Кометы известны с глубокой древности. Эти небесные тела, которые становятся все ярче и ярче по мере приближения к Солнцу, а также приобретают длинные и тоже очень яркие хвосты, - появлялись довольно редко, а главное - неожиданно. Из-за необычного вида их считали предвестниками несчастий: голода, стихийных бедствий, эпидемий, войны или смерти правителя. Редкие случаи совпадений таких событий с появлениями комет запоминались надолго и лишь укрепляли веру в "зловредное" действие комет. Учёные, которые были менее подвержены подобным суевериям, со времен Аристотеля считали кометы испарениями в атмосфере Земли. В новое время, уже после коперниканской революции в астрономии, была понята природа комет как небесных тел. Первым на это указал Тихо Браге в 1577 г. Но даже сам Кеплер не имел правильных представлений о характере движения комет в пространстве. Он считал, что их траектории - прямые линии. Понадобился почти век для выработки реальных представлений в этом вопросе: в конце XVII в. прозвучала и была более или менее сочувственно воспринята идея Г. Дёрфеля о параболическом характере кометных орбит. Действительно, согласно теории Ньютона, движения небесных тел совершаются по коническим сечениям, частным случаем которых является парабола. Только в 1682 г. английский астроном Эдмонд Галлей, друг и ученик великого Ньютона, сравнив положения и перемещения на небе комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 гг., пришёл к выводу, что это - одна и та же комета, обращающаяся вокруг Солнца за 75 - 76 лет. Он вычислил её орбиту (которая имела вид вытянутого эллипса) и предсказал её новое возвращение к Солнцу и к Земле в 1758 г. Его предсказание блестяще оправдалось. С тех пор комета, названная его именем - комета Галлея, - возвращалась ещё в 1835, 1910 и 1986 гг. И каждое новое возвращение позволяло астрономам применять всё более новые средства и способы исследования кометы. Так, в 1910 г. была применена фотография, а в 1986 г. к комете были посланы сразу пять космических аппаратов, чтобы изучить её с близкого расстояния. Астрономы вычислили, основываясь на ньютоновской теории движений небесных тел, движение кометы Галлея в прошлом и установили, что она наблюдалась, начиная с 467 г. до н. э. Очень много сообщений о наблюдениях этой кометы в древности было почерпнуто из китайских и японских хроник. Первое наблюдение кометы Галлея в Европе было описано в 837 г.
ХVIII век принёс открытия новых периодических комет, а в ХIХ веке они посыпались, как из рога изобилия. Было обнаружено несколько десятков комет. Но астрономы понимали, что истинное число их гораздо больше. Слова Кеплера о том, что "комет так же много, как рыб в океане", оказались пророческими.
В те же первые десятилетия XIX в. родились еще две классические гипотезы о происхождении комет - Лапласа и Лагранжа.

П.С. Лаплас в работах 1806 - 1813 гг. , собственно, не объяснял происхождение комет, а лишь пытался понять, "откуда они берутся"... Он исходил из того факта, что подавляющее большинство комет движется по (с тогдашней точностью наблюдений и вычислений) параболическим орбитам. Лаплас считал, что кометы не связаны с Солнцем, а приходят к нему из межзвездных пространств. При этом предполагалось, что вдали от Солнца каждая комета практически неподвижна относительно него. Однако уже было открыто движение Солнца относительно окружающих его звезд. Поэтому, "независимые" от Солнца кометы так "вести себя" не могли... Это было серьезное внутреннее противоречие гипотезы Лапласа. Оно, однако, довольно долго не привлекало внимания. Концепцию Лапласа впоследствии развивал целый ряд астрономов. В наше время под нее пытались подвести космогоническую основу, в виде гипотезы о происхождении комет в Галактике - например, в гигантских молекулярных облаках. Однако отмеченное внутреннее противоречие концепции Лапласа, на которое первым обратил серьезное внимание в 70-е гг. XIX в. знаменитый итальянский астроном Дж. Скиапарелли, оставалось: приходящие из Галактики кометы должны были в среднем иметь вдали от Солнца (на бесконечности) скорости порядка звездных (десятки км/с), что делало бы их наблюдаемые орбиты сильно гиперболическими, с эксцентриситетом, гораздо большим единицы. Между тем, хотя с повышением точности наблюдений со времен Лапласа среди "околопараболических" и были выделены гиперболические орбиты, эксцентриситеты их во всех случаях очень невелики (больше единицы, но не превосходят 1,006).
Ж.Л. Лагранж (1813 г.) также опирался на твердо установленные факты - наличие среди комет таких, которые движутся определенно по эллиптическим орбитам, в том числе короткопериодических. Он объяснял происхождение комет гигантскими вулканическими взрывами - выбросами (эрупция) с планет - гигантов. Это, в принципе, могло объяснять характер орбит короткопериодических комет. Впоследствии взгляды Лагранжа разделял и развивал ряд ученых, среди которых наиболее важен вклад советского астронома С.К. Всехсвятского, работавшего в этом направлении с 20-х по 80-е годы нашего века. Именно он устранил наибольшую внутреннюю трудность концепции Лагранжа - необходимость выброса кометных масс (ядер) с "поверхности" планет - гигантов с их могучими гравитационными полями, преодоление которых требует начальной скорости порядка 60 км/с и более. Планеты - гиганты, кроме того, имеют толстые (протяженностью во многие тысячи км) и очень плотные атмосферы, к тому же в середине ХХ в. стало очень проблематичным само существование твердой поверхности у планет - гигантов под толщей этих атмосфер. Всехсвятский "перенес" источник эруптивных выбросов кометных тел с самих планет - гигантов на их крупные спутники. Безусловно, важным вкладом Всехсвятского в кометную космогонию стало открытие им заметного "векового" (в астрономии этот термин обозначает изменение, пропорциональное течению времени, в данном случае - систематическое, от оборота к обороту) уменьшения блеска многих короткопериодических комет. Это определенно означало "молодость" таких комет, в смысле их недавнего прихода во внутреннюю часть Солнечной системы.
В 1950 г., на основе исследования ряда характерных сверхдолгопериодических комет голландский астроном Ян Оорт предложил гипотезу (в менее разработанном виде она была высказана ранее также Э. Эпиком и В.Г. Фесенковым) о существовании на дальней, "предзвездной" периферии Солнечной системы, на расстояниях от Солнца до 100 - 150 тысяч а. е. гигантского, почти сферического облака кометных тел (кометных ядер), содержащего порядка 100 миллиардов этих объектов. Они, однако, принадлежат (в том смысле, что не покидают) Солнечной системе. Первоначально Оорт считал, что кометные тела были выброшены на дальнюю периферию Солнечной системы в результате взрыва одной из планет Солнечной системы.. Но уже в следующем (1951) году он опубликовал работу, где фактически переходил в этом вопросе (или, возможно, независимо выработал аналогичные взгляды) на позиции активно развивавшейся тогда космогонической теории О.Ю.Шмидта и его школы. Согласно же этой концепции, кометные тела формировались в газо-пылевом протопланетном диске, в том же, в котором формировалась вся Солнечная система, как планетезимали его внешней (холодной) зоны. В это же время формировались и планеты - гиганты, их массы росли за счет аккреции планетезималей, гравитационные возмущения от них увеличивались, и планетезимали, не вошедшие в состав планет, были выброшены из Солнечной системы. В основном они с гиперболическими скоростями ушли навсегда в Галактику, но небольшая часть их (по В.С. Сафронову, порядка 1% - 2%), благодаря звездным гравитационным возмущениям была переведена на не слишком вытянутые орбиты с большими полуосями и афелийными расстояниями (наибольшее расстояние от Солнца) порядка 100 тысяч а. е. (Расстояние до ближайших звезд от Солнца несколько больше 200 тысяч а. е.).

Подавляющее большинство комет обращается вокруг Солнца по вытянутым эллиптическим орбитам. Классификация комет производится, в первую очередь, по периодам их обращения. Так, кометы с периодами обращения менее 200 лет называют короткопериодическими, а с периодами более 200 лет - долгопериодическими. Сейчас известно около 700 долгопериодических комет. К ним же относится и особая группа "царапающих" Солнце комет, которые приближаются в перигелии близко к Солнцу. Таких комет известно около 30. Примерно 15% всех долгопериодических комет являются "новыми" (их также называют параболическими) - эти кометы приближаются к Солнцу в первый раз из периферийных районов Солнечной системы. Остальные долгопериодические кометы ("старые") проходят через центральные области Солнечной системы не в первый раз. Наклоны орбит долгопериодических комет к плоскости эклиптики распределены случайным образом.

Наклоны орбит короткопериодических комет (сейчас их известно свыше 200) к плоскости эклиптики, как правило, невелики. Предполагается, что короткопериодические кометы есть результат длительной эволюции долгопериодических комет в поле тяготения больших планет Солнечной системы и, в первую очередь, Юпитера. Короткопериодические кометы разделяют на семейства по величине их афелийного расстояния. Кометы с афелийным расстоянием, близким к большой полуоси орбиты Юпитера (5.2 а.е.) называют кометами семейства Юпитера. Их периоды обращения вокруг Солнца не превышают 20 лет. Таких комет известно около 150. Семейства комет других планет Солнечной системы: Сатурна, Урана и Нептуна гораздо малочисленней. К семейству Нептуна принадлежит, в частности, комета Галлея, а также кометы Ольберса, Понса-Брукса и некоторые другие. Преобладание по населенности комет семейства Юпитера обусловлено тем, что гравитационные возмущения со стороны Юпитера статистически в 10 раз сильнее, чем Сатурна и в 100 и более раз сильнее, чем любой другой планеты.

Сильные гравитационные возмущения от больших планет, а также истечение струй газа из ядер комет при их приближении к Солнцу, приводят к сильным изменениям элементов орбит комет. Поэтому, условно, можно говорить об их "хаотическом" движении в пространстве Солнечной системы

Кометы по своему виду очень индивидуальны, и "нормальной", типичной кометы не существует. Все же подавляющее большинство комет состоит из следующих основных частей: маленького звездообразного ядра, окружённого газово-пылевой оболочкой - комой. У ярких комет под действием давления солнечных лучей и солнечного ветра с приближением к Солнцу образуется хвост, направленный в противоположную от Солнца сторону. Теорию кометных хвостов и более общую механическую теорию кометных форм развил в конце ХIХ в. русский астроном Ф.А. Бредихин. Он же дал классификацию кометных хвостов. Размер центральной околоядерной конденсации составляет, в среднем, несколько тысяч км. Кома имеет сферическую форму и является яркой (по сравнению с хвостом) частью кометы. Средние размеры комы составляют порядка ста тысяч км. Ее размеры меняются в зависимости от расстояния до Солнца и имеют максимум между 1.5 а.е. и 2 а.е. Хвост - наиболее впечатляющая часть кометы. Он начинает появляться при приближении кометы к Солнцу на расстояние, как правило, меньшее 1.7 а.е. Длина хвостов у комет меняется практически от нуля до 10 миллионов км, у некоторых комет длина хвоста достигает 1 а.е., т.е. 150 миллионов км.
По современным представлениям ядро кометы состоит из смеси водяного льда с вмороженными в него легколетучими веществами и пылью. Возможно, в ядре кометы существуют и крупные куски плотного каменистого вещества. Вещество ядра очень пористое и неоднородное. Большая часть его поверхности покрыта пылевой коркой, толщиной до 1 метра.

В 1986 г. космические аппараты "Вега-1", "Вега-2" и "Джотто" сфотографировали ядро кометы Галлея с близкого расстояния. Это позволило определить его размеры и форму. Оказалось, что ядро кометы Галлея представляет собой удлиненное неправильное тело размерами 15 х 8 х 7.5 км, которое вращается вокруг оси, почти перпендикулярной плоскости орбиты кометы. Период вращения ядра оказался равен 53 часам - в хорошем согласии с наземным определением астрономов. Отражательная способность (альбедо) ядра оказалась весьма низкой - 0,04. Это связано с тем, что поверхность ядра покрыта каменистой пылевой коркой. В её состав входят металлы, а также сера и кремний, их окислы и другие соединения. Плотность вещества ядра кометы Галлея оценивается как 0.2 - 1 г/см3 .

Кометные ядра иногда распадаются, это явление как правило наблюдается у сравнительно ярких комет. В результате этого распада образуется метеорное вещество в Солнечной системе.

В начале 1990-х годов произошел замечательный случай распада кометы Шумейкера - Леви - 9. Эта комета была открыта в тот момент, когда она уже была захвачена Юпитером и находилась на юпитероцентрической орбите. При близком прохождении мимо Юпитера в 1992 г. на расстоянии порядка 100 тысяч км ядро этой кометы распалось на множество мелких частиц. Затем в этом облаке частиц в результате действия сил притяжения между ними образовалось около двадцати крупных фрагментов. Длина цепочки фрагментов, их расположение, количество и яркость свидетельствовали о том, что первоначально ядро кометы имело диаметр 1.5 км, плотность 0.5 г/см3 , а число гранул составляло несколько тысяч. После пролета космического аппарата "Вояджер" через систему спутников Юпитера были обнаружены цепочки кратеров на поверхности двух его спутников - Ганимеда и Каллисто. Предполагается, что эти цепочки - результат падения фрагментов комет, захваченных Юпитером. На Земле также обнаружена цепочка ударных кратеров диаметрами до 100 км и возрастом 214 миллионов лет. Высказано предположение, что эти кратеры образовались от ударов фрагментов развалившейся кометы.



Информация: www.schools.keldysh.ru

На главную.