§ 17.  КОМЕТЫ И МЕТЕОРЫ

1. Вид, строение и открытие комет. Кроме больших и малых планет, вокруг Солнца движутся кометы (рис. 62). Яркие кометы (хвостатые звезды) своим необыч­ным видом издавна привлекали внимание людей, внушая многим из них   суеверный ужас. От других тел Солнечной системы кометы резко отличаются не только своим видом, но и формой орбит, большими размерами, а также сравнительно быстрым, иногда бурным развитием. Вид комет меняется по мере приближения к Солнцу. Вдали от Солнца комета видна как слабое туманное пятнышко, которое перемещается на фоне звездного неба. Постепенно у кометы развивается хвост, почти всегда направленный от Солнца.

Рис. 62.  Комета (одна из многочисленных фотографий).

Ежегоднообнаруживают в среднем 6—8 комет. Некото­рые из них — это периодические кометы, которые в очередной раз возвратились к Солнцу. Только самые яр­кие кометы можно наблюдать невооруженным глазом. Часто кометы открывают любители астрономии, регулярно обозре­вающие звездное небо в небольшие телескопы.

Основные части кометы: голова, ядро (централь­ное сгущение) и хвост. Ядра комет по размерам близки небольшим астероидам. Диаметр головы кометы иногда до­стигает сотен тысяч километров, а хвосты простираются на десятки и сотни миллионов километров. После прохождения перигелия комета начинает постепенно «угасать» и пере­стает быть видимой даже в самые большие телескопы.

2. Орбиты комет. Чтобы рассчитать по формулам небес­ной механики орбиту кометы, достаточно определить из на­блюдений ее экваториальные координаты, по крайней мере для трех моментов времени. Первоначально вычисленную орбиту, по которой комета приближается к Солнцу, в даль­нейшем уточняют на основе новых наблюдений, так как притяжение планет изменяет орбиту. В настоящее время для вычисления орбит комет применяют быстродействующие ЭВМ.

Орбиты большинства комет — сильно вытянутые эллип­сы, плоскости которых под разными углами наклонены к плоскости эклиптики. Двигаясь по таким орбитам, кометы в перигелии близко подходят к Солнцу (и к Земле), а в афе­лии удаляются от него на сотни тысяч астрономических единиц, уходя далеко за пределы орбиты Плутона — последней из известных пока планет.

Рис. 63.  Комета Галлея.

Рис. 64. Ядро кометы Галлея.

Кометы, эксцентриситеты орбит которых не очень ве­лики, имеют сравнительно небольшие периоды обращения вокруг Солнца. Самый короткий период — у кометы Энке (3,3 года), наблюдающейся уже на протяжении полутора ве­ков. Неоднократно приближалась к Солнцу и комета Галлея (рис. 63), период обращения которой около 76 лет. Послед­нее прохождение этой кометы через перигелий (на расстоя­нии менее 0,6 а. е. от Солнца) было 9 февраля1986 г. Ко­мету Галлея удалось хорошо исследовать не только с Земли, но и с помощью нескольких специально запущенных косми­ческих аппаратов. На снимках, переданных с борта АМС «Вега-1»,  хорошо  видно  ядро  кометы  (рис.  64).  Оно  имеет неправильную форму (с размерами осей 14 и 7 км). От ша­рообразных небесных тел отличаются и другие малые тела Солнечной системы (некоторые спутники планет-гигантов, небольшие астероиды).

3. Природа комет. Массу кометы можно оценить, на­блюдая за возмущениями, которые появляются в ее движе­нии при сближении с планетами. Например, при сближении кометы с Юпитером период ее обращения может резко из­мениться, а период обращения Юпитера практически оста­ется прежним. Значит, масса кометы во много раз меньше массы Юпитера. Сближения комет с Землей позволили уточ­нить верхний предел массы комет (10-4 массы Земли).

Вещество кометы сосредоточено в основном в ее ядре, которое, по-видимому, состоит из смеси замерзших газов (среди которых есть аммиак, метан, углекислый газ, азот, циан и др.) и пылинок, металлических и каменных частиц разных размеров. Основные сведения о химическом составе ядер получены из анализа спектров газов, окружающих ядра комет, а также при сближении космических аппаратов с кометами.

Когда комета приближается к Солнцу, ядро постепенно прогревается, из него выделяются газы и пыль, которые окутывают ядро и образуют голову и хвост кометы. Хвост кометы состоит из очень разреженного вещества, сквозь ко­торое даже просвечивают звезды.

Ядро кометы и пыль, входящая в состав головы и хво­ста, светят отраженным и рассеянным солнечным светом. Холодное свечение газа (флуоресценция) происходит под воздействием солнечного излучения. При сближении кос­мических аппаратов с ядром кометы Галлея удалось опре­делить по инфракрасному излучению его температуру (100 °С). Ученые сравнивают ядро этой кометы с «мартовс­ким сугробом» (лед с примесью тугоплавких частиц). Еже­суточно из ядра кометы Галлея выбрасывается много пыли, водяного пара, диоксида углерода, атомарного водорода и кислорода. Поверхностный слой обновляется примерно за сутки.

Чем ближе комета подходит к Солнцу, тем больше про­гревается ее ядро, а следовательно, возрастает выделение га­зов и пыли, но одновременно усиливается и световое давле­ние на нее. Поэтому хвост кометы увеличивается и стано­вится все более заметным.

Кроме давления света, на хвосты комет действуют по­токи заряженных частиц, испускаемых Солнцем (солнечный ветер). Магнитные поля этих потоков могут сообщать боль­шие ускорения ионам, входящим в состав кометных хвостов и возникающим в них под действием солнечного излучения. От соотношения сил тяготения (притяжение к Солнцу) и отталкивания зависит траектория дви­жения частиц, а значит, и форма кометных хвостов. У массивных ча­стиц силы притяжения преобладают над силами отталкивания. Если силы отталкивания в сотни раз больше сил притяжения, то хвост будет почти точно направлен от Солнца (I тип, по классификации выдающегося русского астрофизика Ф. А. Бредихина, 1831—1904). Не­большая изогнутость кометного хво­ста указывает на то, что силы от­талкивания лишь в десятки раз пре­восходят силы притяжения (II тип). Очень изогнутые хвосты (III тип) об­разуются, когда силы отталкивания примерно равны силам притяжения. Когда силы притяжения больше сил отталкивания (очень крупные пыле­вые частицы), появляются аномаль­ные хвосты, направленные к Солн­цу. Схематически различные типы кометных хвостов изображены на рисунке 65.

Рис. 65. Основные типы кометных хвостов.

Внастоящее время кометы играют роль своеобразных «зондов» межпланетного пространства, они позволяют полу­чить ценные сведения о свойствах космического простран­ства на различных расстояниях от Солнца.

Столкновение Земли с ядром кометы, а тем более прохож­дение Земли через хвост кометы, как это было в1910 г., не может привести нашу планету к гибели. Согласно одной из гипотез, Тунгусский метеорит как раз и был ядром небольшой кометы, столкнувшейся с Землей, а в июле 1994 г. произошло столкновение одной из комет с Юпитером (комета Шумейкеров — Леви 9). Поэтому астероидно-кометную опасность игно­рировать недопустимо, и ученые сейчас разрабатывают про­граммы предупреждения опасных сближений и защиты от них.

4. Метеоры и болиды. «Падающие звезды», или метеоры, часто привлекают наше внимание в ясные безлунные ночи. Природа метеоров веками оставалась нераз­гаданной, хотя уже давно было ясно, что метеоры ничего общего со звездами не имеют.

Если из двух пунктов, разделенных десятками километ­ров, одновременно сфотографировать метеор или при визу­альных наблюдениях нанести его путь на звездную карту, то окажется, что вследствие параллактического смещения наблюдатели   зафиксируют метеор на фоне разных звезд. Зная параллактическое смещение и расстояние между пунк­тами наблюдения, легко найти высоту метеора. Установив перед фотоаппаратом равномерно вращающийся сектор, пе­риодически закрывающий объектив, получают на фотогра­фии прерывистый след, по которому можно определить ско­рость движущегося тела. Метеор это явление вспышки небольшого (размером с горошину) космического тела, на­зываемого метеорным телом, вторгшегося со ско­ростью от 11 до 73 км/с в земную атмосферу. Высота возго­рания (от 120 до80 км) зависит от массы и скорости мете­орного тела. Чем больше масса и скорость метеорного тела, тем ярче метеор.

Вторжение массивных метеорных тел вызывает очень яр­кие метеоры (болиды), нередко имеющие вид огненных шаров со светящимися хвостами. Некоторые болиды можно видеть даже днем.

Что же происходит при движении метеорного тела в ат­мосфере Земли? Взаимодействуя с молекулами воздуха, ме­теорное тело теряет свою скорость, нагревается, начинает испаряться, иногда дробится. Вокруг него образуется облачко из раскаленных газов. В результате этих процессов масса метеорного тела непрерывно уменьшается; почти все метеорные частицы распыляются, не долетев до Земли. Пролетая в земной атмосфере, метеорное тело ионизует моле­кулы воздуха, оставляя за собой светящийся след. От иони­зованных метеорных следов хорошо отражаются радио­волны. Благодаря этому метеоры можно наблюдать не только визуальным и фотографическим, но и радиолокационным методом.

5. Метеорные потоки. Ежегодно в одни и те же ночи (например, 12 августа) можно наблюдать особенно много метеоров. Если в это время нанести видимые пути метеоров на звездную карту, то легко найти небольшой участок неба — радиант, из которого как бы вылетают метеоры. Так, радиант августовских метеоров находится в созвездии Персея (метеорный поток Персеиды). С давних времен из­вестны метеорные дожди Леониды (радиант метеорного по­тока в созвездии Льва). Леониды повторяются через каждые 33 года. Особенно интенсивный был дождь в1833 г. Оче­видцы сравнивали его со «снежной метелью». Обильный дождь Леонид в соответствии с предсказаниями астрономов наблюдался, например, в ноябре1966 г. и возможен в будущем.

Метеоритные потоки (а их известно сейчас более 30) на­блюдаются в тех случаях, когда Земля встречается с роем метеорных тел, которые движутся приблизительно по од­ной орбите. Наблюдения показывают, что метеорные рои дви­жутся по орбитам старых, уже разрушившихся комет. Следовательно, кометы, разрушаясь, порождают метеорные рои. Так, например, метеорный поток Ориониды, наблюдающий­ся с 16 по 26 октября, порожден кометой Галлея.

Кометы связаны не только с метеорами, но и с астерои­дами. В последнее время удалось доказать, что некоторые астероиды представляют собой ядра бывших короткопериодических комет.

Наблюдениями метеоров успешно занимаются юные лю­бители астрономии. Члены школьных астрономических кружков и обществ наносят пути метеоров на звездные карты, фотографируют метеоры, определяют их высоты и скорости, производят подсчет метеоров в потоках, фотогра­фируют спектры метеоров, исследуют их физические свой­ства. Решением этих и некоторых других задач любители астрономии помогают ученым исследовать распределение ме­теорной материи в пространстве и движение воздуха в ат­мосфере Земли.