождении комет изучен еще недостаточно. Согласно гипотезе голландского ученого Оорта, Солнечная система окружена гигантским облаком кометных ядер, простирающимся на расстояние до 1 пс (облако Оорта). Под действием звездных возмущений орбиты некоторых ядер изменяются, и в результате вблизи Солнца появляются кометы. Часть короткопериодических комет, возможно, приходит из пояса Койпера.