План
I Введення
1. Ядро і хвіст комети
2. Природа комет і їх походження.
3. Кометні орбіти
4. Причина світіння комет і їх хімічний склад
5. Зіткнення землі з кометою
II Висновок
III Література
ВСТУП
Люди помічали їх з незапам'ятних часів - літописи, історичні хроніки, усні сказання донесли до нас відомості про їх появу на небі в самих різних країнах світу. Яскраві комети - це рідкісна подія - вони з'являються три-чотири рази на століття.
Стародавні літописці передають лише стан жаху, яке охоплювало наших далеких пращурів перед незрозумілим явищем. Більш спокійні і детальні описи комет, навіть деякі вимірювання їх дійшли до нас в записах стародавніх і середньовічних астрономів. Але там немає жодних пояснень природи цього явища. Передбачалося, що комети з'являлися неспроста, вони передували різним на небезпеки, які нападали на людей: війн, голоду, повеней, посухи і т. п. Оскільки в людській історії такі випробування не були рідкістю, то часто, дійсно на рік, коли з'являлася якась небудь комета, відбувалися пам'ятні події. Це ще більше зміцнювало в людях переконання, що комети проходять досить близько від місця лиха.
Сучасні астрономи і навіть любителі астрономії, що займаються дослідженням цих небесних тіл, можуть розповісти про природу і поведінці комет вже досить багато: звідки з'являються комети, чим пояснюється їх незвичайний вигляд і навіть предскажут, коли і де можна буде спостерігати яку-небудь з них.
1. Ядро і хвіст комети.
На відміну від мерехтливих зірок і чітко окреслених планет комета виглядає як туманне світиться цятка. Це плямочка називають головою комети. Є комети дуже яскраві і їх без зусиль можна спостерігати неозброєним оком, вони завжди мають світяться довгі хвости. Саме тому їх назвали «комети», що в перекладі з грецької мови означає
«хвостаті зірки».
Слабкі комети, ледь помітні оком або практично невидимі, можна встановити, аналізуючи їх фотографії, отримані за допомогою великих 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 на таких величезних відстанях не вдається розрізнити навіть на фотографіях.
Голова або, як ще називають, кома - найяскравіша частина комети.
Всередині її передбачається тверде ядро.
«Основа» будь-якої комети -- її ядро - величезний кому космічного пилу, каміння, замерзлих газів і складних хімічних сполук, дуже міцно спаяних космічним холодом. Його розміри за космічними масштабами просто мізерні - кілометри або десятки кілометрів. Маси комет невеликі: вони не перевищують однієї мільйонної частки маси Землі.
Передбачається, що на великих відстанях від Сонця, комети являють собою голі ядра, тобто брили твердого речовини, що складається з звичайного водяного льоду і льоду з метану й аміаку. У лід вморожени кам'яні й металеві порошинки і піщинки. При наближенні до
Сонця цей дуже брудний лід починає випаровуватися, створюючи навколо ядра величезну газопилової оболонку. Під дією тиску сонячного світла частина газів оболонки відштовхується в бік, протилежний Сонцю, утворюючи хвіст. У деяких комет ці процеси протікають настільки інтенсивно, що оболонка і хвіст досягають жахливих розмірів. Так, наприклад, діаметр оболонки понад гігантської комети Холмса в 1882 році дорівнював 1,5 мільйона кілометрів, а довжина її хвоста сягала 300 мільйонів кілометрів!
Щільність і коми, і особливо хвоста, надзвичайно мала. Хвіст у комети буває прямий або зігнутий і направлений від ядра у бік, протилежний Сонцю. Тому коли комета з міжпланетного простору наближається до нашого світила, то рухається вона головою вперед. А от коли, обійшовши Сонце, комета віддаляється від нього, то хвіст рухається попереду голови. Голова і хвіст комети світяться: пилові частки просто відбивають світло Сонця, а атоми молекул і газів перевипромінюють поглинуті ними кванти сонячного світла. Кометної ядро «перетворюється» на доступну для спостережень комету.
Форма і довжина хвостів різні. Поточний рекорд довжини хвоста комети - це хвіст Великої комети 1843. Її хвіст мав довжину не менше 300 млн. км. (діаметр голови її дещо перевищував діаметр Сонця).
Це означає, що якщо подумки помістити саму комету в центр Сонця, то хвіст перетнув б орбіту Марса.
Класифікацію кометних хвостів запропонував у XIX ст. чудовий російський астроном Ф.А. Бредіхін:
I тип хвостів - прямі, спрямовані від Сонця. Вони утворені іонізованими молекулами кометної атмосфери, які сонячним вітром несуться геть від ядра;
II тип - це вигнуті хвости і по відношенню до орбіти комети відхиляються тому. Утворюються вони безперервно стікаючи з ядра частинками пилу;
III тип - це короткі хвости, 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.
Інтерес вчених до кометам пов'язаний головним чином з бажанням вивчити їхній склад. Багато хто вважає, що це - своєрідний "будівельне сміття", що залишився після утворення планет Сонячної системи з початкового газопилового хмари.
Спостереження комет може дати уявлення про первинну матерії, з якої сформувалися їхні тіла, причому ця матерія дійшла до нас в
«законсервованому» вигляді, зберігається без змін, можливо, близько 10 мільярдів років! Завдяки космічному експерименту вчені вперше побачили кометної ядро, яке виявилося дуже схожим на супутники Марса
Фобос і Деймос, а також на малі супутники Сатурна і Урана. А це свідчить про те, що на зорі формування Сонячної системи кометні ядра могли утворюватися у порівняльній близькості від Сонця приблизно в районі між орбітами планет-гігантів Юпітера і Нептуна.
Радянська астрофізична станція «Астрон» вела космічні спостереження комети Галлея (комета названа по імені англійського астронома, дипломата і перекладача Едмунда Галлея) майже вісім місяців з грудня
1985 року по липень 1986 року. Був досліджений газовий склад голови комети, сфотографовано кілька спектрів, була отримана відповідь на запитання, як швидко втрачає свою масу кометної ядро в залежності від відстані до
Сонця. Виявилося, що кожного разу, коли комета зближається з Сонцем
(через кожні 75 років), ядро комети втрачає 370 мільйонів тонн своєї маси.
Це не так вже й багато, якщо врахувати, що за сучасними оцінками маса ядра комети Галлея становить приблизно 10 мільярдів тонн.
Однак через кілька десятків зближень комети з Сонцем її ядро повністю втратить запас льоду і перетвориться на «висохлу комету», схожу на астероїд. Тоді ядро вже не буде мати що світиться голови і хвоста, а буде виглядати як дуже слабенька зірочка, знайти яку на небі можна буде в дуже потужний телескоп.
2. Походження комет та їх природа.
За найближче минуле людства було відкрито багато комет. Кожна з них має свої особливості. На перших порах серйозного вивчення комет нікому не приходила в голову думка, що вони належать Сонячній системі.
Раніше передбачалося, що таємничі небесні Мандрівниця приходять до нас з далеких невідомих глибин міжзоряного простору.
Вони підходять до Сонця на відстань у кілька десятків або сотень мільйонів кілометрів і потім пускаються в зворотний шлях. При цьому, чим далі комети йшли від Сонця, тим сильніше слабшав їх блиск, поки зовсім не пропадав. Більшість астрономів припускали в минулі часи, що кожна комета приходить до Сонця лише один раз і потім назавжди залишає його околиці.
Однак ця думка утвердилася не відразу. Ще Аристотель - могутній авторитет серед наукового світу, замислюючись про природу комет, висунув гіпотезу, що комети мають земне походження. Вони, нібито, породжуються в атмосфері Землі, «висять» на порівняно невеликій висоті, повільно пропливаючи по небу.
Дивно, що точка зору Арістотеля панувала близько двох тисячоліть, і ніякі спроби похитнути її не давали позитивного результату. Хоча деякі вчені схильні були думати, що комети все-таки приходять з якихось далеких, невідомих нам глибин космічного простору. Тільки в кінці XVI століття ідея Аристотеля була спростована.
В кінці XVI століття астрономи спостерігали яскраву комету з двох спостережних пунктів, дуже віддалених один від одного. Якби комета перебувала в атмосфері, тобто недалеко від спостерігачів, то мав би спостерігатися паралакс: з одного пункту комета має бути видно на тлі одних зірок, а з іншого - на тлі інших. Проте спостереження показали, що ніякого паралакса не було, і, значить, комета була набагато далі, ніж Місяць. Земна природа комет була спростована, що зробило їх ще більш таємничими. Одна таємниця змінилася інший, ще більш привабливою і недоступною.
У багатьох астрономів склалася думка, що комети приходять до нас з міжзоряних глибин, тобто не є членами Сонячної системи. У якийсь момент навіть передбачалося, що комети приходять до Сонця за прямолінійним траєкторіях і за такими ж прямолінійним траєкторіях йдуть від нього.
Важко сказати, скільки часу тривало б таке положення, коли б не одна найважливіша подія в історії людства.
Геніальний натураліст, великий фізик і математик Ісаак Ньютон
завершив видатний науковий працю, пов'язану з аналізом руху планет навколо Сонця, і сформулював закон всесвітнього тяжіння: сила взаємного тяжіння між двома тілами прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату між ними.
Згідно з цим законом природи всі планети рухаються навколо Сонця не довільним чином, а строго по певних орбітах. Орбіти ці представляють собою замкнуті лінії.
Але навіть зараз обробка даних, отриманих в результаті космічного експерименту і наземних спостережень, триває.
Комети, які нам вдається спостерігати, приходять до нас з далеких околиць Сонячної системи. За сьогоднішніми уявленнями більше 100 мільярдів кометних ядер населяють ці околиці.
Є припущення, що кометні ядра утворилися в один час зі всією Сонячною системою і тому можуть являти собою зразки того первинного речовини, з якого згодом утворилися планети і їх супутники. Свої первозданні властивості ядра могли зберегти завдяки своєму «постійним місцем» далеко від Сонця і великих планет, що роблять величезний вплив на найближче оточення.
Існують гіпотези захоплення комет з міжзоряного простору і їх вулканічного походження. Однак в 1950 році вони були сильно потіснені однієї старої ідеєю в новому оформленні.
Ще в 1932 році один з видатних астрономів, Ернст Епік, висловив ідею про можливу концентрації великої кількості хмар кометних і метеоритних тіл, «що підкоряються» Сонця, незважаючи на те, що розміщувалися вони на відстані чотирьох світлових днів від нього.
У 1950 році голландський астроном Ян Оорт, досліджуючи ряд долгоперіодіческіх комет, виявив, що їх афелії (найбільш віддалені від
Сонця точки орбіт) концентруються поблизу межі Сонячної системи.
Можна було б вважати цей результат мало примітним, тим більше, що кількість комет було зовсім невеликим - 19. Однак Оорт побачив за цим явище більшого масштабу. Він відродив до життя ідею Епіка про сховище кометних ядер на «задвірках» Сонячної системи. З його досліджень випливало, 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 процесі вибуху Фаетона. Вибух, на його думку, був настільки сильний, що більша частина дрібних осколків була занедбана так далеко, що потрапила під непрямий вплив сусідніх зірок, та так і залишилася на околицях Сонячної системи.
І хоча красива гіпотеза про Фаетоні виявилася неспроможною, ідея закидання речовини з внутрішніх областей Сонячної системи в зовнішні, надалі отримала підтвердження.
Сьогодні механізм утворення хмари Епіка - Оорта виглядає приблизно так. В епоху гравітаційного «склеювання» планет з газопилового хмари формувалося велика кількість згустків речовини або так званих зародків. Все, що ці планети не в силах були поглинути, вони виштовхували своїм гравітаційне поле далеко від своїх
«ділянок». Головною перешкодою в цій виштовхуючі діяльності було
Сонце, намагається втримати навіть будь-який дріб'язок на її орбітах. Але чим далі від Сонця формувалася планета-гігант, тим легше їй було проявляти самостійність і по-своєму вирішувати долі більш дрібних тел.
Тому основним постачальником кометних ядер в хмару Епіка - Оорта був
Нептун. < p> 3. Кометні орбіти.
Згідно з результатами досліджень Ньютона, комети рухаються або за еліптичним, або по параболічних, або по гіперболічним орбітах, причому у фокусі кожної орбіти знаходиться Сонце.
Астрономам достатньо обчислити орбіту комети , і ця орбіта сама
«скаже», чи повернеться комета до Сонця, або назавжди покине його. Якщо комета виявиться параболічної або гіперболічної, тобто незамкненою, то вона вже ніколи не повернеться до Сонця.
Як вважають багато вчених, ядра комет, що мають параболічну або гіперболічний орбіту, віддаляючись від Сонця за все зменшується швидкістю, на відстані близько 150 тисяч астрономічних одиниць від нього майже зупиняються. Поступово там утворився величезний рій, мільярди кометних ядер - так зване хмара Оорта (за ім'ям голландського вченого А. Оорта, який висунув цю гіпотезу). Оскільки тяжіння
Сонця на таких великих відстанях мізерно, ядра можуть залишатися там майже без руху нескінченно довго. Лише зрідка, зазнавши гравітаційне обурення, приміром, від проходить неподалік зірки, частина ядер в хмарі починає переміщатися, деякі з них, можливо, в бік Сонця.
Зовсім інша справа, якщо орбіта виявиться еліптичної. Оскільки еліпс - лінія замкнута, комета повинна обов'язково повернутися в ту точку простору, в якій її вже спостерігали з Землі.
Скільки ж часу потрібно комети, що рухається по еліпсу, щоб зробити один оборот? Це залежить від різних параметрів еліпса, зокрема від відстані між його фокусами. Чим менше ця відстань, тим швидше комета здійснить оборот навколо Сонця.
Для деяких комет період обертання навколо Сонця може становити мільйони і десятки мільйонів років.
4. Причина світіння комет і їх хімічний склад
За часів Ломоносова ще нічого не було відомо про закон зміни блиску комет і тим більше про їх спектрах. Михайло Васильович Ломоносов
охарактеризував світіння комет з точки зору, близькою до сучасної: «Комет блідого сяйва та хвостів причина невдоволено ще доброї слави, яку я без сумніву в електричній силі вважаю ...»
Комета світиться відбитим світлом. Це підтверджується характером спектра ядра. Але коли ядро комети наближається до Сонця, то в його спектрі з'являються яскраві лінії випромінювання натрію. У спектрі ядра комети
1882 р., підійшла надзвичайно близько до Сонця, були виявлені навіть яскраві лінії заліза і нікелю, що зникли, коли комета від нього пішла.
Потім зникли й лінії натрію. Все це потрібно пояснити тим, що тверде ядро комети, коли воно підходить дуже близько до Сонця, нагрівається настільки, що починає випаровуватися, перетворюючись на розпечений, що світиться пар.
Блеск голови комети змінюється з наближенням до Сонця дуже швидко .
Поведінка блиску комет змінюється не тільки від комети до комети, але і у однієї комети на її шляху навколо Сонця. Це говорить, безумовно, про нестійкість кометного ядра, про можливості швидких змін на його поверхні.
Деякі молекули кометного газу поглинають сонячне світло, і потім знову його ж випромінюють в тій же довжині хвилі. Таке випромінювання фізики називають резонансною. Інші молекули поглинають енергію Сонця у вигляді ультрафіолетових променів, але випромінюють їх у вигляді променів з іншого довжиною хвилі, видимих оку. Таке свічення фізики називають флуоресценції.
Спектр голови комети показує, що вона складається з молекул, тобто хімічних сполук, випромінюючих широкі смуги. Хімічний склад цих газів вдалося з'ясувати докладнонеї лише протягом останніх років. Виявилося, що голова комети складається з молекул вуглецю (Сз), ціану (СК), вуглеводнів (СН). Нещодавно були виявлені гідрид азоту, гідроксил (ОН).
У спектрі голови комети, крім яскравих смуг, присутній і безперервний спектр, який, можливо, також належить до молекул газу і не є спектром світла, відбитого від Сонця. Однак більшість вчених вважає, що пил в голові комети все-таки повинна бути і що з неї ж полягають зігнуті хвости, тому що в них теж спостерігається безперервний спектр. Якби в цьому спектрі вдалося виявити і темні лінії, які є в спектрі Сонця, наявність пилу в хвостах комет було б доведеним.
Хвіст комети, коли він широкий і яскравий, іноді виявляє безперервний спектр, який свідчить про наявність в ньому пилу. Здебільшого, однак, спектр хвоста комети газовий, що виявляє наявність ионизованного вуглекислоти СО2, окису вуглецю СО, молекул азоту N2. Як відомо, оксид вуглецю (СО) утворюється в печах при неповному згорянні палива і теж отруйна, хоча і не так, як ціан. Її називають чадним газом.
5. Зіткнення Землі з кометою
Зіткнення Землі з кометою - ось чого стали боятися люди, переставши бачити в кометах передвісниця воєн. Якщо говорити про зіткнення
Землі з твердим ядром комети, то одне таке ядро, наблизившись до Сонця на відстань Землі від Сонця, має один шанс із 400 000 000 зіткнутися з Землею.
Оскільки в рік на цьому відстані від Сонця проходить близько п'яти комет в середньому, то ядро будь-якої комети може зіткнутися з Землею в середньому один раз за 80 000 000 років. Ні зрушити Землю з її шляху, ні навіть спотворити її кометний хвіст не зможе. Але чи не можемо ми отруїтися отруйними газами - ціаном або окисом вуглецю, які є в комету?
Знаючи нікчемно малу, майже нездійсненною штучно в лабораторії щільність комет, що домішка кометних газів до повітря Землі буде є непомітним. Ймовірно, її навіть не вдасться виявити сучасними методами хімії. В голові чи в хвості комети при великій швидкості руху небесних тіл Земля може пробути не довше декількох годин. Кометні гази нікчемною щільності домішуються тільки до найбільш високих шарах земної атмосфери. Лише деякі молекули зуміють за довгий час, можливо, за роки, що дістатися до нижніх шарів повітря. До того ж ще невідомо, вціліють вони на такому шляху, відчуваючи безліч зіткнень і хімічних сполук з молекулами повітря?
Наскільки можна судити за обчисленнями, Земля свого часу перетнула хвіст комети 1861 II. Комета Галлея 19 травня 1910 була на відстані 24 мільйонів км від Землі, між нами і Сонцем. Хвіст ж комети в ці дні тягнувся на 30 мільйонів км і, очевидно, торкнувся
Землі 19 травня. У цей період не тільки не відбулося нічого особливого, але навіть найточніші хімічні аналізи, як і в 1861 р., не виявили ніякої домішки сторонніх газів у повітрі.
Таким чином, «зіткнення» Землі з хвостом комети, що містить чадний газ, безпечний для всієї Землі.
Але що буде, якщо з Землею все-таки зіткнеться ядро комети? Маса кометних ядер, як ми знаємо, нікчемно мала в порівнянні з Землею.
Дослідження показали, що тверда речовина в ядрі, якщо воно суцільно кам'яне, то роздроблений на безліч шматків, так що, ймовірно, навіть найбільші з них будуть розміром не більше, ніж яка-небудь «хатинка на курячих ніжках». Якщо прийняти, що ядро складається з суміші льоду і пилу, то при польоті крізь атмосферу лід відразу випарується, а пилинки принесуть ще менше шкоди, ніж при гіпотезі про ядрі, що складається з невеликих кам'яних шматків.
Більшість же таких шматочків, що становлять ядро комети, має бути ще дрібніше, інакше поверхня ядра була б недостатня, щоб виділяти гази з тією швидкістю, як це спостерігається. Для Землі дробове будова кам'яних ядер переважно при зустрічі з ними. До того ж опір атмосфери сильніше загальмує рух дрібних твердих шматків, ніж великих, і послабить їх ударну силу. Шматки ці при падінні на
Землю рассредоточатся і випадуть на відстані десятків кілометрів або навіть сотень кілометрів один від одного, а не купою.
Що ж може статися в результаті? У гіршому випадку легкі місцеві землетруси і руйнування на окремих площах розміром в декілька кілометрів.
Імовірність попадання осколків кометного ядра в якого міста дуже мала.
Висновок. < p> У епоху, коли астрономія як наука переживала період свого становлення, люди вивчали небо неозброєним оком. Тому все що відкриваються в ту пору «хвостаті зірки» були досить яскравими. Коли на допомогу астрономам прийшов телескоп (з XVII століття), комети стали відкривати частіше. Спочатку далекі, слабкі комети виявляли випадково, при спостереженні інших небесних об'єктів. Потім з'явилися астрономи, наполегливо обмацували небо в пошуках чогось нового. Через десятки років на рахунку таких спостерігачів чинився по 5-10, а іноді і більше відкритих ними комет. А після того, як телескопи стали доступні великому колу людей, які захоплюються астрономією, з'явилася ціла армія «мисливців за кометами» - безкорисливих і відданих сподвижників науки. Ці любителі астрономії внесли величезний внесок в науку про кометах. Так, Ж. Понс, все своє життя прослужив сторожем на Марсельської обсерваторії, відкрив за тридцять років
26 комет (його рекорд тримався 165 років !).
У 1892 році американський учений Е. Барнард вперше відкрив комету на фотоплатівці. Це був важливий крок у технічному розвитку астрономії, після чого дуже скоро фотографія остаточно відучила астрономів-професіоналів від візуальних спостережень. Потім з'явилися нові світлосильні фотографічні телескопи-фотокамери виявилися дуже зручними для пошуку слабких небесних об'єктів. Таким чином, відбулося розмежування сфер діяльності між професіоналами та аматорами: вчені переключилися на фотографічний пошук і при цьому стали відкривати слабкі, раніше недоступні для спостережень об'єкти. А любителі продовжували обнишпорювати небо за допомогою своїх скромних телескопів.
Здавалося б, у наш час, коли вводяться в дію всі нові і нові фотографічні інструменти, любителі повинні залишатися «не при справах».
Але цього не відбувається, і число відкриттів, зроблених аматорами, залишається досить значним. У 1974 році з п'яти нових комет два відкриті аматорами, в 1987 з сімнадцяти знову відкритих - сім, у 1988 з п'ятнадцяти - чотири, в 1989 з двадцяти - шість, в 1990 з дев'яти - дві, в 1991 «вільні мисливці» виявили три нових (з дев'ятнадцяти). Таким чином, як століття тому, так і в наші дні, любителі, як і раніше виявляють 20-40 відсотків нових комет. І, як видно, до кінця епохи аматорства в астрономії ще далеко.
Література.
1. Гетьман В.С. Онуки сонця: Астероїди, комети, метеоритні тіла. -
М.: Наука, 1989.
2. Ємельяненко В.В. Рух майже параболічних комет під впливом малих кометних збурень// Листи до Астрономічні журнал. - 1990. Т.16, № 8.
3. Каймака Е.А. та ін Комети на Землі. - Л.: «Знання» Української РСР, 1986.
4. Ковшун І.М. І відторгалися зірки від неба і падали на землю ... - Київ:
Наука, 1990.
5. Комети і походження життя: сб. статей под ред. С. Понпамперуми;
Пер. з англ. Д. Б. Кірпоніна, В. В. Рябина - М.: Світ, 1984.
6. Марочник Л.С. Побачення з кометою. - М.: Наука, 1985.
7. Мороз О.П. Побачення з кометою. - М.: Сов. Росія, 1983.
8. Наука и жизнь. - М.: «Преса», № 9, 1992.
9. Воронцов-Вельямінов Б.А. Нариси про всесвіт. М.: »Наука», 1980
