Солнце это комета – Солнечная система. Кометы | Астрономия в школе

КОМЕТА | Энциклопедия Кругосвет

КОМЕТА, небольшое небесное тело, движущееся в межпланетном пространстве и обильно выделяющее газ при сближении с Солнцем. С кометами связаны разнообразные физические процессы, от сублимации (сухое испарение) льда до плазменных явлений. Кометы – это остатки формирования Солнечной системы, переходная ступень к межзвездному веществу. Наблюдение комет и даже их открытие нередко осуществляются любителями астрономии. Иногда кометы бывают столь яркими, что привлекают всеобщее внимание. В прошлом появление ярких комет вызывало у людей страх и служило источником вдохновения для художников и карикатуристов.

Движение и пространственное распределение.

Все или почти все кометы являются составными частями Солнечной системы. Они, как и планеты, подчиняются законам тяготения, но движутся весьма своеобразно. Все планеты обращаются вокруг Солнца в одном направлении (которое называют «прямым» в отличие от «обратного») по почти круговым орбитам, лежащим примерно в одной плоскости (эклиптики), а кометы движутся как в прямом, так и обратном направлениях по сильно вытянутым (эксцентричным) орбитам, наклоненным под различными углами к эклиптике. Именно характер движения сразу выдает комету.

Долгопериодические кометы (с орбитальным периодом более 200 лет) прилетают из областей, расположенных в тысячи раз дальше, чем самые удаленные планеты, причем их орбиты бывают наклонены под всевозможными углами. Короткопериодические кометы (период менее 200 лет) приходят из района внешних планет, двигаясь в прямом направлении по орбитам, лежащим недалеко от эклиптики. Вдали от Солнца кометы обычно не имеют «хвостов», но иногда имеют еле видимую «кому», окружающую «ядро»; вместе их называют «головой» кометы. С приближением к Солнцу голова увеличивается и появляется хвост.

Структура.

В центре комы располагается ядро – твердое тело или конгломерат тел диаметром в несколько километров. Практически вся масса кометы сосредоточена в ее ядре; эта масса в миллиарды раз меньше земной. Согласно модели Ф.Уиппла, ядро кометы состоит из смеси различных льдов, в основном водяного льда с примесью замерзших углекислоты, аммиака и пыли. Эту модель подтверждают как астрономические наблюдения, так и прямые измерения с космических аппаратов вблизи ядер комет Галлея и Джакобини – Циннера в 1985–1986.

Когда комета приближается к Солнцу ее ядро нагревается, и льды сублимируются, т.е. испаряются без плавления. Образовавшийся газ разлетается во все стороны от ядра, унося с собой пылинки и создавая кому. Разрушающиеся под действием солнечного света молекулы воды образуют вокруг ядра кометы огромную водородную корону. Помимо солнечного притяжения на разреженное вещество кометы действуют и отталкивающие силы, благодаря которым образуется хвост. На нейтральные молекулы, атомы и пылинки действует давление солнечного света, а на ионизованные молекулы и атомы сильнее влияет давление солнечного ветра.

Поведение частиц, формирующих хвост, стало значительно понятнее после прямого исследования комет в 1985–1986. Плазменный хвост, состоящий из заряженных частиц, имеет сложную магнитную структуру с двумя областями различной полярности. На обращенной к Солнцу стороне комы формируется лобовая ударная волна, проявляющая высокую плазменную активность.

Хотя в хвосте и коме заключено менее одной миллионной доли массы кометы, 99,9% света исходит именно из этих газовых образований, и только 0,1% – от ядра. Дело в том, что ядро очень компактно и к тому же имеет низкий коэффициент отражения (альбедо).

Потерянные кометой частицы движутся по своим орбитам и, попадая в атмосферы планет, становятся причиной возникновения метеоров («падающих звезд»). Большинство наблюдаемых нами метеоров связано именно с кометными частицами. Иногда разрушение комет носит более катастрофический характер. Открытая в 1826 комета Биелы в 1845 на глазах у наблюдателей разделилась на две части. Когда в 1852 эту комету видели в последний раз, куски ее ядра удалились друг от друга на миллионы километров. Деление ядра обычно предвещает полный распад кометы. В 1872 и 1885, когда комета Биелы, если бы с нею ничего не случилось, должна была пересекать орбиту Земли, наблюдались необычайно обильные метеорные дожди.

Иногда кометы разрушаются при сближении с планетами. 24 марта 1993 на обсерватории Маунт-Паломар в Калифорнии астрономы К. и Ю.Шумейкеры совместно с Д.Леви открыли недалеко от Юпитера комету с уже разрушенным ядром. Вычисления показали, что 9 июля 1992 комета Шумейкеров – Леви-9 (это уже девятая открытая ими комета) прошла вблизи Юпитера на расстоянии половины радиуса планеты от ее поверхности и была разорвана его притяжением более чем на 20 частей. До разрушения радиус ее ядра составлял ок. 20 км.

Растянувшись в цепочку, осколки кометы удалились от Юпитера по вытянутой орбите, а затем в июле 1994 вновь приблизились к нему и столкнулись с облачной поверхностью Юпитера.

Происхождение.

Ядра комет – это остатки первичного вещества Солнечной системы, составлявшего протопланетный диск. Поэтому их изучение помогает восстановить картину формирования планет, включая Землю. В принципе некоторые кометы могли бы приходить к нам из межзвездного пространства, но пока ни одна такая комета надежно не выявлена.

Газовый состав.

В табл. 1 перечислены основные газовые составляющие комет в порядке убывания их содержания. Движение газа в хвостах комет показывает, что на него сильно влияют негравитационные силы. Свечение газа возбуждается солнечным излучением.

ОРБИТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Чтобы лучше понять этот раздел, советуем познакомиться со статьями: НЕБЕСНАЯ МЕХАНИКА; КОНИЧЕСКИЕ СЕЧЕНИЯ; ОРБИТА; СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА.

Орбита и скорость.

Движение ядра кометы полностью определяется притяжением Солнца. Форма орбиты кометы, как и любого другого тела в Солнечной системе, зависит от ее скорости и расстояния до Солнца. Средняя скорость тела обратно пропорциональна квадратному корню из его среднего расстояния до Солнца (

На рисунке показаны эллиптические орбиты двух комет, а также почти круговые орбиты планет и параболическая орбита. На расстоянии, которое отделяет Землю от Солнца, круговая скорость равна 29,8 км/с, а параболическая – 42,2 км/с. Вблизи Земли скорость кометы Энке равна 37,1 км/с, а скорость кометы Галлея – 41,6 км/с; именно поэтому комета Галлея уходит значительно дальше от Солнца, чем комета Энке.

Классификация кометных орбит.

Орбиты у большинства комет эллиптические, поэтому они принадлежат Солнечной системе. Правда, у многих комет это очень вытянутые эллипсы, близкие к параболе; по ним кометы уходят от Солнца очень далеко и надолго. Принято делить эллиптические орбиты комет на два основных типа: короткопериодические и долгопериодические (почти параболические). Пограничным считается орбитальный период в 200 лет.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ПРОСТРАНСТВЕ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ

Почти параболические кометы.

К этому классу относятся многие кометы. Поскольку их периоды обращения составляют миллионы лет, в течение века в окрестности Солнца появляется лишь одна десятитысячная их часть. В 20 в. наблюдалось ок. 250 таких комет; следовательно, всего их миллионы. К тому же далеко не все кометы приближаются к Солнцу настолько, чтобы стать видимыми: если перигелий (ближайшая к Солнцу точка) орбиты кометы лежит за орбитой Юпитера, то заметить ее практически невозможно.

Учитывая это, в 1950 Ян Оорт предположил, что пространство вокруг Солнца на расстоянии 20–100 тыс. а.е. (астрономических единиц: 1 а.е. = 150 млн. км, расстояние от Земли до Солнца) заполнено ядрами комет, численность которых оценивается в 10¹², а полная масса – в 1–100 масс Земли. Внешняя граница «кометного облака» Оорта определяется тем, что на этом расстоянии от Солнца на движение комет существенно влияет притяжение соседних звезд и других массивных объектов (см. ниже). Звезды перемещаются относительно Солнца, их возмущающее влияние на кометы изменяется, и это приводит к эволюции кометных орбит. Так, случайно комета может оказаться на орбите, проходящей вблизи Солнца, но на следующем обороте ее орбита немного изменится, и комета пройдет вдали от Солнца. Однако вместо нее из облака Оорта в окрестность Солнца будут постоянно попадать «новые» кометы.

Короткопериодические кометы.

При прохождении кометы вблизи Солнца ее ядро нагревается, и льды испаряются, образуя газовые кому и хвост. После нескольких сотен или тысяч таких пролетов в ядре не остается легкоплавких веществ, и оно перестает быть видимым. Для регулярно сближающихся с Солнцем короткопериодических комет это означает, что менее чем за миллион лет их популяция должна стать невидимой. Но мы их наблюдаем, следовательно, постоянно поступает пополнение из «свежих» комет.

Пополнение короткопериодических комет происходит в результате их «захвата» планетами, главным образом Юпитером. Ранее считалось, что захватываются кометы из числа долгопериодических, приходящих из облака Оорта, но теперь полагают, что их источником служит кометный диск, называемый «внутренним облаком Оорта». В принципе представление об облаке Оорта не изменилось, однако расчеты показали, что приливное влияние Галактики и воздействие массивных облаков межзвездного газа должны довольно быстро его разрушать. Необходим источник его пополнения. Таким источником теперь считают внутреннее облако Оорта, значительно более устойчивое к приливному влиянию и содержащее на порядок больше комет, чем предсказанное Оортом внешнее облако. После каждого сближения Солнечной системы с массивным межзвездным облаком кометы из внешнего облака Оорта разлетаются в межзвездное пространство, а им на смену приходят кометы из внутреннего облака.

Переход кометы с почти параболической орбиты на короткопериодическую происходит в том случае, если она догоняет планету сзади. Обычно для захвата кометы на новую орбиту требуется несколько ее проходов через планетную систему. Результирующая орбита кометы, как правило, имеет небольшое наклонение и большой эксцентриситет. Комета движется по ней в прямом направлении, и афелий ее орбиты (наиболее удаленная от Солнца точка) лежит вблизи орбиты захватившей ее планеты. Эти теоретические соображения полностью подтверждаются статистикой кометных орбит.

Негравитационные силы.

Газообразные продукты сублимации оказывают реактивное давление на ядро кометы (подобное отдаче ружья при выстреле), которое приводит к эволюции орбиты. Наиболее активный отток газа происходит с нагретой «послеполуденной» стороны ядра. Поэтому направление силы давления на ядро не совпадает с направлением солнечных лучей и солнечного тяготения. Если осевое вращение ядра и его орбитальное обращение происходят в одном направлении, то давление газа в целом ускоряет движение ядра, приводя к увеличению орбиты. Если же вращение и обращение происходят в противоположных направлениях, то движение кометы тормозится, и орбита сокращается. Если такая комета первоначально была захвачена Юпитером, то через некоторое время ее орбита целиком оказывается в области внутренних планет. Вероятно, именно это случилось с кометой Энке.

Кометы, задевающие Солнце.

Особую группу короткопериодических комет составляют кометы, «задевающие» Солнце. Вероятно, они образовались тысячелетия назад в результате приливного разрушения крупного, не менее 100 км в диаметре, ядра. После первого катастрофического сближения с Солнцем фрагменты ядра совершили ок. 150 оборотов, продолжая распадаться на части. Двенадцать членов этого семейства комет Крейца наблюдались между 1843 и 1984. Возможно, их происхождение связано с большой кометой, которую видел Аристотель в 371 до н.э.

Комета Галлея.

Это самая знаменитая из всех комет. Она наблюдалась 30 раз с 239 до н.э. Названа в честь Э.Галлея, который после появления кометы в 1682 рассчитал ее орбиту и предсказал ее возвращение в 1758. Орбитальный период кометы Галлея – 76 лет; последний раз она появилась в 1986 и в следующий раз будет наблюдаться в 2061. В 1986 ее изучали с близкого расстояния 5 межпланетных зондов – два японских («Сакигаке» и «Суйсей»), два советских («Вега-1» и «Вега-2») и один европейский («Джотто»). Оказалось, что ядро кометы имеет картофелеобразную форму длиной ок. 15 км и шириной ок. 8 км, а его поверхность «чернее угля».Возможно, оно покрыто слоем органических соединений, например полимеризованного формальдегида. Количество пыли вблизи ядра оказалось значительно выше ожидаемого. См. также ГАЛЛЕЙ, ЭДМУНД.

Комета Энке.

Эта тусклая комета была первой включена в семейство комет Юпитера. Ее период 3,29 года – наиболее короткий среди комет. Орбиту впервые вычислил в 1819 немецкий астроном И.Энке (1791–1865), отождествивший ее с кометами, наблюдавшимися в 1786, 1795 и 1805. Комета Энке ответственна за метеорный поток Тауриды, наблюдающийся ежегодно в октябре и ноябре.

Комета Джакобини – Циннера.

Эту комету открыл М.Джакобини в 1900 и переоткрыл Э.Циннер в 1913. Ее период 6,59 лет. Именно с ней 11 сентября 1985 впервые сблизился космический зонд «International Cometary Explorer», который прошел через хвост кометы на расстоянии 7800 км от ядра, благодаря чему были получены данные о плазменной компоненте хвоста. С этой кометой связан метеорный поток Джакобиниды (Дракониды).

ФИЗИКА КОМЕТ

Ядро.

Все проявления кометы так или иначе связаны с ядром. Уиппл предположил, что ядро кометы является сплошным телом, состоящим в основном из водяного льда с частицами пыли. Такая модель «грязного снежка» легко объясняет многократные пролеты комет вблизи Солнца: при каждом пролете испаряется тонкий поверхностный слой (0,1–1% полной массы) и сохраняется внутренняя часть ядра. Возможно, ядро является конгломератом нескольких «кометезималей», каждая не более километра в диаметре. Такая структура могла бы объяснить распад ядер на части, как это наблюдалось у кометы Биелы в1845 или у кометы Веста в 1976.

Блеск.

Наблюдаемый блеск освещенного Солнцем небесного тела с неизменной поверхностью меняется обратно пропорционально квадратам его расстояний от наблюдателя и от Солнца. Однако солнечный свет рассеивается в основном газопылевой оболочкой кометы, эффективная площадь которой зависит от скорости сублимации льда, а та, в свою очередь, – от теплового потока, падающего на ядро, который сам изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния до Солнца. Поэтому блеск кометы должен меняться обратно пропорционально четвертой степени расстояния до Солнца, что и подтверждают наблюдения.

Размер ядра.

Размер ядра кометы можно оценить из наблюдений в то время, когда оно далеко от Солнца и не окутано газопылевой оболочкой. В этом случае свет отражается только твердой поверхностью ядра, и его видимый блеск зависит от площади сечения и коэффициента отражения (альбедо). У ядра кометы Галлея альбедо оказалось очень низким – ок. 3%. Если это характерно и для других ядер, то диаметры большинства из них лежат в диапазоне от 0,5 до 25 км.

Сублимация.

Переход вещества из твердого состояния в газообразное важен для физики комет. Измерения яркости и спектров излучения комет показали, что плавление основных льдов начинается на расстоянии 2,5–3,0 а.е., как должно быть, если лед в основном водяной. Это подтвердилось при изучении комет Галлея и Джакобини – Циннера. Газы, наблюдающиеся первыми при сближении кометы с Солнцем (CN, C₂), вероятно, растворены в водяном льде и образуют газовые гидраты (клатраты). Каким образом этот «составной» лед будет сублимироваться, в значительной степени зависит от термодинамических свойств водяного льда. Сублимация пыле-ледяной смеси происходит в несколько этапов. Потоки газа и подхваченные ими мелкие и пушистые пылинки покидают ядро, поскольку притяжение у его поверхности крайне слабое. Но плотные или скрепленные между собой тяжелые пылинки газовый поток не уносит, и формируется пылевая кора. Затем солнечные лучи нагревают пылевой слой, тепло проходит внутрь, лед сублимируется, и газовые потоки прорываются, ломая пылевую кору. Эти эффекты проявились при наблюдении кометы Галлея в 1986: сублимация и отток газа происходили лишь в нескольких областях ядра кометы, освещенных Солнцем. Вероятно, в этих областях обнажился лед, тогда как остальная поверхность была закрыта корой. Вырвавшиеся на свободу газ и пыль формируют наблюдаемые структуры вокруг ядра кометы.

Кома.

Пылинки и газ из нейтральных молекул (табл. 1) образуют почти сферическую кому кометы. Обычно кома тянется от 100 тыс. до 1 млн. км от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув ее в антисолнечном направлении.

Водородная корона.

Поскольку льды ядра в основном водяные, то и кома в основном содержит молекулы H₂O. Фотодиссоциация разрушает H₂O на H и OH, а затем OH – на O и H. Быстрые атомы водорода улетают далеко от ядра прежде чем оказываются ионизованными, и образуют корону, видимый размер которой часто превосходит солнечный диск.

Хвост и сопутствующие явления.

Хвост кометы может состоять из молекулярной плазмы или пыли. Некоторые кометы имеют хвосты обоих типов.

Пылевой хвост обычно однородный и тянется на миллионы и десятки миллионов километров. Он образован пылинками, отброшенными давлением солнечного света от ядра в антисолнечном направлении, и имеет желтоватый цвет, поскольку пылинки просто рассеивают солнечный свет. Структуры пылевого хвоста могут объясняться неравномерным извержением пыли из ядра или разрушением пылинок.

Плазменный хвост в десятки и даже сотни миллионов километров длиной – это видимое проявление сложного взаимодействия между кометой и солнечным ветром. Некоторые покинувшие ядро молекулы ионизуются солнечным излучением, образуя молекулярные ионы (H₂O⁺, OH⁺, CO⁺, CO₂⁺) и электроны. Эта плазма препятствует движению солнечного ветра, пронизанного магнитным полем. Наталкиваясь на комету, силовые линии поля оборачиваются вокруг нее, принимая форму шпильки для волос и образуя две области противоположной полярности. Молекулярные ионы захватываются в эту магнитную структуру и образуют в центральной, наиболее плотной ее части видимый плазменный хвост, имеющий голубой цвет из-за спектральных полос CO⁺. Роль солнечного ветра в формировании плазменных хвостов установили Л.Бирман и Х.Альвен в 1950-х годах. Их расчеты подтвердили измерения с космических аппаратов, пролетевших через хвосты комет Джакобини – Циннера и Галлея в 1985 и 1986.

В плазменном хвосте происходят и другие явления взаимодействия с солнечным ветром, налетающим на комету со скоростью ок. 400 км/с и образующим перед ней ударную волну, в которой уплотняется вещество ветра и головы кометы. Существенную роль играет процесс «захвата»; суть его в том, что нейтральные молекулы кометы свободно проникают в поток солнечного ветра, но сразу после ионизации начинают активно взаимодействовать с магнитным полем и ускоряются до значительных энергий. Правда, иногда наблюдаются весьма энергичные молекулярные ионы, необъяснимые с точки зрения указанного механизма. Процесс захвата возбуждает также плазменные волны в гигантском объеме пространства вокруг ядра. Наблюдение этих явлений имеет фундаментальный интерес для физики плазмы.

Замечательное зрелище представляет «обрыв хвоста». Как известно, в нормальном состоянии плазменный хвост связан с головой кометы магнитным полем. Однако нередко хвост отрывается от головы и отстает, а на его месте образуется новый. Это случается, когда комета проходит через границу областей солнечного ветра с противоположно направленным магнитным полем. В этот момент магнитная структура хвоста перестраивается, что выглядит как обрыв и формирование нового хвоста. Сложная топология магнитного поля приводит к ускорению заряженных частиц; возможно, этим объясняется появление упомянутых выше быстрых ионов.

Столкновения в Солнечной системе.

Из наблюдаемого количества и орбитальных параметров комет Э.Эпик вычислил вероятность столкновения с ядрами комет различного размера (табл. 2). В среднем 1 раз за 1,5 млрд. лет Земля имеет шанс столкнуться с ядром диаметром 17 км, а это может полностью уничтожить жизнь на территории, равной площади Северной Америки. За 4,5 млрд. лет истории Земли такое могло случаться неоднократно. Гораздо чаще происходят катастрофы меньшего масштаба: в 1908 над Сибирью, вероятно, вошло в атмосферу и взорвалось ядро небольшой кометы, вызвав полегание леса на большой территории.

www.krugosvet.ru

4.6. Кометы, «царапающие Солнце». Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра

4.6. Кометы, «царапающие Солнце»

Вокруг сияющего света,

Что вечно льет источник дня,

Кружатся легкие кометы,

Как мотыльки вокруг огня.

Несясь среди планетной сферы,

Они недолго в ней живут,

Семьи небесной эфемеры,

Они свиданья с Солнцем ждут.

Н. Морозов

Первой обнаруженной кометой, прошедшей близко от Солнца, была так называемая Великая комета 1680 года (C/1680 V1) — первая комета, открытая с помощью телескопа немецким астрономом Готфридом Кирхом. Ее орбита, рассчитанная с помощью теории тяготения Ньютона, оказалась проходящей очень близко к Солнцу. Следующей кометой, «царапающей Солнце» (Sun-grazing comet), стала комета С/1843 D1 — Великая мартовская комета. Она была обнаружена в начале февраля 1843 г. и была видна до конца апреля того же года. В 1880 г. возле Солнца появилась комета C/188 °C1 — Великая южная комета. А в 1882 г. сразу несколько комет наблюдались около Солнца с интервалом в несколько месяцев. Открытие кометы X/1882 K1 — Кометы затмения 1882 года — стало полной неожиданностью для астрономов. 17 мая 1882 г. во время солнечного затмения наблюдатели в Египте заметили яркую полоску света рядом с Солнцем. По случайному стечению обстоятельств затмение совпало по времени с прохождением кометой своего перигелия. Только благодаря этому она и стала известной, поскольку комета является неяркой и при других условиях не видна на фоне Солнца. Иногда комету X/1882 K1 еще называют кометой Тевфика, в честь правителя Египта того времени.

^{Рис. 4.20. Великая сентябрьская комета 1882 года [Клейн, 1898]}

Великая сентябрьская комета 1882 года — C/1882 R1 (рис. 4.20) — была открыта независимо сразу несколькими людьми, так как при своем появлении в начале сентября того года, буквально за считанные дни до прохождения перигелия, она была заметна даже без специального оборудования. Комета быстро набирала яркость и вскоре (16–17 сентября) стала видимой при свете дня и даже просвечивала сквозь легкие облака. После прохождения перигелия она оставалась яркой в течение нескольких недель. В октябре ее ядро, похоже, разделилось сначала на два, а потом на 5 фрагментов. Комета С/1882 R1 предположительно является частью кометы X/1106 C1, которую наблюдали Аристотель и Эфор в 371 г. до н. э. Кометы C/1843 D1 и C/1882 R1 были наиболее яркими в XIX в. Немецкий астроном Генрих Крейц в своих работах (1888, 1891, 1901 гг.) показал, что кометы 1843, 1880, 1882 годов являются частями некогда одной большой кометы. Эти кометы стали называть кометами семейства Крейца. В его работах было показано, что комета С/1680 V1 не принадлежит к семейству комет Крейца. В XX в. было открыто еще несколько околосолнечных комет — C/1945 X1 (комета дю Туа), C/1963 R1 (комета Перейры), C/1965 S1 (комета Икея — Секи), C/1970 K1 (комета Уайта — Ортиза — Болелли), которые также принадлежат семейству Крейца.

До недавнего времени была возможна ситуация, когда даже яркая комета Крейца могла пройти возле Солнца незамеченной, если ее перигелий приходился на промежуток с мая по август. В это время года для наблюдателя с Земли Солнце будет закрывать почти всю траекторию кометы, и та может быть видимой только близко от Солнца и только при условии, что будет очень яркой. После 1970 г. яркие кометы Крейца более не появлялись. Однако в течение 1980-х годов посредством двух спутников, исследующих Солнце, были неожиданно открыты несколько новых членов семейства: 10 из них открыты спутником P78–1 (Solwind) в 1979–1984 гг., еще 10 — спутником SMM (Solar Maximum Mission) в 1987–1989 гг.

4.6.1. SOHO-кометы. С запуском солнечной обсерватории SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) 2 декабря 1995 г. стало возможно проводить постоянные наблюдения околосолнечного пространства. С 1996 г. телескоп находится на околосолнечной орбите в точке Лагранжа L1 и постоянно ведет мониторинг процессов, происходящих на Солнце. Он круглосуточно делает снимки Солнца, и эти снимки позволяют следить за солнечными пятнами и регистрировать выбросы вещества с поверхности Солнца. В поле зрения камер SOHO попадает не только атмосфера Солнца, но и его окрестности, в частности кометы, огибающие Солнце или сгорающие в его атмосфере. Поэтому, хотя телескоп SOHO не был предназначен для поиска комет, он используется и для этих целей (см. рис. 4.21 на вклейке).

Внезатменный коронограф LASCO, установленный на борту солнечной обсерватории SOHO, позволил ученым регулярно получать изображения областей небесной сферы, труднодоступных для наблюдений с Земли из-за их близости к Солнцу. Оказалось, что в непосредственной близости от Солнца появляется неожиданно много комет.

^{Рис. 4.22. Орбиты комет семейства Марсдена (проекция на плоскость эклиптики) [Терентьева, Барабанов, 2008]}

В открытии комет может участвовать каждый. Поиск SOHO-комет на снимках, регулярно и оперативно выкладываемых в Интернете на сайте http://soho.nascom.nasa.gov/, стал любимым занятием многочисленных астрономов-любителей. Пятисотая комета была открыта в Интернете 14 августа 2002 г. любителем астрономии из Германии Райнером Крахтом (Rainer Kracht). 1000-я (а также 999-я) комета была обнаружена итальянским любителем астрономии, учителем Тони Скармато (Toni Scarmato) 5 августа 2005 г. Многие из астрономов-любителей, специализирующихся на поиске комет в Интернете, демонстрируют высокую результативность. Так, 10 октября 2006 г. житель Китая Бо Чжу (Bo Zhou) «открыл» в Интернете свою 30-ю комету, ставшую одновременно 1200-й SOHO-кометой. Юбилейная пятисотая SOHO-комета, открытая Райнером Крахтом, стала его 63-й «личной» кометой. 25 июня 2008 г. с помощью полученных солнечной обсерваторией SOHO данных была открыта «юбилейная», полуторатысячная комета. Согласно сегодняшним оценкам, примерно 85 % всех комет, обнаруженных SOHO, относятся к так называемой группе Крейца и представляют собой результат фрагментации гигантской кометы, разрушившейся, вероятно, много столетий назад (см. раздел 4.6.3). В перигелии эти кометы приближаются к Солнцу на расстояние 1,5 млн км — это в сто раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца и составляет примерно диаметр самого Солнца.

4.6.2. Семейства околосолнечных комет. На сегодняшний день все околосолнечные кометы можно разделить на 4 большие группы в зависимости от их орбитальных параметров: кометы семейства Крейца (самая многочисленная группа), семейства Марсдена, семейства Крахта, семейства Мейера. Параметры семейств представлены в табл. 4.5; на рис. 4.22 для примера показаны орбиты семейства Марсдена.

Таблица 4.5. Параметры семейств околосолнечных комет [Knight, 2008]

^{Примечание. Приведены параметры средних орбит для каждой из групп: q — перигелийное расстояние, e — эксцентриситет, ? — аргумент перигелия, ? — долгота восходящего узла, i — наклонение орбиты.}

4.6.3. Происхождение околосолнечных комет. В своих работах Марсден [Marsden, 1989] обобщил сведения об околосолнечных кометах и попытался найти прародительницу этих комет. Он предположил, что почти все кометы, «царапающие Солнце», образовались от одной большой кометы, которая распадалась при каждом приближении к Солнцу. Это предположение в какой-то степени подтверждается наблюдениями кометы Икея — Секи в 1956 г. Японские астрономы, используя коронограф при наблюдениях, увидели, как комета Икея — Секи перед прохождением своего перигелия разделилась на 3 части. Все кометы, которые исследовал Марсден, имели схожие параметры орбиты (наклонение –144°, долгота перигелия 280–282°). Марсден обнаружил, что кометы можно разделить на 2 группы со схожими орбитальными параметрами, и объяснил это явление тем, что группы образовались в различные моменты времени, а общим телом могла быть комета, которую наблюдали Аристотель и Эфор в 371 г. до н. э. Из исследований Марсдена выпадает комета 1680 года, которая не может быть отнесена ни к одной из групп. Либо она образовалась задолго до распада кометы-прародительницы, либо она вообще не связана с этой «первокометой». Как видно из табл. 4.5, есть еще 59 комет, которые пока не отнесены ни к одной группе.

4.6.4. Связь SOHO-комет с метеорными роями с малым перигелийным расстоянием. В проблеме происхождения метеорных роев с малым перигелийным расстоянием наши знания остаются фрагментарными. В особенности это касается метеорных роев на орбитах небольших размеров (типа Ариетид и Геминид). Лебединец предложил и математически обосновал механизм образования короткопериодических метеорных роев такого типа [Лебединец, 1985]. Он показал, что кометные орбиты больших размеров могут трансформироваться в орбиты малых размеров метеорного типа в процессе испарения ледяных ядер комет под действием реактивного торможения. Альтернативный механизм образования метеорных орбит малого размера рассматривался на основе тесных сближений с внутренними планетами [Terent’eva and Bayuk, 1991; Andreev et al., 1990]. Источником дополнительных сведений в решении этой проблемы могут быть открытые в последнее время SOHO-кометы.

Таблица 4.6. Ассоциации метеорных роев с SOHO-кометами

^{Примечание. Теоретический кометный радиант дан для сближения кометной орбиты с земной при Все угловые величины для кометы даны на эпоху 2000,0, для метеорного роя — на эпоху 1950,0.}

Среди более чем четырехсот метеорных и болидных роев (по оптическим и телевизионным наблюдениям) оказалось всего 20 роев с перигелийным расстоянием q 6 0,26 а.е. Исследование, проведенное в ИНАСАН [Терентьева, Барабанов, 2008], показало, что из 20 роев связь с SOHO-кометами могут иметь 2 метеорных роя: Скорпиониды и ?-Виргиниды (табл. 4.6). С кометой C/SOHO (2001 D1), возможно, связан метеорный поток Скорпиониды [Терентьева, 1963; 1966] с большой площадью радиации, действующий с 1 по 19 мая (максимум активности 12 мая) (табл. 4.6). С этой же кометой может быть связан и АСЗ 2005 HC4, чья кометная активность пока не обнаружена, но элементы его орбиты и теоретический радиант близки к элементам орбиты и теоретическому радианту кометы C/SOHO (2001 D1). Комета имеет аппульс (точка на орбите кометы, ближайшая к орбите планеты) с орбитой Земли 26 марта в районе восходящего узла орбиты при расстоянии 0,0577 а.е., а при расстоянии 0,210 а.е. 8 мая (второе сближение орбит) теоретический кометный радиант сходен с радиантом потока Скорпиониды, в котором регистрируется много ярких метеоров и болидов. Для обоих моментов сближения кометной орбиты с земной по радиолокационным наблюдениям в Могадишо, Гарварде, Харькове, Обнинске и Аделаиде в общей сложности было выявлено 155 орбит метеорных тел, связанных с кометой C/SOHO (2001 D1). Два больших роя метеорных тел встречают Землю с 21 по 29 марта и с 3 по 21 мая. На рис. 4.23 представлено распределение радиантов майских радиометеоров. Скорее всего, мы имеем дело с достаточно широким (более 0,2 а.е.) роем метеорных тел, действующим непрерывно в течение двух месяцев.

^{Рис. 4.23. Распределение радиантов майских радиометеоров, связанных с кометой C/SOHO (2001 D1) (QQ? — эклиптика) [Терентьева, Барабанов, 2008]}

^{Рис. 4.24. Распределение радиантов радиометеоров, связанных с семейством Марсдена (QQ? — эклиптика) [Терентьева, Барабанов, 2008]}

Таким образом, короткопериодические метеорные рои могут образовываться на почти параболических кометных орбитах с малым перигелийным расстоянием q. Уменьшение размеров орбиты, даже от почти параболической до орбиты столь малых размеров, что ее афелийное расстояние оказывается около 2 а.е. (а возможно, и меньше), происходит при очень умеренном торможении частиц при выбросе из ядра кометы. Кроме того, в ИНАСАН были обнаружены обширные рои метеорных тел, связанные также с семействами SOHO-комет, а не только с отдельными SOHO-кометами.

По радиолокационным наблюдениям (в Аделаиде, Гарварде и Обнинске) [Lindblad, 1991] была найдена 191 орбита метеорных тел, связанных с кометным семейством Марсдена. Рисунок 4.24 иллюстрирует распределение радиантов этих радиометеоров. Весь рой мелких метеорных тел, порождающий сумеречный поток метеоров, встречает Землю в течение 20 дней, с 2 по 22 июня.

Следующая глава >

fis.wikireading.ru

Солнечная система. Кометы. Тревожащие Солнце

q, а.е.	incl., о	node, о	peri., о
0.0361 	72.61 	72.53 	57.34

q, а.е.	incl., о	node, о	peri., о
0.0480 	26.80 	81.46 	23.24 

q, а.е.	incl., о	node, о	peri., о
0.0470 	13.39	47.03	54.54

www.astro.websib.ru

Кометы — смертники во Вселенной

Одними из самых удивительных небесных тел, безусловно, являются кометы. Наши предки их появление на небе считали знамением и ожидали скорого наступления войны или мора. Сегодня кометы перестали пугать людей, наоборот, астрономы, как профессионалы, так и любители, превратились в «охотников за кометами». Ясно, что многие из них просто хотят прославиться подобным способом. Ведь кометы солнечной системы иногда получают имя своего первооткрывателя. В любом случае, его имя помещается в циркулярах Международного астрономического союза (MAC), координирующего астрономические и астрофизические исследования в мире и на страницах MAC в Интернете.

Кометы — это объекты Солнечной системы, обращающиеся вокруг светила по сильно вытянутым орбитам. Их ядра состоят изо льда и сконденсированных газов, а также крупинок металлов, органических и неорганических соединений. Масса ядра в среднем составляет десять триллионов килограммов, а диаметр — несколько километров.

При приближении к Солнцу ядро кометы нагревается, и вещество начинает испаряться с ее поверхности, образуя голову и хвост, которые представляют собой очень эффектное зрелище. Движение комет достаточно сложно, так как на траекторию полета, помимо притяжения Солнца, оказывают сильное влияние и планеты, поскольку путь часто пролегает вблизи них.

Вблизи Солнца из кометных ядер выплескиваются яркие истечения, постепенно заворачивающие в сторону, противоположную Солнцу и образующие хвост, иногда прочерчивающий весь небосвод и видимый даже в дневное время. Частички хвоста очень малы, размер их составляет около одной десятой микрона, и находятся они под давлением солнечного света. Последний толкает частички, поэтому хвосты и направлены всегда в сторону от Солнца.

Кометные хвосты могут иметь различную структуру. Иногда это очень длинная узкая прямая полоса, иногда пучок лучей или струй, в некоторых случаях они короткие и широкие, изогнутые. По составу хвосты — это пыль, газы и плазма, формирующие сложные образования, похожие на облака, спирали, вихри и тому подобное. Иногда у кометы бывает несколько хвостов.

Головы комет также весьма эффектны, в них наблюдаются сложные геометрические фигуры, придающие небесной страннице экзотический вид. Многие видимые причудливые образования в головах и хвостах до сих пор ждут объяснения.

Интересна комета Морхауза, открытая в 1908 году. Временами в голове этого небесного тела появляется яркая точка, которая постепенно растягивается в дугу. Концы последней образуют своего рода «усики», огибающие голову и уходящие в причудливый и своеобразный хвост.

После того, как комета проходит точку своей траектории, расположенную ближе всего к Солнцу, ее яркость падает, структуры в голове и хвосте становятся неразличимы, хвост уменьшается и совсем пропадает. Погревшись на солнышке, комета летит все дальше на периферию нашей звездной системы. Но она обязательно вернется с неизбежностью маятника и, если не нынешние, то будущие поколения астрономов снова увидят странницу вблизи Солнца.

Многие профессионалы и любители посвятили свою жизнь исследованию комет. Открытие новых комет — очень азартное дело, такое же увлекательное, как поиск кладов. Среди первооткрывателей есть свои рекордсмены. Так, французский астроном Ж. Понс с 1801 года по 1827 год открыл 33 кометы. Наш современник, британский астроном-любитель из Великобритании Майкл Оутес, за свою жизнь открыл 50 небесных странниц.

Интересно, что абсолютное большинство новых комет открывают именно любители, а не профессиональные астрономы.

Каковы же способы обнаружения комет? При своем первом появлении на небе данные небесные объекты выглядят так же, как звезды. Но последние удалены от Земли на огромные расстояния, поэтому кажутся неподвижными. Кометы же довольно быстро перемещаются относительно звезд. Знаменитую комету Галлея открыл в Германии М. Вольф, фотографируя определенный участок неба. Он заметил, что светящееся пятнышко на снимках, сделанных последовательно, смещается относительно окружающих звезд. Примерно так «охотники за кометами» и делают свои открытия — фотографируя и изучая снимки участков неба, сделанные в разное время. Один из способов обнаружения — изучение окрестностей Солнца.

Кометы, которые приближаются к нашей звезде слишком близко, называются царапающими. Исследования показывают, что вещество в них очень сильно нагрето. Один из первых таких объектов обнаружили еще в 371 году до н.э. Аристотель и Эфорус Знаменитая комета 1680 года, которую изучали Э. Галлей и И. Ньютон являлась царапающей. Царапающие кометы — это смертники. Разъяренному Солнцу не нравится, когда его «царапают», и оно убивает смельчаков. До сих пор неясно, как это происходит — падают ли кометы на Солнце или просто испаряются. Некоторым, правда, удается «выжить». Так, в 1965 году комета Икейя-Секи прошла вблизи Солнца на расстоянии, меньшем, чем два его радиуса, и распалась на три части. Одна исчезла, а две другие продолжают вращаться в Солнечной системе, по расчетам астрономов, с периодами обращения около 880 и 1056 лет, соответственно. Большинство царапающих комет принадлежит семейству Крейца. Генрих Крейц — немецкий ученый, предположивший еще в конце XIX века, что царапающие кометы когда-то составляли одно небесное тело, распавшееся при приближении к Солнцу на несколько кусков. Тело имело радиус порядка ста двадцати километров и период обращения, равный тысяче лет. Десять тысяч лет назад этот объект распался на две части, продолжавшие вращаться вокруг Солнца. Их орбиты также проходили в опасной близости от светила, и в 371 году первый кусок развалился на несколько частей. Со вторым это произошло в 1106 году, когда образовалась комета Икейя-Секи.

Не все царапающие кометы принадлежат семейству Крей-ца, в частности, комета 1996 года Хиакутаке прилетела из дальних окрестностей Солнечной системы. В 1996 году началась новая эпоха в изучении царапающих комет: на орбиту был выведен спутник SOHO, принадлежащий NASA, для изучения окрестностей Солнца. На спутнике находится 12 различных приборов, посылающих на Землю каждый день до 120 изображений Солнца. Камеры спутника способны фотографировать пространство на расстоянии до 32 солнечных радиусов. В то же время можно изучать «танец протуберанцев» почти на краю солнечного диска. SOHO позволил не только сделать прорыв в изучении многих явлений на Солнце, но и резко увеличить количество вновь открытых царапающих комет.

Поразительно, что до 1979 года было открыто только десять комет этого типа. В 1996 году с помощью спутника обнаружены 16 «комет-смертников», а в 1999 году — уже 50. Такие результаты наводят на мысль, что царапающие кометы — совсем не редкое явление, и их число гораздо больше того, какое считалось истинным первоначально. С помощью SOHO и других, еще более современных спутников, снабженных сложной аппаратурой, астрономы смогут открыть сотни новых комет. Их изучение поможет понять, как образовалась Солнечная система, планета Земля и, в конечном итоге, ответить на сакраментальный вопрос современной науки — как и почему появилась жизнь.

Смотрите также:

space-my.ru

Комета — это, что такое, какие, определение, значение, доклад, реферат, конспект, сообщение, вики — WikiWhat

По современным представлениям в наиболее отдалён­ных областях Солнечной системы, на расстояниях порядка 100 000 а. е., движется огромное число небольших тел, пред­ставляющих собой комки слипшихся пылинок, окутанных во­дородным, водяным и углеводородным снегом. Совокупность этих тел получила название «облако комет», или облако Оорта.

Образовалось оно одновременно с Солнечной системой около 5 млрд лет назад, т. е. в кометах сохранилось то вещество, из которого форми­ровались планеты. Поэтому изучать кометы очень важно. От­дельные тела движутся в облаке с очень малыми относитель­ными скоростями (доли метра в секунду). Случайные столк­новения могут привести к уплотнению тел, их слипанию или разрушению.

Образование комет

В результате весьма длительных процессов большинство тел облака приобретает размеры в несколько, возможно в несколь­ко десятков, километров. Под действием ионизирующего излу­чения и космических лучей (которые представляют собой по­токи элементарных частиц большой энергии) в «снеге» идут сложные химические реакции, и за миллиарды лет в нем воз­никают сложные химические соединения. Эти тела в дальней­шем становятся твёрдыми ядрами комет.

Периодически в результате случайных столкновений или возмущений от ближайших звёзд тело из облака комет может быть вброшено в центральные области Солнечной системы. Ес­ли при этом произойдёт сближение с одной из планет-гиган­тов, то возможен (и иногда осуществляется) случай, когда это тело перейдёт на орбиту, проходящую в непосредственной бли­зости к Солнцу.

Строение кометы

В комете различают голову — светящуюся туманную оболочку с увеличением яркости к центру, где обычно наблюдается бо­лее яркое ядро, и протяжённый хвост, всегда направленный от Солнца.

Хвост кометы

На расстоянии, примерно равном расстоянию от Солнца до Юпитера, поверхность твёрдого ядра кометы нагревается на­столько, что начинается испарение замёрзших газов. По мере приближения к Солнцу испарение усиливается и образуется светящееся газовое облако. Под действием давления света и солнечного ветра газы начинают двигаться от Солнца и у ко­меты появляется хвост, также направленный от Солнца. По­сле прохождения ближайшей к Солнцу точки орбиты темпе­ратура на поверхности твёрдого ядра падает, испарение умень­шается и постепенно хвост исчезает (рис. 56). Материал с сайта http://wikiwhat.ru

При приближении к Солнцу испаряются только легкоплавкие компоненты. Силикат­ные и железные пылинки остаются, и на поверхности появ­ляется пылевая корка, хорошо защищающая внутренние об­ласти ядра от чрезмерного нагрева.

Гибель (распад) кометы

Как хорошо видно у пе­риодических комет, количество газа, испаряемого кометой, уменьшается с каждым прохождением вблизи Солнца. Проч­ность ядра уменьшается, и комета разрушается.

Распад коме­ты непосредственно наблюдался у кометы Биэлы (1848). Че­рез несколько лет после окончательного разрушения кометы Земля пересекла её орбиту. В эти дни наблюдался исключи­тельной силы «метеорный дождь». В минуту появлялось более 1000 метеоров; наблюдатели рассказывали, что в Бер­лине в это время стало настолько светло, что можно было читать.

Картинки (фото, рисунки)

• Рис. 56. Изменение хвоста кометы во время движения по орбите

• Комета Хэйла-Боппа

• Комета Хиякутаки

• Ядро кометы Галлея

• Доклад по географии 5 класс на тему кометы

• Короткое сообщение о комете

• Сообщения о кометах 5 класс

• Краткое сообщение о комете метеорите 5 класс

• Сообщение на тему каметы для 2 класса

• Опишите строение кометы.

• Почему кометный хвост всегда направлен от Солнца?

• Период обращения кометы Галлея 76 лет. Минимальное расстояние от Солнца 0,5 а. е. Определите её максимальное расстояние от Солнца. (Ответ: 18 а.е.)

wikiwhat.ru

📌 Околосолнечные кометы Крейца — это… 🎓 Что такое Околосолнечные кометы Крейца?

Околосолнечные кометы Кре́йца (англ. Kreutz Sungrazers) — семейство околосолнечных комет, названное в честь астронома Генриха Крейца, который впервые показал их взаимосвязь^[1]. Считается, что все они являются частями одной большой кометы, которая разрушилась несколько столетий назад.

Некоторые из них стали Большими кометами, иногда даже видимыми днём около Солнца. Последняя из таких, появившаяся в 1965 году комета Икея — Секи, вероятно, стала одной из ярчайших комет последнего тысячелетия. Есть большая вероятность того, что в ближайшие десятилетия будут открыты новые яркие члены этого семейства^[2].

Первые кометы семейства были открыты невооружённым глазом. С момента запуска спутника SOHO в 1995 году обнаружены несколько сотен более мелких членов семейства, некоторые из которых достигают всего нескольких метров в диаметре. Все они полностью разрушились при приближении к Солнцу.^[2] Снимки спутника SOHO доступны через Интернет, и кометы на них открываются в основном астрономами-любителями^[2].

Открытия и исторические наблюдения

Первой обнаруженной кометой, орбита которой проходила чрезвычайно близко к Солнцу, была Большая комета 1680 года. Она пролетела на расстоянии всего 200 000 км (0,0013 а. е.) от поверхности Солнца, что равно примерно половине расстояния от Земли до Луны^[3]. Таким образом, она стала первой из известных околосолнечных комет. Её перигелийное расстояние (т. е. от центра Солнца, а не от поверхности) составило всего 1,3 солнечных радиуса. Для гипотетического наблюдателя, находящегося на поверхности кометы, Солнце бы занимало на небе угол в 80°, было бы в 27 000 раз больше и ярче, чем на Земле, отдавая 37 мегаватт тепла на квадратный метр поверхности кометы.

Астрономы того времени, включая Эдмунда Галлея, предположили, что это было возвращение кометы, наблюдавшейся в 1106 году также близко к Солнцу.^[3] 163 года спустя, в 1843 году, появилась ещё одна комета, прошедшая вблизи от Солнца. И хотя расчёты орбиты кометы показали, что её период составлял несколько столетий, некоторые астрономы задумались, не было ли это возвращением кометы 1680 года^[3]. Яркая космическая странница в 1880 году имела почти ту же орбиту, что комета 1843 года, как и последующая, Большая сентябрьская комета 1882 года. Было предложено объяснение, что, возможно, это была одна и та же комета, но её период обращения каким-то образом сокращался при каждом прохождении перигелия, возможно, из-за трения о какое-то окружающее Солнце вещество^[3].

Была высказана и другая гипотеза: все эти кометы были фрагментами одной древней околосолнечной кометы^[1]. Это предположение прозвучало в 1880 году, и оно стало особенно правдоподобным после того, как Большая комета 1882 года распалась на несколько частей. В 1888 году Генрих Крейц опубликовал работу^[4], в которой показал, что яркие кометы 1843, 1880 и 1882 годов, по всей видимости, являются фрагментами одной давно разрушившейся гигантской кометы^[1]. Было также доказано, что комета 1680 года не имеет к ним отношения.

После появления следующей кометы семейства в 1887 году не было замечено ни одной до 1945 года^[5]. Два члена семейства появились в 1960-х годах: это кометы Перейры (1963) и Икея — Секи. Последняя достигла максимума яркости в 1965 и после своего перигелия распалась на три части^[2]. Появление этих комет практически одна за другой вызвало новый интерес к изучению динамики комет Крейца^[5].

Знаменитые кометы семейства

Самые яркие кометы семейства Крейца были видны невооружённым глазом даже в светлое время суток. Три наиболее впечатляющие — это Большие кометы 1843, 1882 и 1965 годов (последняя носит имя «Икея — Секи»). Ещё одним знаменитым членом семейства стала комета затмения 1882 года^[1].

Большая комета 1843 года

Большая комета 1843 была впервые замечена в начале февраля — более чем за три недели до своего перигелия. К 27 февраля её легко можно было увидеть в светлое время суток, и наблюдатели отмечали хвост длиной 2—3°, направленный от Солнца, пока он не перестал быть виден в его сиянии. После перигелия она стала видна утром, а её хвост значительно увеличился: его угловой размер достигал 50°, а физическая длина составляла 300 млн км. Это был самый длинный зарегистрированный хвост до появления кометы Хякутакэ в 1997 году, хвост которой оказался почти в два раза длиннее — 570 млн км, или 3,8 а. е.

Комета оставалась очень заметной в начале марта, а к началу апреля её яркость вышла за пределы видимости невооружённым глазом. Последнее наблюдение датируется 20 апреля. Несомненно, комета произвела серьёзное впечатление на людей, вселяя в некоторых страх о неотвратимости Судного дня.

Комета затмения 1882 года

Группа людей, наблюдавших солнечное затмение летом 1882 года в Египте, была очень удивлена, когда при наступлении полной фазы рядом с Солнцем стала заметна яркая полоска света. По интересному стечению обстоятельств, затмение совпало по времени с прохождением перигелия одной из комет Крейца. Только благодаря этому она и стала известной, из-за низкой яркости кометы она больше не наблюдалась. Фотографии затмения показывают, что в течение 1 мин 50 сек, которые длилось затмение, комета заметно перемещалась, так что её скорость составила почти 500 км/с. Эту комету иногда называют кометой Тевфика, в честь Тевфика, хедива Египта того времени^[3].

Большая сентябрьская комета 1882 года

Большая комета 1882 года была независимо открыта сразу несколькими людьми, так как при появлении в начале сентября того года, буквально за считанные дни до перигелия, она была легко заметна даже без специального оборудования. Комета быстро набирала яркость и вскоре (16—17 сентября) стала видимой при свете дня и даже просвечивала сквозь лёгкие облака.

После прохождения перигелия она была яркой ещё в течение нескольких недель. В октябре её ядро, похоже, разделилось сначала на два, а потом на четыре фрагмента. Некоторые наблюдатели также сообщали, что видели расплывчатые пятна света в нескольких градусах в стороне от ядра. Возвращение фрагментов ядра ожидается примерно через 670—960 лет после распада ядра, причём их разброс был таким, что промежуток между возвращениями составит примерно столетие.

Комета Икея — Секи

Комета Икея — Секи — последняя из наиболее ярких околосолнечных комет Крейца. Была независимо открыта двумя японскими астрономами-любителями 18 сентября 1965 года, с промежутком в 15 минут, и сразу же была отнесена к этому семейству.^[3] По мере приближения к Солнцу в следующие 4 недели её яркость быстро увеличивалась и 15 октября достигла звёздной величины 2^m. Комета прошла перигелий 21 октября, и люди во всём мире могли её видеть в дневное время.^[3] Её максимальная яркость по разным оценкам составляла от −10 до −17^m, что превышало яркость полной Луны и любой из комет, наблюдавшихся после 1106 года.

Японские астрономы, используя коронограф, зарегистрировали, что за 30 минут до своего перигелия комета разделилась на 3 части. Когда комета вновь показалась в утреннем небе в начале ноября, два ядра были ясно видны, относительно третьего были сомнения. В течение ноября у кометы развился заметный хвост длиной 25°. Последний раз комета наблюдалась в январе 1966 года^[6].

Список комет Крейца, открытых с Земли

За последние 200 лет десять комет семейства стали достаточно яркими, и были открыты с Земли^[7]:

• C/1843 D1 (Большая мартовская комета)
• C/1880 C1 (Большая южная комета)
• X/1882 K1 (Комета затмения)
• C/1882 R1 (Большая сентябрьская комета)
• C/1887 B1 (Большая южная комета)
• C/1945 X1 (дю Туа)
• C/1963 R1 (Перейры)
• C/1965 S1 (Икея — Секи)
• C/1970 K1 (Уайта — Ортиса — Болелли)
• C/2011 W3 (Лавджоя)

Динамика семейства: история и эволюция

Первой попыткой описать историю семейства околосолнечных комет и найти его «прародительницу» было исследование, проведённое Брайаном Марсденом^[3][5]. Все известные члены семейства до 1965 года имели почти одинаковое наклонение орбиты (144°) и долготу перигелия (280—282°), — за считанными исключениями, возникшими, скорее всего, из-за несовершенных методов вычисления орбит. В то же время для аргумента перигелия и долготы восходящего узла было зарегистрировано множество разных значений^[5].

Марсден обнаружил, что кометы семейства можно разделить на две группы с немного различающимися друг от друга параметрами орбит. Это говорило о том, что кометы образовывались в несколько этапов — прохождений около Солнца^[3]. Изучая орбиты кометы Икея — Секи и кометы 1882 года, Марсден выявил, что расхождение между параметрами их орбит при их предыдущих приближениях к Солнцу были того же порядка, как и расхождения между параметрами орбит частей кометы Икея — Секи после её разрушения^[8]. Это позволило предположить, что обе они были частями одной кометы, разрушившейся при предыдущем прохождении перигелия. Наиболее подходящим кандидатом для родительской кометы стала Большая комета 1106 года: вычисленный период обращения кометы Икея — Секи давал очень близкий к этой дате момент предыдущего сближения с Солнцем. Период кометы 1882 года давал дату перигелия на несколько десятилетий позже, однако это несоответствие укладывалось в пределы погрешности измерения^[3].

Кометы 1843 (Большая комета 1843) и 1963 (комета Перейры) годов казались очень похожи, но когда вычислили их путь вплоть до предыдущего перигелия, между параметрами их орбит осталось достаточно большое расхождение. Это, возможно, означает, что они отделились друг от друга ещё за один оборот до прошлого перигелия^[8]. Обе они, скорее всего, не имеют отношения к комете 1106 года, скорее к какой-то комете, появившейся за 50 лет до неё^[1]. Кометы 1668, 1695, 1880 и 1963 годов также входят в эту подгруппу, называемую Подгруппой I. Её члены, вероятно, разделились в предыдущий или в ещё более ранний перигелий^[1].

В свою очередь, околосолнечные кометы 1689, 1702 и 1945 годов были очень похожи на кометы 1882 и 1965 годов^[3], но их орбиты не были вычислены с достаточной точностью, чтобы можно было сказать, отделились ли они от родительской кометы в 1106 году или же в предыдущее её прохождение, где-то в промежутке между III и V веками до н. э.^[2] Эти кометы были названы Подгруппой II.^[1]Комета Уайта — Ортиса — Болелли 1970 года относится скорее к этой подгруппе, чем к первой^[9]; но, похоже, её отделение от родительской кометы произошло ещё за один оборот до того, как последняя распалась на фрагменты^[1].

Различия между первой и второй подгруппами указывают на происхождение из двух различных родительских комет, которые, в свою очередь, были однажды частями одной кометы-прародительницы и разделились несколькими оборотами ранее^[1]. Одна из возможных кандидаток на роль прародительницы — комета, наблюдавшаяся Аристотелем и Эфором в 371 году до н. э. Эфор отмечал, что он видел, как комета разделилась на две части, однако это спорный факт.^[2] В любом случае, первичная комета должна была быть очень большой, порядка 100 км в поперечнике^[1] (для сравнения, ядро кометы Хейла — Боппа было около 40 км в поперечнике).

Число комет, принадлежащих к первой подгруппе, в четыре раза больше, чем комет второй подгруппы. Скорее всего, исходная комета разделилась на части неодинакового размера^[1]. Орбита кометы 1680 года не подходит под описание орбит комет ни первой, ни второй подгрупп, но возможно, что она связана с кометами Крейца, отделившись от первичной кометы задолго до их образования^[2].

Вероятно, семейство комет Крейца не уникально. Исследования показывают, что для комет с большим наклонением орбиты и перигелийным расстоянием менее 2 а. е. общий эффект гравитационных сил приводит к тому, что такие кометы становятся околосолнечными^[10]. Так, одно исследование выявило, что у кометы Хейла — Боппа есть 15%-й шанс стать околосолнечной^[11].

Современные наблюдения

До недавнего времени была возможна ситуация, когда даже яркая комета Крейца могла пройти возле Солнца незамеченной, если её перигелий приходился на промежуток с мая по август^[1]. В это время года для наблюдателя с Земли Солнце будет закрывать почти всю траекторию кометы, и та может быть видимой только близко от Солнца, и только при условии высокой яркости. Так, лишь случайное совпадение двух астрономических явлений позволило обнаружить Комету затмения в 1882 году^[1].

После 1970 года ярких комет Крейца не было видно. Однако в течение 1980-х годов с помощью двух спутников, исследующих Солнце, были неожиданно открыты несколько новых членов семейства: 10 было открыто спутником P78-1 (SOLWIND) с 1979 по 1984 годы, ещё 10 — спутником SMM (Solar Maximum Mission) в 1987—1989 годы^[12].

А с запуском SOHO в 1995 году стало возможным наблюдать кометы, пролетающие вблизи Солнца, в любое время года. Этот спутник позволяет обозревать участки неба, находящиеся в непосредственной близости от светила^[2]. С помощью него были открыты сотни новых околосолнечных комет, причём ядра некоторых из них составляют лишь несколько метров в поперечнике. Примерно 83 % таких комет, открытых SOHO, относится к семейству Крейца^[13]. Остальные обычно называют «некрейцевскими» или «случайными» околосолнечными кометами. Ни одна комета семейства Крейца, открытая этим спутником, не пережила своего перигелия, окончательно испарившись^[2].

27 ноября 2011 года австралийским астрономом-любителем Терри Лавджоем была открыта яркая комета семейства Крейца. Это открытие стало первым за 40 лет открытием крейцевской кометы с Земли. Комета C/2011 W3 (Лавджоя) прошла перигелий 16 декабря 2011 года, достигнув в максимуме примерно минус четвёртой звёздной величины.

Более 75 % околосолнечных комет были открыты астрономами-любителями на основании снимков SOHO, доступных через Интернет. Причём, некоторые астрономы сделали довольно впечатляющее число открытий: например, Райнер Крахт (Rainer Kracht) из Германии открыл 211 комет, Хуа Су (Hua Su) из Китая — 185, а Майкл Оатс (Michael Oates) из Великобритании — 144 кометы^[14]. По данным на 30 января 2009 года было открыто более 1606 околосолнечных комет Крейца^[15].

Наблюдения с SOHO показывают, что околосолнечные кометы часто появляются парами, с промежутком в несколько часов. Маловероятно, что это совпадение; кроме того, такие пары не могут быть результатом расщепления одной кометы при предшествующем перигелии, так как фрагменты находятся на слишком большом расстоянии друг от друга^[2]. Напротив, всё указывает на то, что они разрушаются вдали от перигелия. Зарегистрировано много случаев, когда комета разрушалась вдали от перигелия; в случае комет Крейца, вероятно, фрагментация начинается при прохождении перигелия и каскадно продолжается в течение полёта по оставшейся части орбиты^[2][10].

Кроме того, по состоянию на 26 июня 2010 года, 24 кометы Крейца было открыто парой космических аппаратов STEREO (2008—2010)^[16].

Физические свойства

О физических характеристиках комет Крейца известно немного. Установлено, что размеры ядер большей части околосолнечных комет чрезвычайно малы. Диаметр ядра даже самых ярких комет, зарегистрированных SOHO, не превышает нескольких десятков метров^[12]. Для сравнения, диаметр Солнца — 1 390 000 000 метров, ядра кометы Хейла — Боппа — 40 000 метров, а кометы 103P/Хартли — около 1500.

Исследований, посвящённым химическому составу комет Крейца, тоже очень мало. Отчасти это объясняется тем, что открытые за последние годы кометы из этого семейства были видны всего несколько минут, после чего навсегда исчезали. Считанные единицы были открыты с Земли и наблюдались на протяжении нескольких дней, однако близость к Солнцу и неблагоприятные погодные условия также не позволили провести их подробный анализ. Из всего семейства Крейца лучшие условия для изучения представились для двух комет: Большой сентябрьской 1882 года^[17] и Икея — Секи в 1965^[18][19], — хотя, с учётом уровня развития астрономической техники, и они не могли быть так хорошо изучены, как, например, ярчайшие кометы последних полутора десятилетий: Хякутакэ (1996), Хейла — Боппа (1997) и Макнота (2007).

При исследовании спектров комет 1882 и 1965 годов были обнаружены следы эмиссии тяжёлых элементов: железа, никеля, натрия, калия, кальция, хрома, кобальта, марганца, меди, ванадия, — что позволило предположить, что в кометах с малым перигелийным расстоянием начинают испаряться не только замёрзшие газы, но и пыль. Учитывая размеры большинства комет Крейца, можно с уверенностью сказать, что они полностью сгорают при проходе возле Солнца^[20].

Атомы испарившихся комет ионизируются и увлекаются за собой солнечным ветром, превращаясь в так называемые захваченные ионы (англ. PUI, pickup ions), которые разносятся по всей Солнечной системе. Предполагается, что довольно большую долю захваченных ионов составляют именно частицы, оставшиеся от сгоревших околосолнечных комет^[21].

Будущее комет Крейца

Кометы Крейца могли бы отчётливо наблюдаться как единое семейство ещё много тысячелетий. Со временем их орбиты будут искажаться из-за гравитационных возмущений, однако, судя по скорости разрушения этих комет, они могут полностью исчезнуть ещё до того, как семейство будет рассеяно гравитацией^[10]. Постоянные открытия множества мелких комет Крейца с помощью спутника SOHO позволяют лучше понять динамику образования семейств комет^[2].

Последней яркой кометой семейства Крейца стала комета Лавджоя в 2011 году. Вероятность появления ещё одной яркой кометы Крейца в ближайшем будущем предсказать невозможно, но учитывая, что за последние 200 лет около 10 комет из этого семейства можно было видеть невооружённым глазом, можно быть уверенным, что рано или поздно на небе появится ещё одна Большая комета Крейца^[9].

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13} Sekanina, Zdenek; Chodas, Paul W. Иерархия фрагментации ярких околосолнечных комет, рождение и эволюция орбит группы Крейца. Модель с двумя суперфрагментами = Fragmentation hierarchy of bright sungrazing comets and the birth and orbital evolution of the kreutz system. I. Two-superfragment model // The Astrophysical Journal. — 2004. — Т. 607. — С. 620—639. — DOI: 10.1086/383466
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12} Sekanina, Zdenek; Chodas, Paul W. Иерархия фрагментации ярких околосолнечных комет, рождение и эволюция орбит группы Крейца. Случай каскадной фрагментации = Fragmentation hierarchy of bright sungrazing comets and the birth and orbital evolution of the kreutz system. II. The Case for Cascading Fragmentation // The Astrophysical Journal. — 2007. — Т. 663. — С. 657—676. — DOI: 10.1086/517490
3. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11} Marsden, B. G. Группа околосолнечных комет = The sungrazing comet group // The Astronomical Journal. — 1967. — Т. 72. — № 9. — С. 1170—1183. — DOI: 10.1086/110396
4. ↑ Kreutz, Heinrich Carl Friedrich. Untersuchungen über das cometensystem 1843 I, 1880 I und 1882 II // Kiel, Druck von C. Schaidt, C. F. Mohr nachfl.. — 1888.
5. ↑ ^{1 2 3 4} Sekanina, Zdenek. Околосолнечные кометы Крейца: предельный случай фрагментации и распада комет? = Kreutz sungrazers: the ultimate case of cometary fragmentation and disintegration? // Публикации Астрономического института Академии наук Республики Чехии. — 2001. — № 89. — С. 78—93.
6. ↑ Hirayama, T.; Moriyama, F. Наблюдения кометы Икея — Секи (1965f) = Observations of Comet Ikeya-Seki (1965f) // Publications of the Astronomical Society of Japan. — 1965. — Т. 17. — С. 433—436.
7. ↑ Gary W. Kronk. Sungrazing Comets. Архивировано из первоисточника 20 августа 2011.
8. ↑ ^{1 2} Marsden, B. G. Группа околосолнечных комет. Издание 2 = The sungrazing comet group. II // The Astronomical Journal. — 1989. — В. 6. — Т. 98. — С. 2306—2321. — DOI: 10.1086/115301
9. ↑ ^{1 2} Sekanina, Zdenek; Chodas, Paul W. Фрагментационное происхождение главных околосолнечных комет: C/1970 K1, C/1880 C1, и C/1843 D1 = Fragmentation Origin of Major Sungrazing Comets C/1970 K1, C/1880 C1, and C/1843 D1 // The Astrophysical Journal. — 2002. — В. 2. — Т. 581. — С. 1389—1398. — DOI: 10.1086/344261
10. ↑ ^{1 2 3} Bailey, M. E.; Chambers, J. E.; Hahn, G. Происхождение околосолнечных комет — частого конечного этапа жизни комет = Origin of sungrazers — A frequent cometary end-state // Astronomy and Astrophysics. — 1992. — Т. 257. — № 1. — С. 315—322.
11. ↑ Bailey, M. E.; Emel’yanenko, V. V.; Hahn, G.; et al. Эволюция орбиты кометы Хейла — Боппа = Oribital evolution of Comet 1995 O1 Hale-Bopp // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 1996. — В. 3. — Т. 281. — С. 916—924.
12. ↑ ^{1 2} The Kreutz group of sungrazing comets. Архивировано из первоисточника 20 августа 2011.
13. ↑ Full list of SOHO and STEREO comets. Архивировано из первоисточника 20 августа 2011., обновление от 19 марта 2009 года (англ.)
14. ↑ Статистика открытий комет SOHO, последнее обновление 4 июля 2008
15. ↑ Сайт, посвящённый околосолнечным кометам
16. ↑ Элементы орбит всех комет SOHO и STEREO
17. ↑ Copeland, R.; Lohse, J. G. Заметка о комете 1882b // Copernicus. — 1882. — Т. 2. — С. 235.
18. ↑ Preston, G. W. Спектр кометы Икея — Секи (1965f) = The Spectrum of Comet Ikeya-Seki (1965f) // Astrophysical Journal. — 1967. — Т. 147. — С. 718—742.
19. ↑ Slaughter, C. D. Эмиссионный спектр кометы Икея — Секи 1965-f в момент перигелия = The Emission Spectrum of Comet Ikeya-Seki 1965-f at Perihelion Passage // Astronomical Journal. — 1969. — Т. 74. — С. 929—943.
20. ↑ Iseli, M.; Kueppers, M.; Benz, W.; Bochsler, P. Sungrazing comets: Properties of nuclei and in-situ detectability of cometary ions at 1 AU. — 2001.
21. ↑ Bzowski, M.; Krolikowska, M. Are the sungrazing comets the inner source of pickup ions and energetic neutral atoms?. — 2004.

Литература

Ссылки

dic.academic.ru

Упавшую на него комету Солнце не заметило

11 мая коронограф обсерватории SOHO зафиксировал довольно яркую комету, которая приблизилась к Солнцу и исчезла, сгорев в его атмосфере. По словам сотрудника Лаборатории рентгеновской астрономии Физического института имени Лебедева (ФИАН) Сергея Богачева и его коллег, это событие не представляет никакой опасности для нашей планеты.

Фото: AP

Как сообщили ученые, данное небесное тело принадлежит к категории так называемых «солнцецарапающих комет», впервые обнаруженных с началом систематических спутниковых наблюдений за нашим светилом, которые начались в 1995 году. Установленный на борту зонда SOHO коронограф позволяет получить информацию об атмосфере, состоянии короны Солнца и солнечном ветре. Кроме того, он регистрирует и приближающиеся к Солнцу кометы. Около 85 процентов их принадлежат к так называемой группе Крейца и предположительно являются частицами одной гигантской кометы, расколовшейся много столетий назад.

Как правило, аппаратура SOHO не реже, чем раз в несколько дней регистрирует подобные объекты, погружающиеся в Солнце или испаряющиеся в его лучах.

Читайте также: Ледяные кометы могут «выключить» Солнце?

Правда, бывают и случаи, когда кометы, приблизившись к светилу, остаются невредимыми. Одна из них — комета 96Р/Махгольца, которая начиная с 1996 года вращается по орбите вокруг Солнца.

С момента начала наблюдений за Солнцем было обнаружено более двух тысяч «солнцецарапающих» комет, представляющих собой обломки космического льда диаметром не более 10 метров. Так, в декабре прошлого года в течение 10 дней Солнце атаковали целых 25 ледяных комет! По словам ученых, это свидетельствовало о том, что к Солнцу приближается какое-то массивное тело. Тут же в прессе и Интернете начали стремительно распространяться слухи о грядущих апокалиптических катаклизмах, связанных с падением на Солнце гигантской кометы… Разумеется, они не подтвердились. Вернее, катаклизмы, конечно, имели место — взять хотя бы землетрясение в Японии, но они были связаны вовсе не с космическими событиями, а с процессами, происходящими в земных недрах.

Вот и после того, как очередная, майская комета «упала» на Солнце, средства массовой информации наводнили сообщения о рекордно сильной магнитной буре, якобы спровоцированной падением. А магнитные бури, как известно, чреваты не только плохим самочувствием для многих людей, но и природными и техногенными катастрофами — взрывами, пожарами, авариями, наводнениями…

Фото: AP

Однако исследователи факт магнитной «супербури» отрицают. Они утверждают, что никакой опасности для Земли объект не представляет, так как он не вызвал на Солнце вспышек, способных привести к магнитным возмущениям.

Сергей Богачев из ФИАНа отметил, что комета лишь кажется массивной из-за газового облака, окружающего ее компактное ядро. На самом деле, по сравнению с Солнцем она «вообще пылинка».

«По этой причине непосредственно та энергия, которую комета при падении на Солнце может ему передать, вряд ли может конвертироваться в какую-то бурю или взрыв», — заявил астрофизик.

По словам Богачева, хотя и существует теория, что кометы действительно могут вызывать вспышки на Солнце, в данном случае об этом говорить нельзя, поскольку комета, скорее всего, сгорела в атмосфере, так и не добравшись до светила. Да и по данным Центра прогнозирования космической погоды американского Агентства по атмосферным и океаническим исследованиям (NOAA), в земной магнитосфере не наблюдается никаких признаков предстоящих возмущений. Так что «магнитный Апокалипсис» отменяется.

Кометы вблизи Солнца — дело вполне обычное и, в сущности, представляют интерес только для специалистов, практически никак не влияя на жизнь простых обывателей. По крайней мере, это касается комет небольшого размера, которые наблюдают близ Солнца чаще всего. Чтобы причинить вред Земле (хотя бы относительный), эти небесные тела должны быть воистину гигантами!

Читайте также: К нам зачастили астероиды. К чему бы?

«Сейчас я точно могу сказать, что никакой вспышки на Солнце при падении этой кометы не было… Раз комета не вызвала вспышку, по-видимому, можно говорить, что и бури никакой от нее не будет. Это действительно редкое событие, но именно для Земли оно не будет представлять угрозы», — считает Сергей Богачев.

Читайте самое интересное в рубрике «Наука и техника»

www.pravda.ru