План

Введення

1. Ядро і хвіст комети
2. Походження комет
3. Кометні орбіти
4. Точність визначення кометних орбіт
5 Причина світіння комет і їх хімічний склад
6. Відкриття Галлея
7. Зіткнення землі з кометою

Висновок
Література

ВСТУП

Навколо сяючого світла,

Що вічно ллє джерело дня,

Крутяться легкі комети,

Як метелики серед вогню.

Н.А. Морозов

На нічному небі, серед звичних фігур сузір'їв раптом з'являється яскраванова зірка, оточена туманною оболонкою і прикрашена довгимсріблястим хвостом. Від ночі до ночі вона повільно рухається, змінює свійзовнішній вигляд. Засяяв, кілька тижнів або днів, слабшає і зникає середзірок або зникає в променях Сонця.

Це звичайно не зірка, а яскрава комета. Люди помічали їх знезапам'ятних часів - літописи, історичні хроніки, усні оповідідонесли до нас відомості про їх появу на небі в самих різних країнахсвітла. Яскраві комети - це рідкісна подія - вони з'являються три-чотири рази насторіччя.

Стародавні літописці передають лише стан жаху, яке охоплювалонаших далеких пращурів перед незрозумілим явищем. Більш спокійні ідетальні описи комет, навіть деякі вимірювання їх дійшли до нас узаписах стародавніх і середньовічних астрономів. Але там немає жодних поясненьприроди цього явища. Передбачалося, що комети з'являлися неспроста, вонипередували різним на небезпеки, які нападали на людей: війнам,голоду, повеней, посухи і т. п. Оскільки в людській історії таківипробування не були рідкістю, то часто, дійсно на рік, колиз'являлася якась комета, відбувалися пам'ятні події. Це щебільше зміцнювало в людях переконання, що комети проходять досить близьковід місця лиха.

Сучасні астрономи і навіть любителі астрономії, що займаютьсядослідженням цих небесних тіл, можуть розповісти про природу і поведінцікомет вже досить багато: звідки з'являються комети, чим пояснюється їхнезвичайний вигляд і навіть предскажут, коли і де можна буде спостерігати якусьнебудь з них.
1. Ядро і хвіст комети.

На відміну від мерехтливих зірок і чітко окреслених планет комета виглядаєяк туманне світиться цятка. Це плямочка називають головою комети.
Якщо комети дуже яскраві і їх без зусиль можна спостерігати неозброєнимоком, то вони завжди мають світяться довгі хвости. Саме тому їхназвали «комети», що в перекладі з грецької мови означає «хвостатізірки ».

Як виглядають слабкі комети, ледь помітні оком або практичноневидимі, можна встановити, аналізуючи їх фотографії, отримані за допомогоювеликих телескопів. Ці комети також мають ледь помітні короткі хвостики.
Проте всі комети, і яскраві, і слабкі, коли йдуть дуже далеко від Сонця,виглядають як ледве помітні туманні цятки з розмитими краями. Хвости натаких величезних відстанях не вдається розрізнити навіть на фотографіях.

Голова або, як ще називають, кома - найяскравіша частина комети. Всерединіїї передбачається тверде ядро.

«Основа» будь-якої комети - її ядро - величезний кому космічного пилу,каменів, замерзлих газів і складних хімічних сполук, дуже міцно спаянихкосмічним холодом. Його розміри за космічними масштабами просто мізерні
- Кілометри або десятки кілометрів. Маси комет невеликі: вони не перевищуютьоднієї мільйонної частки маси Землі.

Передбачається, що на великих відстанях від Сонця, кометиявляють собою голі ядра, тобто брили твердого речовини, що складається ззвичайного водяного льоду і льоду з метану й аміаку. У лід вмороженикам'яні й металеві порошинки і піщинки. При наближенні до Сонця цейдуже брудний лід починає випаровуватися, створюючи навколо ядра величезнугазопилової оболонку. Під дією тиску сонячного світла частина газівоболонки відштовхується в бік, протилежний Сонцю, утворюючи хвіст. Удеяких комет ці процеси протікають настільки інтенсивно, що оболонка іхвіст досягають жахливих розмірів. Так, наприклад, діаметр оболонки понадгігантської комети Холмса в 1882 році дорівнював 1,5 мільйона кілометрів, адовжина її хвоста сягала 300 мільйонів кілометрів!

Щільність і коми, і особливо хвоста, надзвичайно мала. Хвіст у кометибуває прямий або зігнутий і направлений від ядра в сторону, протилежну
Сонцю. Тому коли комета з міжпланетного простору наближається донашого світила, то рухається вона головою вперед, як кожне створіння маєголову і хвіст. А от коли, обійшовши Сонце, комета віддаляється від нього, тохвіст рухається попереду голови. Голова і хвіст комети світяться: пиловічастки просто відбивають світло Сонця, а атоми молекул і газів перевипромінюютьпоглинуті ними кванти сонячного світла. Кометної ядро «перетворюється» надоступну для спостережень комету.

Форма і довжина хвостів різні. У комети 1843 хвіст мавдовжину не менше 300 млн. км. (діаметр голови її становив 1,5 млн. км., т.тобто дещо перевищував діаметр Сонця). У великої комети 1744 булошість яскравих хвостів. Неодноразово спостерігалися комети, у яких навіть хвістне розвинувся з наближенням їх до Сонця. Наприклад, «безхвостий» буладосить дивна комета, відкрита в 1881 році англійським астрономом
Деннінг. Вона виглядала як дископодібні плямочка зі світлими точкамив центрі. Наблизившись до Юпітера на 24 млн., до Марса на 9 млн., і до Земліна 6 млн. км., комета підійшла на 3 млн. км. до орбіти Венери, а потімповернула назад, йдучи до кордонів Сонячної системи. Комета 1807 маладва хвости: один вузький і прямий, спрямований у протилежний бік від
Сонця, а друга - "що розширюється віялоподібні і зігнутий в початковійчастини.

Класифікацію кометних хвостів запропонував у XIX ст. чудовийросійський астроном Ф.А. Бредіхін. Хвости I типу - прямі, спрямовані від
Сонця. За сучасними уявленнями вони утворені іонізованимимолекулами кометної атмосфери, які сонячним вітром несуться геть відядра. Хвости II типу зігнуті і по відношенню до орбіти комети відхиляютьсятому. Утворюються вони безперервно стікаючи з ядра частинками пилу.
Хвости III типу - короткі, майже прямі, помітно відхиляються від лінії
«Сонце - ядро комети». Такі хвости утворюються при одноразових
«Виверженнях» з ядра цілого хмари пороху різних розмірів,розтягуються тому в смужку під дією світлового тиску.

Іноді в хвостах I типу спостерігаються «хмарні освіти» блакитногокольору, що залишають ядро комети зі швидкістю близько

200 км/с. Бувають «аномальні хвости», спрямовані у бік Сонця.
Особливо цікава в цьому відношенні неперіодичних комета Оренда - Ролана
1957: після проходження через перигелій у неї з'явився вузький і довгий
«Аномальний хвіст» діаметром близько 13 тис. км. і завдовжки в мільйоникілометрів. З нього виходило радіовипромінювання на хвилі близько 11 м., центрякого перебував у кілька мільйонів кілометрів від ядра комети. Колипо відстані від Сонця хвости стали зменшуватися, джерело радіовипромінювання
«Зійшов» з кометної орбіти і почав рухатися радіально від Сонця. Цейщо викликав великі суперечки «антіхвост» або «викид до Сонця», комети Оренда -
Ролана був пояснений як видимий із ребра широкий віяло пилових частинок,стікали з голови комети.

Інтерес вчених до кометам пов'язаний головним чином з бажанням вивчити їхсклад. Багато хто вважає, що це - своєрідний "будівельне сміття",що залишився після утворення планет Сонячної системи з початковогогазо-пилової хмари.

Спостереження комет може дати уявлення про первинну матерії, зякої сформувалися їхні тіла, причому ця матерія дійшла до нас в
«Законсервованому» вигляді, зберігається без змін, можливо, близько 10мілліардров років! Завдяки космічному експерименту вчені вперше побачиликометної ядро, яке виявилося дуже схожим на супутники Марса Фобос і
Деймос, а також на малі супутники Сатурна і Урана. А це свідчить проте, що на зорі формування Сонячної системи кометні ядра моглиутворюватися у порівняльній близькості від Сонця приблизно в районіміж орбітами планет-гігантів Юпітера і Нептуна. Надалі ядра майбутніхкомет могли бути викинуті гравітаційне поле планет на околиці Сонячноїсистеми.

Радянська астрофізична станція «Астрон» вела космічні спостереженнякомети Галлея (комета названа по імені англійського астронома, дипломата іперекладача Едмунда Галлея) майже вісім місяців з грудня 1985 року по липень
1986 року. Був досліджений газовий склад голови комети, сфотографованодекілька спектрів, була отримана відповідь на запитання, як швидко втрачає своюмасу кометної ядро в залежності від відстані до Сонця. Виявилося, щокожного разу, коли комета зближається з Сонцем (через кожні 75 років), ядрокомети втрачає 370 мільйонів тонн своєї маси. Це не так вже й багато, якщоврахувати, що за сучасними оцінками маса ядра комети Галлея становитьприблизно 10 мільярдів тонн.

Однак через кілька десятків зближень комети з Сонцем її ядроповністю втратить запас льоду і перетвориться на «висохлу комету», схожу наастероїд. Тоді ядро вже не буде мати що світиться голови і хвоста, а будевиглядати як дуже слабенька зірочка, знайти яку на небі можна будев дуже потужний телескоп.

Комета Веста відкрили в 1975 році, коли вона була надзвичайно слабка іабсолютно не становила інтересу для астрономів-любителів. Її просто небуло видно. А коли до березня наступного вона «розгорілася» майже до яскравості
Венери, з'ясувалося, що всюдисущі засоби масової інформації просто
«Прогавили» такий ласий шматочок.

Головними винуватцями виявилися, звичайно, астрономи, що не далисвоєчасно «їжі для пера» журналістам, який вміє оповістити світ продійсних і уявних чудеса.

Якщо тріумф комети Веста пройшов так би мовити в тіні суспільногодумки, то однією з її попередниць дісталися і вогонь, і вода, і міднітруби, правда, в зворотному порядку.
Мова йде про комету Когоутека (1973 рік). Передбачалося, що при підході до
Сонця вона за яскравістю буде конкурувати з кометою Галлея зразка 1910року. Широка реклама, що передувала появі комети, дала імпульс допожвавленню аматорських спостережень в багатьох країнах.

Але головним було припущення, що комета Когоутека повинна зіткнутисяз Сонцем, На жаль, багато чого з того, що очікувалося, не підтвердилося вдійсності. Зіткнення не відбулося, хоча комета зблизилася з
Сонцем на дуже небезпечне для себе відстань, та й прогнози про яскравостівиявилися занадто оптимістичними. Серед астрономів-любителів і простолюдей, порушених розмовами про комету Когоутека, спостерігалося цілковитерозчарування.

Однак з точки зору професійних астрономів комета даланеоціненні відомості. Це відбулося, насамперед, завдяки тому, щовперше комету досліджували не тільки за допомогою наземних засобів, але і ззалученням космічних методів. Була відкрита величезна зовнішня оболонкакомети, що складається з нейтрального водню, розміри якої перевищувалидіаметр Сонця! Важко собі уявити, що крихітне кометної ядроздатне сформувати таку величезну атмосферу, однак зовсім невидимуз поверхні Землі. Поперечники кометних ядер не перевищують десяткакілометрів, а поперечник Сонця становить 1400 000 кілометрів!

Розташування комети Когоутека в просторі було таке, що видновона була лише поблизу горизонту, та й то дуже швидко зникала з полязору. Вирішено було спостерігати її по ланцюжку: кожна більш західнаобсерваторія вела спостереження слідом за своєю східною сусідкою. Цілкомясно, що такий ланцюжок була б неповною, тому програма носиламіжнародний характер. У підсумку результати послідовних одиничнихспостережень були змонтовані в одну кінострічку, перегляд якої виявивдинамічну картину «взаємин» голови і хвоста комети.

2. Походження комет.

За найближче минуле людства було відкрито багато комет. Кожна зних має свої особливості. На перших порах серйозного вивчення кометнікому не приходила в голову думка, що вони належать Сонячній системі.

Раніше передбачалося, що таємничі небесні Мандрівниця приходять донам з далеких невідомих глибин міжзоряного простору, здійснюючидивовижне «паломництво». Вони підходять до Сонця на відстань вкілька десятків або сотень мільйонів кілометрів, «вітають» його іпотім пускаються в зворотний шлях. При цьому, чим далі комети уникали
Сонця, тим сильніше слабшав їх блиск, поки зовсім не пропадав. Такзакінчувався кожен вояж.

Куди прямували таємничі візитери: чи шукати інші сонця, абоповерталися в якій-то давно обжитий «будинок», прихований від нашого поглядудалекими кілометрами космічних відстаней? Довгий час це залишалосязагадкою. Більшість астрономів припускали, що кожна комета приходить до
Сонця лише один раз і потім назавжди залишає його околиці.

Однак ця думка утвердилася НЕ сазу. Ще Аристотель - могутнійавторитет серед наукового світу, замислюючись про природу комет, висунувгіпотезу, що комети мають земне походження. Вони, нібито, породжуються ватмосфері Землі, «висять» на порівняно невеликій висоті, повільнопропливаючи по небу.

Дивно, що точка зору Арістотеля панувала близько двохтисячоліть, і ніякі спроби похитнути її не давали позитивногорезультату. Хоча деякі вчені схильні були думати, що комети все-такиприходять з якихось далеких, невідомих нам глибин космічногопростору. Тільки в кінці XVI століття ідея Аристотеля була спростована.

В кінці XVI століття астрономи спостерігали яскраву комету з двохспостережних пунктів, дуже віддалених один від одного. Якби кометаперебувала в атмосфері, тобто недалеко від спостерігачів, то повинен був биспостерігатися паралакс: з одного пункту комета має бути видно на фоніодних зірок, а з іншого - на тлі інших. Проте спостереження показали, щоніякого паралакса не було, і, значить, комета була набагато далі,ніж Місяць. Земна природа комет була спростована, що зробило їх ще більшетаємничими. Одна таємниця змінилася інший, ще більш привабливою інедоступною.

У багатьох астрономів склалася думка, що комети приходять до нас зміжзоряних глибин, тобто не є членами Сонячної системи. У якийсьмомент навіть передбачалося, що комети приходять до Сонця за прямолінійнимтраєкторіях і за такими ж прямолінійним траєкторіях йдуть від нього.

Важко сказати, скільки часу тривало б таке положення, якщоб не одна найважливіша подія в історії людства.

Геніальний натураліст, великий фізик і математик Ісаак Ньютонзавершив видатний науковий працю, пов'язану з аналізом руху планетнавколо Сонця, і сформулював закон всесвітнього тяжіння: сила взаємногопритягання між двома тілами прямо пропорційна добутку їх мас іобернено пропорційна квадрату між ними.

Згідно з цим законом природи всі планети рухаються навколо Сонця недовільним чином, а строго по певних орбітах. Орбіти ціявляють собою замкнуті лінії.

Галлей звернувся до Ньютона з пропозицією розглянути, як повиннірухатися комети відповідно до законів всесвітнього тяжіння.

Навіть зараз обробка даних, отриманих в результаті космічногоексперименту і наземних спостережень, триває.
Комети, які нам вдається спостерігати, приходять до нас з далеких околиць
Сонячної системи. За сьогоднішніми уявленнями більше 100 мільярдівкометних ядер населяють ці околиці, які відстоять від Землі в 10 тисяч разівдалі, ніж Сонце.

Є припущення, що кометні ядра утворилися в один час звсією Сонячною системою і тому можуть являти собою зразки тогопервинної речовини, з якого згодом утворилися планети і їхсупутники. Свої первозданні властивості ядра могли зберегти завдяки своєму
«Постійним місцем» далеко від Сонця і великих планет, що надають величезневплив на найближче оточення.

. Гіпотези захоплення комет з міжзоряного простору і їхвулканічного походження вельми немирну співіснували поруч, не бажаючипоступитися один одному пальму першості. Однак в 1950 році вони були сильнопотіснені однієї старої ідеєю в новому оформленні.

Ще в 1932 році один з видатних астрономів, Ернст Епік, висловивідею про можливу концентрації великої кількості хмар кометних іметеоритних тіл, «що підкоряються» Сонця, незважаючи на те, що розміщувалисявони на відстані?? нии чотирьох світлових днів від нього.

У 1950 році голландський астроном Ян Оорт, досліджуючи ряддолгоперіодіческіх комет, виявив, що їх афелії (найбільш віддалені від
Сонця точки орбіт) концентруються поблизу межі Сонячної системи. Можнабуло б вважати цей результат малопримітним, тим більше, щокількість комет було зовсім невеликим - 19. Однак Оорт побачив за цимявище більшого масштабу. Він відродив до життя ідею Епіка про сховищекометних ядер на «задвірках» Сонячної системи. З його дослідженьвипливало, що зона, окупована кометами, простирається в поясі від 30 до
100 тис. а. е. від Сонця.

Сам Оорт вважав на перших порах, що комети утворилися в процесівибуху Фаетона. Вибух, на його думку, був настільки сильний, що більшачастина дрібних осколків була занедбана так далеко, що потрапила під непрямевплив сусідніх зірок, та так і залишилася на околицях Сонячної системи.

І хоча красива гіпотеза про Фаетоні виявилася неспроможною, ідеязакидання речовини з внутрішніх областей Сонячної системи в зовнішні,надалі отримала підтвердження.

Сьогодні механізм утворення хмари Епіка - Оорта виглядаєприблизно так. В епоху гравітаційного «склеювання» планет згазопилового хмари формувалося велика кількість згустків речовини аботак званих зародків. Однак не всі зародки обростали речовиною зоднаковою швидкістю. Деякі значно випереджали своїх найближчих ідалеких сусідів. Так, майбутні планети-гіганти, не набравши ще маси Землі і
Марса, почали проявляти свій агресивний «характер». Все, що ці планетине в силах були поглинути, вони виштовхували своїм гравітаційне поледалеко від своїх «ділянок». Головною перешкодою в цій виштовхуючідіяльності було Сонце, намагається втримати навіть будь-який дріб'язок на їїспоконвічних орбітах. Але чим далі від Сонця формувалася планета-гігант, тимлегше їй було проявляти самостійність і по-своєму вирішувати долі більшедрібних тел. Тому основним постачальником кометних ядер в хмару Епіка -
Оорта був Нептун. Оскільки Нептун розташований дуже далеко від Сонця, товсе його оточення живе в стані вічного холоду і, отже,містить велику кількість летких речовин, які не могли утриматися вбільш близьких до Сонця тілах. Саме зміст таких речовин і характернодля планет, які вдалося витягти з далекого хмари.

Тіло, кинуте Нептуном в хмару, існує там до тих пір, покищо-небудь не зменшить його швидкість обертання навколо Сонця. Цим «що -небудь »могли бути обурення з боку сусідніх зірок. Звичайно, якщообурення не зменшить, а збільшить швидкість кометного ядра, то ядро можепокинути Сонячну систему назавжди.

Отже, планети закидали всю периферію Сонячної системи кометнихядрами. Наближаючись до Сонця, ядра починають випаровуватися, обростають кометами,формують хвости.

Описана коротко модель Оорта, - зрозуміло, не остаточно вирішуєпитання про походження комет і, особливо про способи закидання їх всерединупланетної системи.

3. Кометні орбіти.

Згідно з результатами досліджень Ньютона, комети рухаються або заеліптичним, або по параболічних, або по гіперболічним орбітах,причому у фокусі кожної орбіти знаходиться Сонце. Фокус кривий - цедеяка точка F, що лежить в площині цієї кривої. Фокуси у парабол,гіпербол і еліпсів розташовані поблизу закруглень цих кривих. Очевидно,що у параболи і гіперболи є по одній такій точці, в ній і знаходиться
Сонце, а у еліпса таких точок два, і Сонце знаходиться в одній з них.

Астрономам достатньо обчислити орбіту комети, і ця орбіта сама
«Скаже», чи повернеться комета до Сонця, або назавжди покине його. Якщокомета виявиться параболічної або гіперболічної, тобто незамкненою, токомета, що має таку орбіту, вже ніколи не повернеться. Кожна з них маєфокус, в якому розташоване Сонце, але у них немає кінцевих значеньвеличини а (велика піввісь еліптичної орбіти). Тому замість значенняа у випадках параболічних і гіперболічних кометних орбіт використовуютьвеличину q - відстань перигелію від Сонця. Для гіперболічних орбітексцентриситет е> 1, а для параболічних - завжди е = 0. Для визначенняформи й розташування гіперболічних орбіт застосовують параметри е, i,?,?,q, параболічних - i,?,?, q.

Як вважають багато вчених, ядра комет, що мають параболічну абогіперболічний орбіту, віддаляючись від Сонця за все зменшується швидкістю,на відстані близько 150 тисяч астрономічних одиниць від нього майжезупиняються. Поступово там утворився величезний рій, мільярдикометних ядер - так зване хмара Оорта (за ім'ям голландського вченого
А. Оорта, який висунув цю гіпотезу). Оскільки тяжіння Сонця натаких великих відстанях мізерно, ядра можуть залишатися там майже безруху нескінченно довго. Лише зрідка, зазнавши гравітаційне обурення,наприклад, від проходить неподалік зірки, частина ядер в хмарі починаєпереміщатися, деякі з них, можливо, в бік Сонця.

Зовсім інша справа, якщо орбіта виявиться еліптичної. Оскількиеліпс - лінія замкнута, комета повинна обов'язково повернутися в ту точкупростору, в якій її вже спостерігали з Землі.

Скільки ж часу потрібно комети, що рухається по еліпсу, щоб зробитиодин оборот? Це залежить від різних параметрів еліпса, зокрема відвідстані між його фокусами. Чим менше ця відстань, тим швидшекомета здійснить оборот навколо Сонця.

Точна форма будь-якого еліпса однозначно визначається величиною авеликий його півосі і значенням деякої величини е - ексцентрісітета,характеризує «ступінь сплюснутістю» еліпса. Ексцентриситет е = 0 длякола, а для еліпса 0