Кометы солнечной системы. Информация о кометах. Движение комет. Названия комет
Кометы Солнечной системы всегда интересовали исследователей космического пространства. Вопрос о том, что из себя представляют данные явления, волнует и людей, далеких от изучения комет. Попробуем разобраться, как выглядит это небесное тело, может ли оно влиять на жизнедеятельность нашей планеты.
Содержание статьи:
Комета - это небесное тело, образовавшееся в Космосе, размеры которого достигают масштаба небольшого населенного пункта. Состав комет (холодные газы, пыль и обломки камней) делает подобное явление поистине уникальным. Хвост кометы оставляет шлейф, который исчисляется миллионами километров. Данное зрелище завораживает своей грандиозностью и оставляет больше вопросов, чем ответов.
Понятие кометы как элемента Солнечной системы
Чтобы разобраться с данным понятием, следует отталкиваться от орбит комет. Немало этих космических тел проходит через Солнечную систему.
Рассмотрим подробно особенности комет:
- Кометы - это так называемые снежки, проходящие по своей орбите и имеющие в составе пыльные, скалообразные и газообразные скопления.
- Разогревание небесного тела происходит в течение периода приближения к главной звезде Солнечной системы.
- У комет отсутствуют спутники, которые характерны для планет.
- Системы образований в виде колец также не свойственны для комет.
- Размер данных небесных тел определить сложно и порой нереально.
- Кометы не поддерживают жизнь. Впрочем, их состав может служить определенным строительным материалом.
Особенности строения комет
Описание кометы можно распределить на характеристики ядра, комы и хвостовой части объекта. Это говорит о том, что нельзя назвать изучаемое небесное тело простой конструкцией.
Ядро кометы
Практически вся масса кометы заключена именно в ядре, которое является наиболее сложным объектом для изучения. Причина состоит в том, что ядро скрыто даже от самых мощных телескопов материей светящегося плана.
Существует 3 теории, которые по-разному рассматривают строение ядра комет:
- Теория «грязного снежка» . Это предположение наиболее распространено и принадлежит американскому ученому Фреду Лоуренсу Уипплу. По данной теории, твердый участок кометы - не что иное, как соединение льда и фрагментов вещества метеоритного состава. По мнению этого специалиста, различают старые кометы и тела более молодой формации. Структура их различна по причине того, что более зрелые небесные тела неоднократно приближались к Солнцу, что подплавило их изначальный состав.
- Ядро состоит из пыльного материала . Теория была озвучена в начале 21 столетия благодаря изучению явления американской космической станцией. Данные этой разведки говорят о том, ядро - это пыльный материал очень рыхлого характера с порами, занимающими большинство его поверхности.
- Ядро не может представлять из себя монолитную конструкцию . Далее гипотезы расходятся: подразумевают структуру в виде снежного роя, глыб каменно-ледяного скопления и метеоритного нагромождения вследствие влияния планетарных гравитаций.
Кома кометы
Вместе с ядром голову кометы формирует кома, которая представляет из себя туманообразную оболочку светлого цвета. Шлейф такой составляющей кометы тянется на довольно большое расстояние: от ста тысяч до почти полутора миллионов километров от основы объекта.
Можно обозначить три уровня комы, которые выглядят следующим образом:
- Внутренняя часть химического, молекулярного и фотохимического состава . Строение ее определяется тем, что в этой области сосредоточены и наиболее активизируются основные изменения, происходящие с кометой. Реакции химического плана, распад и ионизация нейтрально заряженных частиц - все это характеризует процессы, которые протекают во внутренней коме.
- Кома радикалов . Состоит из активных по своей химической природе молекул. В данном участке не наблюдается повышенной активности веществ, которая так характерна для комы внутреннего плана. Впрочем, и здесь продолжается процесс распада и возбуждения описываемых молекул в более спокойном и плавном режиме.
- Кома атомного состава . Ее еще называют ультрафиолетовой. Эту область атмосферы кометы наблюдают в водородной линии Лайман-альфа в удаленном ультрафиолетовом спектральном участке.
Хвост кометы
Хвост кометы - это уникальное по своей красоте и эффектности зрелище. Обычно направляется он от Солнца и выглядит в виде газо-пылевого шлейфа вытянутой формы. Четких границ такие хвосты не имеют, и можно сказать, что их цветовая гамма близка к полной прозрачности.
Федор Бредихин предложил классифицировать сверкающие шлейфы по таким подвидам:
- Прямолинейные и узкоформатные хвосты . Данные составляющие кометы имеют направление от главной звезды Солнечной системы.
- Немного деформированные и широкоформатные хвосты . Эти шлейфы уклоняются от Солнца.
- Короткие и сильно деформированные хвосты . Такое изменение вызвано значительным отклонением от главного светила нашей системы.
- Пылевой хвост . Отличительной визуальной чертой данного элемента является то, что свечение его имеет характерный красноватый оттенок. Шлейф подобного формата - однородный по своей структуре, протягивается на миллион, а то и десяток миллионов километров. Образовался он за счет многочисленных пылинок, которые энергия Солнца отбросила на дальнее расстояние. Желтый оттенок хвоста объясняется рассеиванием пылинок солнечным светом.
- Хвост плазменной структуры . Этот шлейф гораздо обширнее, чем пылевой, потому что протяженность его исчисляется десятками, а порой и сотнями миллионов километров. Комета вступает во взаимодействие с солнечным ветром, от чего и возникает подобное явление. Как известно, солнечные вихревые потоки пронизаны большим количеством полей магнитной природы образования. Они, в свою очередь, сталкиваются с плазмой кометы, что приводит к созданию пары областей с диаметрально различной полярностью. Временами происходит эффектный обрыв этого хвоста и образование нового, что выглядит очень впечатляюще.
- Антихвост . Появляется он по другой схеме. Причина заключается в том, что направляется он в солнечную сторону. Влияние солнечного ветра на подобное явление крайне невелико, потому что в состав шлейфа входят пылевые частицы крупного размера. Наблюдать подобный антихвост реально только при моменте пересечения Землей орбитальной плоскости кометы. Дискообразное образование окружает небесное тело практически со всех сторон.
Основные разновидности комет
Виды комет можно разграничить по времени их обращения вокруг Солнца:
- Короткопериодические кометы . Время обращения такой кометы не превышает 200 лет. На максимальной отдаленности от Солнца они не имеют хвостов, а только еле уловимую кому. При периодическом приближении к главному светилу шлейф появляется. Зафиксировано более четырехсот подобных комет, среди которых есть короткопериодичные небесные тела с термином обращения вокруг Солнца 3-10 лет.
- Кометы с долгим периодом обращения . Облако Оорта, по мнению ученых, периодически поставляет таких космических гостей. Орбитальный термин данных явлений превышает отметку в двести лет, что делает изучение подобных объектов более проблематичным. Двести пятьдесят таких пришельцев дают основание утверждать, что на самом деле их миллионы. Не все из них настолько приближаются к главной звезде системы, что появляется возможность наблюдать за их деятельностью.
Самые известные кометы Солнечной системы
Существует большое количество комет, которые проходят через Солнечную систему. Но есть наиболее известные космические тела, о которых стоит поговорить.
Комета Галлея
Комета Галлея стала известна благодаря наблюдениям за ней известного исследователя, в честь которого она и получила свое название. Отнести ее можно к короткопериодическим телам, потому что возвращение ее к главному светилу исчисляется периодом в 75 лет. Стоит отметить изменение этого показателя в сторону параметров, которые колеблются в пределах 74-79 лет. Знаменитость ее заключается в том, что это первое небесное тело такого типа, орбиту которого удалось рассчитать.
Безусловно, некоторые долгопериодические кометы более эффектны, но 1P/Halley реально наблюдать даже невооруженным глазом. Этот фактор делает подобное явление уникальным и популярным. Практически тридцать зафиксированных появлений этой кометы порадовали сторонних наблюдателей. Периодичность их напрямую зависит от гравитационного влияния крупных планет на жизнедеятельность описанного объекта.
Скорость кометы Галлея по отношению к нашей планете поражает, потому что превышает все показатели деятельности небесных тел Солнечной системы. Сближение земной орбитальной системы с орбитой кометы можно наблюдать в двух точках. Это приводит к двум пыльным образованиям, которые в свою очередь формируют метеоритные потоки под названием Аквариды и Ореаниды.
Если рассматривать структуру подобного тела, то она мало чем отличается от других комет. При приближении к Солнцу наблюдается образование сверкающего шлейфа. Ядро кометы относительно мало, что может свидетельствовать о груде обломков в виде строительного материала для основы объекта.
Насладиться необыкновенным зрелищем прохождения кометы Галлея можно будет летом 2061 года. Обещается лучшая видимость грандиозного явления по сравнению с более чем скромным визитом в 1986 году.
Это достаточно новое открытие, которое было сделано в июле 1995 года. Два исследователя Космоса обнаружили эту комету. Причем, эти ученые вели отдельные друг от друга поиски. Существует множество разных мнений касательно описываемого тела, но специалисты сходятся на версии, что оно является одной из самых ярких комет прошлого столетия.
Феноменальность данного открытия заключается в том, что в конце 90-х годов комету наблюдали без специальных аппаратов в течение десяти месяцев, что само по себе не может не удивлять.
Оболочка твердого ядра небесного тела довольно неоднородна. Обледеневшие участки не перемешанных газов соединены с углеродной окисью и прочими природными элементами. Обнаружение минералов, которые характерны для структуры земной коры, и некоторые метеоритные образования лишний раз подтверждают, что комета Хейла-Бопа возникла в пределах нашей системы.
Влияние комет на жизнедеятельность планеты Земля
Существует много гипотез и предположений относительно этой взаимосвязи. Есть некоторые сравнения, которые носят сенсационный характер.
Исландский вулкан Эйяфьятлайокудль начал свою активную и разрушительную двухгодичную деятельность, которая удивила многих ученых того времени. Случилось это практически сразу после того, как знаменитый император Бонапарт увидел комету. Возможно, это совпадение, но есть и другие факторы, которые заставляют задуматься.
Ранее описываемая комета Галлея странно повлияла на активность таких вулканов, как Руис (Колумбия), Тааль (Филиппины), Катмай (Аляска). Свое воздействие от этой кометы почувствовали люди, проживающие рядом с вулканом Коссуин (Никарагуа), который начал одну из самых разрушительных деятельностей тысячелетия.
Комета Энке стала причиной мощнейшего извержения вулкана Кракатау. Все это может зависеть от солнечной активности и деятельности комет, которые провоцируют при своем приближении к нашей планете некоторые ядерные реакции.
Падение комет является довольно редким. Однако некоторые специалисты считают, что Тунгусский метеорит относится как раз к подобным телам. В качестве аргументов они приводят такие факты:
- За пару дней до катастрофы наблюдалось появление зорь, которые своей пестротой свидетельствовали об аномальности.
- Возникновение такого явления, как белые ночи, в несвойственных для него местах сразу после падения небесного тела.
- Отсутствие такого показателя метеоритности, как наличие твердого вещества данной конфигурации.
Как выглядит комета - смотрите на видео:
Кометы Солнечной системы - тема увлекательная и требующая дальнейшего изучения. Ученые всего мира, занимающиеся исследованием Космоса, стараются разгадать тайны, которые несут в себе эти небесные тела поразительной красоты и мощи.
В 2009 г. Робертом Макнотом была открыта комета C/2009 R1 , которая приближается к Земле, и в середине июня 2010 г. жители северного полушария смогут увидеть ее невооруженным глазом.
Комета Морхауза (C/1908 R1) - комета, открытая в США в 1908 г., которая первой из комет начала активно изучаться с применением фотографии. В структуре хвоста были замечены удивительные изменения. В течение дня 30 сентября 1908 г. эти изменения происходили непрерывно. 1 октября хвост оторвался, и его уже нельзя было наблюдать визуально, хотя фотография, сделанная 2 октября, показывала наличие трех хвостов. Разрыв и последующий рост хвостов происходили неоднократно.
Комета Теббутта (C/1861 J1) - яркая комета, видимая невооруженным глазом, была открыта австралийским астрономом-любителем в 1861 г. Земля прошла сквозь хвост кометы 30 июня 1861 г.
Комета Хиякутаке (C/1996 B2) - большая комета, которая по яркости достигла нулевой величины в марте 1996 г. и образовала хвост, протяженность которого оценивается по крайней мере в 7 градусов. Ее видимая яркость в значительной степени объясняется близостью к Земле - комета прошла от нее на расстоянии менее 15 млн км. Максимальное сближение с Солнцем 0,23 а.е, а ее диаметр около 5 км.
Комета Хьюмасона (C/1961 R1) - гигантская комета , открытая в 1961 г. Ее хвосты, несмотря на столь большое удаление от Солнца, все еще простираются в длину на 5 а.е., что является примером необычно высокой активности.
Комета Макнота (C/2006 P1), также известная как Большая комета 2007 г. - долгопериодическая комета, открытая 7 августа 2006 г. британско-австралийским астрономом Робертом Макнотом (Robert McNaught) стала самой яркой кометой за последние 40 лет. Жители северного полушария могли легко ее наблюдать невооружённым глазом в январе и феврале 2007 года. В январе 2007 г. звездная величина кометы достигла -6,0; комета была видна повсеместно при свете дня, а максимальная длина хвоста составила 35 градусов.
Кометы – небольшие небесные тела, вращающиеся вокруг Солнца: описание и характеристика с фото, 10 интересных фактов о кометах, список объектов, названия.
В прошлом люди смотрели на прибытие комет с ужасом и боязнью, так как считали, что это предзнаменование смерти, катастроф или божьей кары. Китайские ученые веками собирали данные, отслеживая периодичность прибытия объектов и их траекторию. Эти летописи стали ценными ресурсами для современных астрономов.
Сегодня мы знаем, что кометы выступают остаточным материалом и малыми телами от формирования Солнечной системы 4.6 млрд. лет назад. Они представлены льдом, на котором находится темная корочка органического материала. Из-за этого получили прозвище «грязные снежки». Это ценные объекты для изучения ранней системы. Также они могли стать источником воды и органических соединений – необходимые жизненные компоненты.
В 1951 году Джерард Койпер предположил, что за чертой орбитального пути Нептуна скрывается дискообразный пояс с популяцией темных комет. Эти ледяные объекты периодически выталкиваются на орбиты и становятся короткопериодическими кометами. Тратят на орбиту меньше 200 лет. Сложнее наблюдать за кометами с длинными периодами, длительность орбитального пути которых превышает два века. Такие объекты проживают на территории облака Оорта (на удаленности в 100000 а.е.). На один облет могут потратить до 30 млн. лет.
В каждой комете есть замороженная часть – ядро, которое в протяжности не превышает нескольких километров. Состоит из ледяных осколков, замерзших газов и пылевых частиц. С приближением к Солнцу комета нагревается и формирует кому. Нагрев приводит к тому, что лед сублимируется в газ, поэтому кома расширяется. Иногда она способна охватывать сотни тысяч км. Солнечный ветер и давление могут устранять пыль и газ комы, что приводит к длинному и яркому хвосту. Обычно их два – пылевой и газовый. Ниже представлен список самых известных комет Солнечной системы. Перейдите по ссылке, чтобы изучить описание, характеристику и фото малых тел.
| Название | Открыта | Первооткрыватель | Большая полуось | Период обращения |
|---|---|---|---|---|
| 21 сентября 2012 года | Виталий Невский, Артём Олегович Новичонок, Обсерватория ISON-Кисловодск | ? | ? | |
| 1786 года | Пьер Мешен | 2.22 а. е. | 3,3 г | |
| 24 марта 1993 года | Юджин и Каролина Шумейкеры, Дэвид Леви | 6.86 а. е. | 17,99 г | |
| 3 апреля 1867 года | Эрнст Темпель | 3.13 а. е. | 5,52 г | |
| 28 декабря 1904 года | А. Борелли | 3.61 а. е. | 6,85 г | |
| 23 июля 1995 | А. Хейл, Т. Бопп | 185 а. е. | 2534 г | |
| 6 января 1978 | Пауль Вильд | 3.45 а. е. | 6,42 г | |
| 20 сентября 1969 года | Чурюмов, Герасименко | 3.51 а. е. | 6,568 г | |
| 3 января 2013 года | Роберт Макнот, обсерватория Сайдинг-Спринг | ? | 400000 г | |
| 20 декабря 1900 года | Мишель Джакобини, Эрнст Циннер | 3.527 а. е. | 6,623 г | |
| 5 апреля 1861 года | А.Е. Тэтчер | 55,6 а. е. | 415,0 г | |
| 16 июля 1862 года | Льюис Свифт, Туттль, Хорас Парнелл | 26.316943 а. е. | 135,0 г | |
| 19 декабря 1865 года | Эрнст Темпель и Хорас Туттль | 10.337486 а. е. | 33,2г | |
| 1758 год | Наблюдалась в глубокой древности; | 2,66795 млрд км | 75,3 г | |
| 31 октября 2013 года | Обсерватория Catalina Sky Survey | ? | ? | |
| 6 июня 2011 года | Телескоп Pan-STARRS | ? | ? |
Большая часть комет движется на безопасной отдаленности от Солнца (комета Галлея не подходит ближе 89 млн. км). Но некоторые врезаются прямо в звезду или так сближаются, что испаряются.
Наименование комет
Название кометы может быть сложным. Чаще всего их называют в честь первооткрывателей – человек или космический корабль. Это правило появилось только в 20-м веке. К примеру, комета Шумейкера-Леви 9 названа в честь Юджина и Кэролин Шумейкер и Дэвида Леви. Обязательно прочитайте интересные факты о кометах и информацию, которую нужно знать.
Кометы: 10 вещей, о которых нужно знать
- Если бы наша звезда Солнце по размеру сопоставлялась с дверью, то Земля напоминала монетку, карликовый Плутон – булавочная головка, а крупнейшая комета пояса Койпера (100 км в ширину) занимала бы диаметр пылинки;
- Короткопериодические кометы (тратят на орбитальный пролет меньше 200 лет) проживают на ледяной территории пояса Койпера за орбитой Нептуна (30-55 а.е.). При максимальной удаленности комета Галлея расположена в 5.3 млрд. км от Солнца. Долгопериодические кометы (длинные или непредсказуемые орбиты) приближаются из облака Оорта (100 а.е. от Солнца);
- Один день на комете Галлея длится 2.2-7.4 дней (один осевой оборот). На выполнение одного оборота вокруг Солнца тратит 76 лет;
- Кометы представляют собою космические снежки с замороженными газами, пылью и камнями;
- С приближением к Солнцу комета нагревается, создавая атмосферу (кома), способную охватывать в диаметре на сотни тысяч км;
- У комет нет колец;
- У комет нет спутников;
- К кометам отправляли несколько миссий, а Stardust-NExT и Deep Impact EPOXI удалось раздобыть образцы;
- Кометы не способны поддерживать жизнь, но полагают, что выступают ее источником. В своем составе могут транспортировать воду и органические соединения, которые, возможно, оказались на Земле при столкновении;
- Комета Галлея отображена в гобелене Байе 1066 года, где рассказывается о падении короля Гарольда от руки Уильяма Завоевателя;
Кометы являются самыми эффективными небесными телами в Солнечной системе. Кометы -- это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных газов, сложного химического состава, водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и более крупных фрагментов.
Хотя кометы, подобно астероидам, движутся вокруг Солнца по коническим кривым, внешне они разительно отличаются от астероидов. Если астероиды светят отражённым солнечным светом и в поле зрения телескопа напоминают медленно движущиеся слабые звёздочки, то кометы интенсивно рассеивают солнечный свет в некоторых наиболее характерных для комет участках спектра, и поэтому многие кометы видны невооружённым глазом, хотя диаметры их ядер редко превышают 1 - 5 км.
Кометы интересуют многих учёных: астрономов, физиков, химиков, биологов, газодинамиков, историков и др. И это естественно. Ведь кометы подсказали ученым, что в межпланетном пространстве дует солнечный ветер; возможно кометы являются "виновниками" возникновения жизни на Земле, так как могли занести в атмосферу Земли сложные органические соединения. Кроме того, кометы, по-видимому, несут в себе ценную информацию о начальных стадиях протопланетного облака, из которого образовались также Солнце и планеты.
При первом знакомстве с яркой кометой может показаться, что хвост -- самая главная часть кометы. Но если в этимологии слова "комета" хвост явился главной причиной для подобного наименования, то с физической точки зрения хвост является вторичным образованием, развившимся из довольно крохотного ядра -- самой главной части кометы как физического объекта.
Ядра комет -- первопричина всего остального комплекса кометных явлений, которые до сих пор всё ещё не доступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся вокруг ядра газо-пылевой оболочки, но и то, что остаётся, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в диффузной атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, т. е. располагается центр масс кометы.
Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро и постепенно сходящая на нет, сливаясь с фоном неба, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к Солнцу она постепенно становится овальной, затем голова удлиняется ещё сильнее, и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост.
Итак, ядро -- самая главная часть кометы. Однако до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Бесселя и Лапласа существовало представление о ядре кометы как о твердом теле, состоящем из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро переходящих в газовую фазу под действием солнечного тепла. Эта ледяная классическая модель кометного ядра была существенно дополнена и разработана в последнее время.
Наибольшим признанием среди исследователей комет пользуется разработанная Уиплом модель ядра -- конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженных летучих компонентов (СН4, СО2, Н2О и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания солнечным теплом газы типа испаряющегося "сухого льда" прорываются наружу, увлекая за собой облака пыли. Это позволяет, например, объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер комет к активному газовыделению.
Головы комет при движении комет по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от Солнца головы комет круглые, что объясняется слабым воздействием солнечных излучений на частицы головы, и её очертания определяются изотропным расширением кометного газа в межпланетное пространство. Это бесхвостые кометы, по внешнему виду напоминающие шаровые звездные скопления. Приближаясь к Солнцу, голова кометы принимает форму параболы или цепной линии. Параболическая форма головы объясняется "фонтанным" механизмом. Образование голов в форме цепной линии связано с плазменной природой кометной атмосферы и воздействием на неё солнечного ветра и с переносимым им магнитным полем.
Иногда голова кометы столь мала, что хвост кометы кажется выходящим непосредственно из ядра. Кроме изменения очертаний в головах комет то появляются, то исчезают различные структурные образования: галсы, оболочки, лучи, излияния из ядра и т. п.
Большие кометы с хвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен. Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Это заблуждение опроверг Браге, который обнаружил, что комета 1577 года занимала одинаковое положение среди звёзд при наблюдениях из различных пунктов, и, следовательно, отстоит от нас дальше, чем Луна.
Движение комет по небу объяснил впервые Галлей (1705 г.), который нашёл, что их орбиты близки к параболам. Он определил орбиты 24 ярких комет, причём оказалось, что кометы 1531 и 1682 гг. имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что эта одна и та же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 году она должна появиться вновь, и в декабре 1758 года 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 кометой Галлея.
Кометы обозначаются по фамилиям лиц, их открывших. Кроме того, вновь открытой комете присваивается предварительное обозначение по году открытия с добавлением буквы, указывающей последовательность прохождения кометы через перигелий в данном году.
Лишь небольшая часть комет, наблюдаемых ежегодно, принадлежит к числу периодических, т. е. известных по своим прежним появлениям. Большая часть комет движется по очень вытянутым эллипсам, почти параболам. Периоды обращения их точно не известны, но есть основания полагать, что они достигают многих миллионов лет. Такие кометы удаляются от Солнца на расстояния, сравнимые с межзвездными. Плоскости их почти параболических орбит не концентрируются к плоскости эклиптики и распределены в пространстве случайным образом. Прямое направление движения встречается так же часто, как и обратное.
Периодические кометы движутся по менее вытянутым эллиптическим орбитам и имеют совсем иные характеристики. Из 40 комет, наблюдавшихся более чем 1 раз, 35 имеют орбиты, наклоненные меньше, чем на 45 ^ к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением, большим 90 ^, и, следовательно, движется в обратном направлении.
Среди короткопериодических (т. е. имеющих периоды 3 - 10 лет) 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. В зависимости от взаимного расположения Юпитера и кометы эксцентриситет кометной орбиты может как возрастать, так и уменьшаться.
В первом случае происходит увеличение периода или даже переход на гиперболическую орбиту и потеря кометы Солнечной системой, во втором -- уменьшение периода.
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.
Изменения орбит не являются единственной возможной причиной исчезновения комет. Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются. Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем, а в некоторых случаях процесс разрушения наблюдался почти непосредственно.
Классическим примером является комета Биэли. Она была открыта в 1772 году и наблюдалась в 1813, 1826 и 1832 гг. В 1845 году размеры кометы оказались увеличенными, а в январе 1846 года наблюдатели с удивлением обнаружили две очень близкие кометы вместо одной. Были вычислены относительные движения обеих комет, и оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около года назад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё один раз, причём один компонент много слабее другого, и больше её найти не удалось. Зато неоднократно наблюдался метеорный поток, орбита которого совпадала с орбитой кометы Биэли.
При решении вопроса о происхождении комет нельзя обойтись без знания химического состава вещества, из которого сложено кометное ядро. Казалось бы, что может быть проще? Нужно сфотографировать побольше спектров комет, расшифровать их -- и химический состав кометных ядер нам сразу же станет известным.
Однако дело обстоит не так просто, как кажется на первый взгляд. Спектр фотометрического ядра может быть просто отражённым солнечным или эмиссионным молекулярным спектром. Отражённый солнечный спектр является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составе той области, от которой он отразился -- ядра или пылевой атмосферы, окружающей ядро.
Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о химическом составе газовой атмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом составе поверхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такие как С2, СN, СH, МH, ОН и др., являются вторичными, дочерними молекулами -- "обломками" более сложных молекул или молекулярных комплексов, из которых складывается кометное ядро. Эти сложные родительские молекулы, испаряясь в околоядерное пространство, быстро подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов или распадаются или диссоциируются на более простые молекулы, эмиссионные спектры которых и удаётся наблюдать от комет. Сами родительские молекулы дают непрерывный спектр.
Первым наблюдал и описал спектр головы кометы итальянец Донати. На фоне слабого непрерывного спектра кометы 1864 г. он увидел три широкие светящиеся полосы: голубого, зелёного и жёлтого цвета. Как оказалось, это стечение принадлежало молекулам углерода С2, в изобилии оказавшегося в кометной атмосфере. Эти эмиссионные полосы молекул С2 получили название полос Свана, по имени ученого, занимавшегося исследованием спектра углерода. Первая щелевая спектрограмма головы Большой Кометы 1881 г. была получена англичанином Хеггинсом, который обнаружил в спектре излучение химически активного радикала циана СN.
Вдали от Солнца, на расстоянии 11 а. е., приближающаяся комета выглядит небольшим туманным пятнышком, порой с признаками начинающегося образования хвоста. Спектр, полученный от кометы, находящейся на таком расстоянии, вплоть до расстояния 3 - 4 а. е., является непрерывным, т. к. на таких больших расстояниях эмиссионный спектр не возбуждается из-за слабого фотонного и корпускулярного солнечного излучения.
Этот спектр образуется в результате отражения солнечного света от пылевых частиц или в результате его рассеивания на многоатомных молекулах или молекулярных комплексах.
На расстоянии около 3 а. е. от Солнца, т. е. когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в спектре появляется первая эмиссионная полоса молекулы циана, которая наблюдается почти во всей голове кометы. На расстоянии 2 а. е. возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул С3 и NН3, которые наблюдаются в более ограниченной области головы кометы вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8 а. е. появляются излучения углерода -- полосы Свана, которые сразу становятся заметными во всей голове кометы: и вблизи ядра, и у границ видимой головы.
Механизм свечения кометных молекул был расшифрован ещё в 1911 г. К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры кометы Галлея (1910 г.), пришли к заключению, что молекулы кометных атмосфер резонансно переизлучают солнечный свет.
Это свечение аналогично резонансному свечению паров натрия в известных опытах Ауда, который первый заметил, что при осещении светом, имеющим частоту желтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться на той же частоте характерным жёлтым светом.
Это -- механизм резонансной флуоресценции, являющийся частым случаем более общего механизма люминесценции.
Всем известно свечение люминесцентных ламп над витринами магазинов, в лампах дневного света и т. п. Аналогичный механизм заставляет светиться и газы в кометах.
Для объяснения свечения зеленой и красной кислородных линий (аналогичные линии наблюдаются и в спектрах полярных сияний) привлекались различные механизмы: электронный удар, диссоциативная рекомбинация и фотодиссациация. Электронный удар, однако, не в состоянии объяснить более высокую интенсивность зелёной линии в некоторых кометах по сравнению с красной.
Поэтому больше предпочтения отдаётся механизму фотодиссоциации, в пользу которого говорит распределение яркости в голове кометы.
Тем не менее, этот вопрос ещё окончательно не решён и поиски истинного механизма свечения атомов в кометах продолжаются.
До сих пор остается нерешённым вопрос о родительских, первичных молекулах, из которых состоит кометное ядро, а этот вопрос очень важен, так как именно химизм ядер предопределяет необычно высокую активность комет, способных из весьма малых по размерам ядер развивать гигантские атмосферы и хвосты, превосходящие по своим размерам все известные тела в Солнечной системе.
Эта комета, размерами в 3-5 км, далеко не единственная, которая удостаивалась непосредственного внимания межпланетных аппаратов. Однако есть все основания считать эту встречу знаковой и будем надеяться исторической.
Миссия зонда Rosetta является логичным следствием особого, и можно сказать мистического, интереса человечества к «косматым» (komḗtēs) светилам, как нарекли эти небесные тела еще древние греки. Ниже мы в популярной форме разберем накопленные человечеством знания об космических «айсбергах», и постараемся понять огромный интерес к ним со стороны научного сообщества.
Пунктуальная «горевестница»
История задокументированных наблюдений комет насчитывает несколько тысяч лет, наиболее подробное описание появлений «косматых» светил можно найти в древних китайских хрониках.Еще тогда появление этих светил связывали с мистическими и чаще всего трагическими событиями. Так появление яркой кометы в 240г до.н.э. было истолковано как знамение о скорой кончине китайской императрицы. Та же самая комета проявившаяся в небе над Римом в 12г до.н.э. уже «предрешила» участь Агриппы, близкого друга и зятя императора Августа. В 6 веке она же «учинила» засуху и беспорядки в Византии, а в 1066г, по убеждению современников, однозначно обрекла Англию на вторжение Вильгельма Завоевателя, герцога Нормандии.
Комета Галлея на гобелене из Байе, 1066 год
Впрочем, этой комете было суждено сыграть очень важную роль в истории науки. В 1682 году английским астроном Эдмунд Галлей, вычислив орбиту наблюдаемой им яркой кометы, заметил, что она совпадает с орбитами комет 1531 и 1607г. Предположив, что речь идет об одной и той же комете, он предсказал ее появление в перигее (ближайшая к солнцу точка орбиты) в 1758г.
Ее появление с месячным запозданием в 1759г было более чем достаточно для признания триумфа теории тяготения Ньютона. Комета Галлея нынче стоит в первой строчке огромного списка наблюдавшихся с тех пор комет. Ее индекс 1P/1682 указывает что она первая из комет «вернувшаяся» к Солнцу, относится к группе Р – короткопериодических комет и была открыта в 1682г.
Параметры орбиты кометы Галлея
Опять-таки благодаря комете Галлея, прошедшей по диску солнца в 1910г, астрономы смогли оценить примерные размеры кометных ядер, оно оказалось меньше 20 км. Одновременно впервые был произведен спектральный анализ хвоста «косматого» светила, как оказалось богатого ядовитыми цианом и угарным газом. Что вызвало большую панику в том же году, когда Земля прошла сквозь хвост кометы, само собой беспочвенную.
Снимок кометы Галлея 1910 года
К следующему прилету кометы в 1986 году, человечество уже не ограничилось наблюдениями с Земли (довольно неблагоприятных в том году). На «перехват» космического «айсберга» отправилась целая флотилия космических аппаратов. Состав «Армады Галлея» был следующим:
Комета Галлея в 1986 году
Два советских зонда «Вега 1» и «Вега 2» , пролетевших на расстоянии около 9 000 км от ядра кометы, составивших 3D карту ядра и передавших 1500 снимков (картинка ниже).
Европейской зонд «Джотто», приблизившийся к ядру на расстояние в 605 км, благодаря навигационной помощи советских аппаратов (фото ниже).
Два японских зонда «Суйсэй» и «Сакигакэ», подошедших к ядру на 150 000 и 7 млн км соответственно.
- ISEE-3 (ICE) изучавший хвост кометы Галлея с точки Лагранжа L1 (система Земля-Солнце).
Иллюстрация «Армады Галлея», изучавшей комету в 86 г
Было получено огромное количество информации о кометном веществе, сделаны тысячи снимков ядра. Оценка размеров ядра кометы подтвердила наблюдения 1910г – ядро неправильной формы 15/8км. Получен большой опыт по взаимодействию разных космических агентств, в решении сложных технологических проблем.
К сожалению, долго ожидавшийся научным сообществом «год кометы Галлея» был омрачен двумя техногенными катастрофами – гибелью экипажа «Челленджера» и аварией на Чернобыльской АЭС.
Помимо кометы Галлея, астрономы насчитывают тысячи наблюдавшихся за последние 300 лет комет. Ядра имеют размеры от нескольких десятков метров до десятков километров, и представляют собой смесь пыли и льда, чаще всего водяного, аммиачного и/или метанового (так называемая модель «грязного снежка» Уиппла). Однако очевидно, что многие ядра могут в некоторой мере отходить от этой модели. Так космический зонд Deep impact, сбросивший «снаряд» на комету Темпеля 1, в 2005 году, позволил установить, что комета состоит в основном из пористого пылевого каркаса.
«Бомбардировка» кометы Темпеля зондом Deep impact и последующий пролет около кометы зонда Stardust
Являясь сохранившимися кирпичиками первичного стройматериала солнечной системы, кометы представляют огромный интерес для геологии, химии и биологии. Предположительно именно кометы доставили в древности на Землю основную часть воды ее гидросферы. В спектральных линиях многих комет обнаружены сложные органические соединения вплоть до аминокислот и мочевины. Ученые предполагают, что именно кометы, являясь инкубаторами сложных органических соединений, могли занести на Землю химическую базу для появления жизни.
Приближаясь к перигелию, кометные ядра, под действием солнечного излучения, начинают извергать огромные объемы газов, минуя жидкое агрегатное состояние таящего льда (возгонка). Газы в свою очередь увлекают за собой большие массы смешанной во льду пыли, которая вместе с частицами льда сдувается, под действием солнечного излучения и ветра, в противоположную от звезды сторону.
Размеры кометных «хвостов» могут достигать нескольких сотен миллионов километров в длину. Так, в 1996 году, космический зонд «Ulysses» (НАСА/ЕКА), неожиданно прошел сквозь хвост Большой кометы 1996 года C/1996 Хякутакэ… в 500 млн километров позади нее!
Впрочем, хвосты комет далеко не всегда бывают «прямыми» или направленными обратно от солнца. В зависимости от орбитальных особенностей кометы, его состава, солнечного ветра или взаимодействия магнитного поля солнца с ионизированным веществом «косматого» светила, хвост может быть направлен как перпендикулярно, так и в сторону солнечного излучения. Причем у одной кометы хвост может состоять из нескольких разнонаправленных частей, или вовсе иметь вид огромной газово-пылевой оболочки.
Комета 17Р/ Холмса является примером атипичного строения газопылевой оболочки (кома) кометы, показаны сравнительные размеры ее комы с Солнцем и Сатурном
С 1995года, все кометы обычно разделяются на классы: P/ - Короткопериодические кометы, с периодом обращения менее 200 лет. С/ - долгопериодические кометы, с периодом обращения более чем в 200 лет. Х/ - кометы с неизвестными параметрами орбиты (исторические кометы). D/ - разрушившиеся или «утерянные» кометы и наконец класс А/ - астероиды, принятые за кометы.
Столкновение кометы Шумейкеров-Леви 9 с Юпитером в 1994г. Позднее комета переквалифицирована в класс «смертников» D/ 1993 F
Перед индексом класса (чаще всего Р/) обычно располагают порядковый номер подтвержденного прохода кометой перигелия (ближайшей точки орбиты), а после - год открытия. После года открытия обычно выставляют букву обозначающую ½ месяца и порядковый номер открытия, например А для комет открытых в первую половину января и Y соответственно для второй половины декабря. И уже в конце указываются имена первооткрывателей. Так, номенклатурное имя кометы Чурюмова-Герасименко выгляделo бы примерно так: 67P/ 1969 R1. Однако чаще всего сокращается в виде (n)P/Фамилия первооткрывателя.
Особое внимание заслуживает класс «комет экстремалов», проходящих чрезвычайно близко с Солнцу. Почти всегда они фиксируются космическими зондами изучающими нашу звезду - SOHO и «близнецы» Stereo A и B. Предполагается что основная часть этих комет представляет из себя осколки одной гигантской кометы, разрушившейся тысячи лет назад (кометы Крейца)
«Гарем Царя» планет
Основная часть короткопериодических комет в свою очередь делится на 4 больших семейства, по параметрам орбиты и гравитационному влиянию «хозяйской» планеты-гиганта. Наиболее многочисленным «семейством» обладает Юпитер, именно ему «принадлежат » следующие кометы:19Р/ Борелли , рядом с которой работал зонд Deep Space 1 (НАСА) в 2001г; 
103Р/ Хартли 2, изучалась зондом Deep Impact (НАСА) в 2010г (анимация ниже), после выше упомянутого посещения кометы 9Р/ Темпеля (Темпель 1), другого типичного представителя «семейства»; 
Комета 81Р/Вильда, рядом с которой зонд Stardust (НАСА) смог собрать образцы пыли и доставить их на Землю в 2006г;
Комета 67Р/ Чурюмова-Герасименко , изучаемая зондом Rosetta (ЕКА), так же по своим характеристикам относится к «семейству царя» планет.
«Хаос» в поясе «стабильности»
Некоторые короткопериодические кометы по наиболее популярной среди ученых версии, «прилетают» к нам из внешних границ пояса Койпера – Рассеяного диска (РД). РД вместе с поясом Койпера представляет собой огромный диск из крупных ледяных тел диаметром от нескольких десятков метров, до тысяч километров (Плутон и Харон). Простираясь с расстояния от 35 астрономических единиц (орбита Нептуна), до внешних границ в 50 а.е. (или 100 а.е. с РД) пояс имеет оценочную массу в 1-8 масс Луны (пояс астероидов не массивнее 0,04 масс Луны). Собственно пояс Койпера в целом стабилен, благодаря орбитальным резонансам с Нептуном и друг с другом.Карта распределения известных объектов пояса Койпера (график расстояний в a.e.)
Современное состояние пояса Койпера и облака Оорта, связывают с древнейшей миграцией Нептуна во внешние области солнечной системы, под действием резонансов Юпитера и Сатурна. Часть вещества была выброшена из солнечной системы, часть, вместе с облаком Оорта - в ее внешние части. Миллионы же других обломков были отброшены во внутреннюю часть солнечной системы, вызвав позднюю тяжелую бомбардировку 4-3,5 млрд лет назад.Солнечная система перед «миграцией» Нептуна (фиолетовая орбита) - (а), во время (b) и после (с). Зеленым обозначена орбита Урана
Для объяснения нестабильности внешнего, рассеянного диска, придется прибегнуть к азам небесной механики. Два главных параметра орбиты небесного тела это апоцентр (точка наибольшего удаления от поверхности планеты или звезды, в последнем случае говорят о апогелии) и перицентр (наиболее близкая точка орбиты, или в случае обращения вокруг солнца - перигелий). Разница между этими значениями выражается в эксцентриситете орбиты – степень ее отклонения от идеального круга (е=0) к эллипсу (e>0, но <1) и дальше к параболе (е=1) и гиперболе (e>1) 
В двух последних случаях речь идет о траектории невозвращения. Изменение параметров орбиты возможно в любой ее точке, но сильнее всего на апогелий влияют изменения скоростей в перигелии (увеличение апогелия при ускорении и уменьшение при торможении) и наоборот. И чем сильнее эксцентриситет, тем больше эффект от изменения скоростей. Более того, «чувствительность» орбиты к возмущениям возрастает с ее высотой, так как с увеличением орбиты обратно пропорционально падает скорость орбитального обращения тела (люди знакомые с симуляторами Orbiter и KSP знают об этом не по наслышке).
Во внутренней части солнечной системы, в зоне планет земной группы и пояса астероидов, орбитальные скорости тел довольно велики (десятки км/с), а эксцентриситеты относительно малы. Поэтому для сильных орбитальных возмущений необходимо затратить много энергии. На внешней границе пояса Койпера, в рассеянном диске, орбитальные скорости тел обычно лежат в пределах от нескольких км до нескольких сотен м/с, поэтому даже небольшие гравитационные возмущения или столкновения очень сильно изменяют эксцентриситет. Небесное тело значительно увеличивает свой апогелий (ускорение), или уменьшает перигелий (торможение), направляясь во внутренние части солнечной системы.
Таблица разности орбитальных скоростей в солнечной системе? Меркурий - Марс (земная группа), Юпитер - Нептун (гиганты) и Плутон (внутреняя часть пояса Койпера)
Космические дальнобойщики
Но все же по наиболее распространенному в научном сообществе мнению, большинство короткопериодических комет класса Р/ и все кометы класса С/ прилетают к нам из предполагаемого облака Оорта. Внутренняя часть Облака, имеет вид тороидального пояса, протянувшегося на расстояние от 2000 до 20 000 астрономических единиц (облако Хиллса). Массу этого облака оценивают минимум в два десятка масс Земли.Сравнительные размеры орбит планет земной группы на фоне пояса Койпера, и соответственно размеры последнего на фоне облака Оорта
Облако Хиллса служит своеобразной подпиткой внешнего, сферического облака, массовой в несколько земных масс, протянувшегося с расстояния с 20 000 а.е. до 1 светового года, до гравитационной границы солнечной системы (сфера Хилла). Именно внешнее облако Оорта и считают главным «поставщиком» комет во внутреннюю часть солнечной системы. Предположительно это остатки первичного «строительного материала» солнечной системы, поэтому данные объекты представляют огромный научный интерес. Эффекты торможения и ускорения, описанные для пояса Койпера, действуют тут гораздо сильнее, из за крайне низких орбитальных скоростей комет (метры в секунду).
Из наиболее известных долгопериодических комет последних десятилетий следует отметить кометы C/1996 B2 Хякутакэ, С/ 2006 R1 и С/ 2009 Р1 Макнота. Явившись к нaм из далеких областей облака Оорта, обе кометы в первый и последний раз, пролетев перигелий, навсегда покинули солнечную систему по гиперболической траектории (эксцентриситет больше 1).
C/1996 B2 Хякутакэ на земном небосводе
С/ 2006 Р1 Макнота («Большая комета 2007 года») с очередным примером арочной «неправильной» комы
В 2010 году комета Еленина (С/ 2010 Х1) намеревалась поступить так же, однако гравитационное возмущение Юпитера «прописало» комету в солнечной системе, снизив эксцентриситет ниже 1 (апогелий около 500 а.е.). Знаменитая «Большая комета 1997 года» Хейла Боппа (С/ 1995 01) намеревалась лишь дать очередной круг почета у перигелия своей, почти перпендикулярной к плоскости Земной, орбиты. Однако неумолимая гравитация Юпитера и в этот раз сократила перигелий кометы вдвое – с 600 (период обращения 4800 лет) до 350 а.е (период обращения 2400 лет).
«Большая комета 1997 года» Хейла Боппа
И пожалуй самым большим астрономическим разочарованием 2013 года стала комета ISON (С/2012 S1), двигаясь по параболической траектории (e=1) из самых окраин солнечной системы, небесное тело буквально развалилось при прохождении своего перигелия.
Моделирование истории изменения орбиты нашей старой знакомой кометы Галлея, показало, что она тоже пришла в солнечную систему из далекого облака Оорта. Гравитационные возмущения планет гигантов, как в случае со многими другими кометами, «прописало» ее в семействе комет Нептуна. Апогелий орбиты кометы едва касается пояса Койпера (35 а.е.), а перигелий проходит ближе чем Венера в 88млн км от Солнца. В следующий раз комета вернется к перигелию в 2061 году.
В заключение хотел бы вспомнить слова Марка Твена, как и я родившегося в год появления кометы Галлея (хоть и разницей в 150 лет): «Я пришёл в этот мир с кометой и уйду тоже с ней, когда она прилетит в следующем году» (с) 1909г. Мистер Твен действительно ушел в 1910, а вместе с ним Лев Толстой и известный итальянский астроном Скиапарелли. Согласитесь, не самая скучная компания для путешествия по солнечной системе.
Читателям же я искренне желаю дожить до того знаменательного времени, и пускай никакие техногенные катастрофы или смерть кумиров не испортят вашего впечатления от восхищения красотой знаменитой космической странницы.
