Что такое кометы? Особенности, строение и классификация комет

Комета — это небольшой астрономический объект, состоящий из льда (двуокиси углерода, метана и воды), пыли и примесей различных пород и минералов. Кометы, как правило, движутся по сильно эксцентричным эллиптическим орбитам, с афелием, находящемся за пределами орбиты Плутона. При достаточно близком расположении к Солнцу кометам свойственна видимая кома (тонкая, нечеткая, временная атмосфера) и хвост.

Содержание:

Данные объекты представляют собой остаточное вещество периода рождения Солнечной системы. Астрономам-любителям вполне по силам наблюдать их и даже самостоятельно обнаруживать.

Кометные траектории

Почти каждая известная комета имеет отношение к Солнечной системе (за исключением 1I/2017 U1 «Оумуамуа» и 2I/2019 Q4 Borisov, которые являются гостями из далекого космоса). Подобно астероидам и планетам, кометы следуют законам тяготения, но при этом их траектории довольно специфичны. Следует напомнить, что планеты нашей системы вращаются вокруг местного светила в одну сторону («прямое» орбитальное движения). А вот кометы способны перемещаться как по прямому, так и по обратному орбитальному курсу, причем их орбиты очень вытянуты (эксцентричны) и ориентированы под разными углами относительно эклиптики.

Как раз специфика орбитального движения является отличительным признаком комет. Долгопериодические кометы, чей период путешествия по орбите превышает пару сотен земных лет, способны улетать в космическое пространство, тысячекратно более удаленное, нежели самые далекие местные планеты. Короткопериодические кометы с периодом ниже, чем 200 лет, достигают областей орбит наиболее удаленных от центра Солнечной системы планет, причем углы их орбит не очень далеки от плоскости эклиптики.

Строение комет

В центральной части кометной комы находится ядро – твердый объект или совокупность объектов, диаметр которых достигает нескольких километров. В основном именно ядро составляет суммарную массу кометы. По схеме строения ядра, созданной астрономом Ф. Уипплом, ядро составляют различные виды люда (большей частью водяного), а также углекислоты, аммиака и пыли. Эту модель подтверждают научные исследования, в частности, непосредственные наблюдения при помощи космических аппаратов ядер кометы Галлея и Джакобини-Циннера, проведенные в середине 80-х годов прошлого века.

Ядро кометы 67P/CHURYUMOV-GERASIMENKO 1 (1969 R1) by rosetta-osiris.eu Схематическое изображение строения кометы

По мере сокращения дистанции между кометой и Солнцем ядро первой разогревается, что приводит к сублимированию льда (испарению без плавления). Выделяемое при этом газообразное вещество с пылинками примесей улетает прочь от ядра и тем самым формирует видимую кому. Разрушаемые солнечным светом водные молекулы формируют вокруг кометной головы гигантскую «корону» из атомов водорода.

Кометное вещество подвержено воздействию сразу на трех уровнях: гравитационному притяжению Солнца, давлению солнечного света и солнечного ветра. Все это приводит к тому, что комета может нести своеобразный хвост из плазмы, состоящий из пыли и ионизированных частиц.

Это интересно: На самом деле у кометы два хвоста. Дело в том, что свет оказывает маленькое, но достаточное давление, чтобы толкать пылевые частицы прочь от кометы, образуя пылевой хвост, однако это давление менее интенсивно, чем солнечный ветер действует на газ (ионный хвост). Это приводит к тому, что пылевой хвост отстает от ионного и не всегда смотрит в противоположном Солнцу направлении.

Пылевой хвост смотрится белым из-за отраженного солнечного света, в то время как ионный хвост сияет голубым или зеленым (в зависимости от преобладающего типа газа). Хвост может растягиваться на десятки миллионов километров

Несмотря на то, что кома и хвост кометы содержат не боле миллионной доли всей массы этого объекта, 99,9% светового излучения порождается именно в этих газовых структурах, ядро же излучает только около 0,1% света. Так происходит по причине весьма незначительных размеров ядра, кроме того, его отличает невысокий коэффициент альбедо (светоотражения).

Отделившееся от кометного ядра вещество движется по собственной траектории. Иногда оно входит в атмосферу Земли, и тогда с ее поверхности видны метеорные потоки («падающие звезды»). Большая часть метеоров имеет как раз кометное происхождение.

Названия и классификация по траекториям

Когда астрономы обнаруживают новую комету, ей присваивают уникальное обозначение, включающее половину месяца и год открытия. Половина месяца обозначается буквой (А= от 1 до 15 января, B = от 16 до 31 января, С = от 1 до 15 февраля и так далее). После месяца следует порядковый номер кометы. Например, если во второй половине февраля было бы открыто две новых кометы, их наименования выглядели бы подобным образом: C/2020 D1 и С/2020 D2.

Префикс стоящий перед слэшем «/» обозначает — «C» (долгопериодическая комета), «P» (короткопериодическая комета), «D» (потерянная или распавшаяся комета) или «X» (комета, для которой орбиту рассчитать не удалось — обычно исторические кометы). Короткопериодические кометы с периодом > 30 лет, наблюдавшихся только однажды де-факто получают префикс «C».

Ну а сейчас разберемся, как кометы классифицируются по траекториям.

Почти параболические

К этой разновидности относят кометы с периодом вращения в миллионы лет, и за столетний отрезок времени к Солнцу прилетает не более одной десятитысячной таких объектов. За минувшее столетие астрономы наблюдали примерно 250 объектов такого рода, из чего следует, что их реальное количество превышает миллион. Кроме того, не каждая такая комета прилетает к нашему светилу на достаточно близкое расстояние, чтобы попасться на глаза астрономам. Бывает, что перигелий (самая близкая к Солнцу точка кометной орбиты) таких объектов находится дальше, нежели орбита Юпитера, и зафиксировать их пролет весьма затруднительно.

Приняв это во внимание, в середине XX в. Астроном Ян Оорт выдвинул предположение, что космос на удалении 20-100 астрономических единиц от Солнца полон кометных ядер, совокупная масса которых оценивается в 1-100 масс нашей планеты.

Внешняя зона облака Оорта обусловлена особенными факторами – так далеко от Солнца начинают заметно сказываться гравитационные поля других звезд Галактики и прочих сверхмассивных космических тел. Взаимное перемещение галактических объектов, включая Солнце, приводит к изменениям кометных траекторий в Солнечной системе.

Короткопериодические

На небольшом удалении от Солнца кометное ядро подвергается постоянному нагреву, ледяные составляющие ядра сублимируют, формируя кому и хвост. По мер того, как комета многократно улетает и возвращается к звезде, из ее ядра выпариваются легкоплавкие компоненты, что ведет снижению ее визуальной заметности.

В случае с короткопериодическими кометами, сравнительно часто «навещающими» Солнце, это приводит к тому, что за миллионы земных лет они становятся практически неразличимыми для наблюдения. Но поскольку приток «ярких» комет не сокращается – это значит, что их ряды постоянно пополняются новыми объектами. Принято считать, что приток подобных объектов вызван гравитационными полями массивных планет, и в первую очередь Юпитера. В качестве источника таких комет рассматривают «внутреннее облако Оорта», изобилующее подобными объектами. Каждый раз в ходе приближения Солнечной системы к массивному межзвездному облаку кометные ядра из внешнего облака уносятся во внешний космос, а вслед за ними во внешнее облако поступают кометы из внутреннего.

Перемена орбитальной траектории кометы с почти параболической на короткопериодическую наступает, если объект настигает планету на ее орбите сзади. Как правило, для смены траектории комет требуется неоднократный проход вблизи массивной планеты. Данная теоретическая картина хорошо подтверждена статданными орбитальных параметров различных комет.

Выделяемые в процессе сублимации газообразные фракции ядра придают ему реактивные импульсы, что в большей или меньшей степени постоянно меняет траекторию объекта. Естественно, наиболее интенсивное отделение газа происходит с более нагретого ядерного «полушария». Вследствие этого давящие на ядро силы не совпадают с направленностью солнечного света и силой его тяготения. Эти воздействия могут привести как к ускорению, так и торможению ядра с увеличением либо сокращением орбитальной траектории соответственно. К примеру, захваченная гравитационным полем Юпитера комета со временем оказывается в пространстве, где обращаются внутренние планеты нашей системы. Такова оказалась, в частности, судьба кометы Энке.

«Задевающие» Солнце

Отдельно рассматривают короткопериодические кометы., «касающиеся» местного светила. По всей видимости, они сформировались несколько тыс. лет назад после приливного распада массивного (порядка сотни км в диаметре) ядра. Потерпев крушение после контакта со звездой, обломки ядра возвращались к ней примерно 150 раз, при этом их распад продолжался. 12 комет данной группы астрономы видели в период 1843-1984 гг. Не исключено, что они имеют отношение к большому кометообразному явлению, описанному Аристотелем в 371 г. д.н.э.

Наиболее известные кометы

Комета Галлея является наиболее известной. Начиная с III столетия до н.э. ее наблюдали тридцать раз. Свое имя она получила в память об астрономе Э. Галлее. Именно он в XVII веке вычислил ее орбитальные параметры и установил, что очередное ее наблюдение придется на 1758 г. (К. Галлея стала первой кометой с доказанной периодичностью). Полное путешествие по своей орбите данное тело совершает за 76 лет, и ближайшее ее появление состоится 2061 г. А в прошлый прилет (это было в 1986-м) ее достаточно близко смогли исследовать пять космических аппаратов, в том числе «Вега-1» и «Вега-2», запущенные Советским Союзом.

Межпланетные зонды помогли установить, что ядру этой кометы присуще картофелеобразная форма 15 км длину и 8 в ширину, причем поверхность ядра оказалось угольно-черной. Ученые не исключают, что это слой органического вещества, возможно, полимеризированного формальдегида. Кроме того, вокруг ядра кометы Галлея было отмечено необычайно крупное пылевое облако.

Комета Энке. Данное тусклое небесное тело одной из первых вошло в список комет Юпитера. Полный орбитальный оборот ее занимает всего 3,29 года – он наиболее краток из наблюдаемых комет. Орбитальные параметры К. Энке установил в 1819 г. немецкий ученый И. Энке. Данный объект сопутствует метеорному потоку, проходящий сквозь земную атмосферу во 2-ю половину осени.

Комета Джакобини. Она была открыта итальянским астрономом М. Джакобини в 1900 г. Орбитальный период кометы составляет 6,59 лет. Изучить ее хвост ученые смогли с помощью аппарата «International Cometary Explorer». В 1985 г. он пролетел сквозь кометный хвост на удалении менее 8000 км от головной части и смог собрать данные о том, что в нем присутствует плазма. Данная комета имеет отношение к метеорному потоку Джакобиниды (Дракониды).

Вероятность столкновения кометы с Землей

На основе изучения количества и орбит комет астрономы просчитали вероятность, с которой наша планета может встретиться с объектом не менее 17 км в диаметре. Она составляет 1 попадание за 1,5 миллиарда лет. Такой объект способен убить все живое на площади, сопоставимой с Североамериканским континентом. С появления Земли подобные катаклизмы могли иметь место не раз. Но куда более часты менее масштабные происшествия. Так, в 1908 г. в атмосферу проник и взорвался объект кометного происхождения, ударная волна которого повалила лес на значительной площади («Тунгусский метеорит»).

Плохое питание убивает каждого пятого

Плохое питание хуже, чем отсутствие физических упражнений, недосыпание и даже курение. Согласно исследованию, в котором приняли участие более 130 ученых из 40 стран, плохое питание