Состав кометы – Астрономы определили химический состав кометы Чурюмова-Герасименко

Астрономы определили химический состав кометы Чурюмова-Герасименко

Большая международная команда учёных определила химический состав образцов кометного вещества, собранных зондом «Розетта» за два года, проведённых на орбите кометы Чурюмова-Герасименко (также она обозначается 67P).

Оказалось, что на 45% это органика, и в основном сложная. Остальные 55% составляют минералы. Анализ подтвердил, что комета сохранила в первозданном виде вещество, оставшееся со времён ранней Солнечной системы. Научная статья с результатами исследования опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

В 2014 году «Розетта» стала первым космическим аппаратом в истории человечества, вышедшим на орбиту кометы. Отправив модуль «Филы» на посадку, она занялась изучением небесного тела на расстоянии. Благо, чтобы «потрогать» кометное вещество, необязательно покидать орбиту.

В составе комет много воды и других веществ, которые легко испаряются. Пока космическая странница бороздит холодные окраины Солнечной системы, они остаются в твёрдом состоянии. По мере приближения к Солнцу эти вещества испаряются и образуют поток газов, который составляет «голову» кометы (кому, как говорят специалисты) и её красивый хвост. Этот газовый шлейф увлекает за собой и крупицы твёрдого вещества. Вот их-то и отлавливал зонд.

Слева поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. Справа собранные образцы вещества.

«Розетта» не возвращалась на Землю. Химический анализ кометного вещества производился прямо на борту аппарата, а данные передавались специалистам.

Всего зонд собрал более 35 тысяч твёрдых частиц кометного вещества. Наименьшая из них имела размер около 0,01 миллиметра, а самая большая – около одного миллиметра. В статье описан химический анализ 30 фрагментов разного размера, собранных на разных этапах миссии.

Сначала отобранные крупинки изучались с помощью микроскопа. Потом их бомбардировали атомами индия, а масс-спектрометр регистрировал поток ионов, который исторгало вещество в ответ на такое воздействие.

Оказалось, что химический состав всех изученных фрагментов очень схож. Около 45% исследованного твёрдого вещества оказалось органическим. «Таким образом, комета «Розетты» принадлежит к самым богатым углеродом телам, которые мы знаем в Солнечной системе», – цитирует пресс-релиз соавтора статьи доктора Оливера Штенцеля (Oliver Stenzel). Причём речь идёт в основном о довольно крупных и сложных молекулах, что заставляет снова вспомнить о гипотезе космического происхождения «строительных блоков» жизни.

Остальные 55% пришлись на минералы, главным образом силикаты. Интересно, что они оказались практически не гидратированы, то есть они не содержат в своём составе воду. Разумеется, 67P, как и любая комета, во многом состоит из воды. Но космический холод помешал этой воде войти в состав минералов.

Элементный состав исследованных образцов.

Отсутствие гидратации специалисты считают признаком того, что вещество кометы сохранилось со времён юности Солнечной системы в почти неизменном виде. Есть и другое свидетельство этому: по соотношению содержания некоторых элементов (например, углерода и кремния) комета очень близка к Солнцу. Астрономы полагают, что такая картина типична для ранней Солнечной системы. Это потом её бурная история изменила «химическую карту» окрестностей нашей звезды.

Добавим, что «Розетта» не была первым космическим аппаратом, который «отловил» частицы кометного вещества. Ещё в 1986 году это сделал зонд «Джотто» (Giotto). А капсула с образцами, собранными миссей Stardust, в 2006 году даже вернулась на Землю. Но, в отличие от этих аппаратов, сделавших «мгновенный снимок» состояния кометы, «Розетта» собирала данные два года. Поэтому можно было отследить, меняется ли в них что-нибудь со временем.

Более подробно о миссии «Розетта» и севшем на комету модуле «Филы» можно узнать из материалов, собранных в специальной теме проекта «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru).

nauka.vesti.ru

Состав кометы | | WNS

Комета имеет единственную твердую часть, которая, имеет большой процент веса от общего веса небесного тела – это маленькое ядро. Ядро у кометы является основной причиной проявления различных кометных явлений. И его до сих пор нет возможности более подробно изучить под телескопом, так как, свет, который обрамляет саму комету, не позволяет этого сделать. Конечно, можно при максимальных увеличениях телескопа рассмотреть более подробно поверхность ядра, но это все равно не дает полноценную картину происходящего.
Центр свечения кометы, которое можно увидеть в атмосфере на фотографиях и невооруженным глазом, носит это явление название фотометрическое ядро. Существует мнение, что в центре ядра находится центр масс. Но, как наглядно показал советский астроном Мохнач Д.О., что там, где находится наиболее яркая часть фотометрического ядра кометы, не может быть центром массы. Эта гипотеза носит название эффекта Мохнача.
Кома – это атмосфера, которая окружает фотометрическое ядро и состоит из тумана. Кома вместе с ядром образовывают голову кометы, состоящую из газовой оболочки, которая возникает в процессе нагревания ядра при движении по траектории к Солнцу.
Вдалеке от Солнца сама голова кометы создает впечатление симметричного объекта, но чем ближе она приближается к Солнцу, тем больше она становится овальной, и удлиняется еще более. И в противоположную сторону от Солнца из кометы начинает вырастать хвост, который состоит из пыли и газа, которые входят в состав головы кометы.
Ядро кометы – это основная часть кометы. До сих пор точно установленных фактов и доказательств о том, из чего состоит ядро кометы – нет. Французский астроном Пьер Симон Лаплас выдвинул гипотезу о том, что ядро кометы – это твердое тело, которое состоит из таких испаряющих веществ как снег и лед, которые быстро превращаются в газ в результате влияния тепла Солнца. В последнее время данная гипотеза была существенно дополнена новыми фактами.
Наиболее популярна среди астрономов, созданная американским астрономом Фредом Лоуренсом Уиплом, модель ядра – это конгломерат из замороженных газов и каменных частиц. В таком ядре кометы слои из ледяных и замороженных газов идут вперемежку со слоями пыли. И по мере того, как сама комета нагревается, газы при испарении тянут за собой и пыль, это позволяет объяснить, почему у кометы есть хвосты и способность у ядер комет выделать газы.
Согласно гипотезе Уипла, кометы, которые могут быть молодого и старого возраста, можно различить по принципу самого диаметра оси совершаемой орбиты. Старые кометы имеют очень маленький период вращения вокруг Солнца, многократно проходящие свой перигелий. А молодые кометы имеют большие полуоси орбит. Старые кометы имеют хорошую защиту для внутренних слоев льда от солнечных лучей, потому что когда лед сверху подтаивает и замерзает, в него забиваются прослойки пыли.
Также модель Уипла объясняет причину отклонения кометы от привычной траектории по причине того, что потоки, которые исходят из ядра кометы, создают такие реактивные силы, что это приводит к ускорению либо к замедлению движения комет.
Точную массу кометы сложно вычислить, но как, тут можно рассуждать о различных вариациях масс комет: от нескольких тонн до нескольких сотен или несколько тысяч миллиардов тонн.
Многие кометы имеют кому, которая состоит из трех частей, которые являются основными: внутренняя кома, видимая кома и ультрафиолетовая кома.

( Пока оценок нет )

webnewsite.ru

СТРОЕНИЕ И СОСТАВ КОМЕТ | Kursak.NET

Комета имеет маленькое ядро, которое является един-
ственной ее твердой частью. Несмотря на техническое разви-
тие, ядро кометы и по сей день телескопическим наблюдениям
недоступно, так как светящаяся материя, непрерывно истека-
ющая из ядра, не позволяет увидеть «сердце» кометы. С помо-
щью больших увеличений сегодня можно только наблюдать
более глубокие светящиеся слои газопылевой оболочки.
Центральное сгушение, видимое в атмосфере кометы визу-
ально или на фотографиях, называется фотометрическим
ядром, в центре которого и находится собственно ядро ко-
меты. Однако, как покачал советский астроном Д. О. Мох-
нач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой облас-

тью фотометрического ядра. Это явление носит название
эффекта Мохнача.
Ядро — основная часть кометы. Во времена Лапласа бы-
товало мнение, что ядро кометы — твердое тело, состоящее из
легко испаряющихся веществ (лед или снег), быстро превра-
щающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Такое
предположение стало классической моделью кометного ядра,
которая в последнее время значительно дополнилась. При-
знанной считается модель ядра, разработанная Уиплом: это
конгломерат из тугоплавких каменистых частиц и заморожен-
ных летучих компонентов (метана, углекислого газа, воды и
др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чере-
дуются с пылевыми слоями, при прогревании газы испаряют-
ся, увлекая за собой облака пыли и образуя таким образом
пылевые хвосты комет.
Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в
атмосфере кометы во время приближения ее к Солнцу. Ту-
манная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, назы-
вается комой. Кома вместе с ядром составляют голову коме-
ты. Но мере приближения кометы к Солнцу в результате про-
гревания ядра происходит плавление и сублимация льда. Раз-
лагающиеся молекулы воды образуют огромное облако атом-
ного водорода и меньшее облако — гидроксила — вокруг ядра
кометы. Ледяная оболочка, окружающая ядро, постепенно
истончается, становится все более рыхлой, покрываясь все
более пористым слоем пыли толщиной в несколько сантимет-
ров, который изолирует более глубокие слои льда, отчего тем-
пература сердцевины ядра остается крайне низкой (около
-150°С). Частицы пыли постепенно отрываются от поверхно-
сти и сносятся потоком газа, выделяющегося при сублимации
льда на границе пористого слоя пыли и загрязненного льда.
Вдали от Солнца голова кометы выглядит симметричной, но
по мере приближения к нему она постепенно становится оваль-

ной, затем удлиняется еще сильнее и в противоположной от
Солнца стороне из нее развивается хвост, состоящий из нейт-
рального газа и пыли. Эллиптическое, ярко светящееся обла-
ко достигает в диаметре до 100 тыс. км.
У большинства комет кома состоит из трех основных
частей, заметно отличающихся своими физическими парамет-
рами:
— внутренняя область, прилегающая к ядру, – молеку-
лярная, химическая и фотохимическая кома;
— видимая кома, или кома радикалов;
— ультрафиолетовая, или атомная кома.
На расстоянии в 1 а. е. от Солнца средний диаметр внут-
ренней комы D1 ~ 104 км. видимой D2 = 10′ — 106 км и ультра-
фиолетовой D3 •* 107 км.
Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные
физико-химические процессы: химические реакции, диссоци-
ация и ионизация нейтральных молекул. В вш;имой коме, со-
стоящей в основном из радикалов (химически активных мо-
лекул CN, ОН, Nh3 и др.), процесс диссоаиа];:ш и возбужде-
ния этих молекул под действием солнечной р^;;иации продол-
жается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.
Кометная атмосфера в свою очередь делится (; :о Л. М. Шуль-
ману) на пристеночный слой, где происходит i; с парение и кон-
денсация частиц на ледяной поверхности; ок )лоядерную об-
ласть, где происходит газодинамическое двю :зиие вещества,
переходную область и область свободно-мол’ кулярного раз-
лета кометных частиц в межпланетное пространство.
По приближении к Солнцу у комет возникает плазмен-
ный или пылевой хвосты. Плазменный хвост составляет го-
лубоватый поток заряженных частиц, направленный почти по
прямой от Солнца, пылевой — желтоватого цвета, состоит из
мельчайших частиц пыли, отбрасываемых от < ометы солнеч-
ным ветром, более крупные частицы пыли (ди .метром больше
1 мкм) сильнее притягиваются гравитационны’ и полем Солн-
ца, поэтому они остаются на траектории кометы и двигаются
по орбите вокруг Солнца, образуя шлейф кохеты. Пылевой
хвост изогнут так, что его вогнутая сторона обращена в сто-
рону предыдущих положений кометы, что ука:.i з>вает на неко-
торое влияние гравитационного поля Солнца
Пылевидные частицы комет, вкрапленные в их ледяную
массу, состоят из железа, силикатов магния, сульфидов и соеди-
нений углерода. В состав ледяной фазы входя! (по Ф. Дель-
семму, в мол. %) Н„О – 73,0; СО2 – 7,3; СО – 4,9; СН2О – 4,4;
HCN – 2,9; Ch4CN – 1,4; N2h5 – 1,8; С2Н2 – 12; Cfl, – 0,7;
CS2 — 1,4. Анализ пылевых частиц показал наличие силикатов
(в инфракрасной области), диаметр которых i оставляет от 1
до 10 мкм.
Согласно Уиплу, у комет, совершивших иэболыдое чис-
ло прохождений через перигелий (называемь > «молодыми»
кометами), поверхностная защитная корка еще не успела об-
разоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому га-
зовыделение протекает интенсивно путем прямого испарения.
В спектре такой кометы преобладает отраженной солнечный
свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от
«молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имею-
щие большие полуоси орбит, так как они, вероятнее всего,
впервые проникают во внутренние области Солнечной систе-
мы. «Старые» кометы — это кометы с коротким периодом
обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой
перигелий. У «старых» комет из-за периодических возвраще-
ний к Солнцу поверхностный лед подтаивает, «загрязняется»,
отчего на поверхности образуется тугоплавки1′ экран, кото-
рый хорошо защищает находящийся под ним лед от воздей-
ствия солнечного света.
По мере приближения кометы к Солнцу лиаметр види-
мой головы день ото дня растет и достигает максимальных
размеров между орбитами Земли и Марса. Кроме того, голо-
вы комет при движении по орбите принимают г> азнообразные
формы: вдали от Солнца они круглые, а по мерс 1риближения
к Солнцу, под воздействием солнечного давлени i, принимают
вид параболы или цепной линии.
С. В. Орлов предложил пять типов кометных голов, учи-
тывающих их форму и внутреннюю структуру:
Современные исследования комет 223
1. Тип Е — кометы с яркими комами, имеющие со сторо-
ны Солнца светящиеся параболические оболочки, фокус ко-
торых лежит в ядре кометы.
2. Тип С – кометы, головы которых в четыре раза слабее
голов типа Е и но внешнему виду напоминают луковицу.
3. Тип N – кометы без комы и оболочки.
4. Тип Q — кометы, имеющие аномальный хвост, высту-
пающий в сторону Солнца.
5. Тип Н — кометы, в голове которых генерируются
равномерно расширяющиеся кольца — галосы с центром в
ядре.
Хвосты комет, как уже говорилось, почти всегда направ-
лены в противоположную от Солнца сторону. Ф. А. Бредихин
на основе разработок Ф. Бесселя вывел более совершенную
механическую теорию кометных хвостов и предложил раз-
бить их на три обособленные группы, в зависимости от вели-
чины отталкивающего ускорения.
Иногда в кометах наблюдаются необычные лучи, выхо-
дящие под различными углами из ядра и образующие в сово-
купности лучистый хвост; галосы, представляющие собой си-
стему расширяющихся концентрических колец; сжимающие-
ся оболочки, то есть появление нескольких оболочек, посто-
янно двигающихся к ядру; облачные образования; омегооб-
разные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях
солнечного ветра, и др. В головах комет наблюдаются нестан-
дартные вспышки яркости, связанные с усилением коротко-
волновой радиации и корпускулярных потоков; разделение
ядер на вторичные фрагменты.

kursak.net

Строение, состав кометы

 Маленькое ядро кометы является единственной её твёрдой частью, в нём сосредоточена почти вся её масса. Поэтому ядро — первопричина всего остального комплекса кометных явлений. Ядра комет до сих пор всё ещё недоступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся газопылевой оболочки, но и то, что останется, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром.

Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, то есть располагается центр масс. Однако, как показал советский астроном Д. О. Мохнач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой областью фотометрического ядра. Это явление носит название эффекта Мохнача.

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы — газовую оболочку, которая образуется в результате прогревания ядра при приближении к Солнцу. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к нему она постепенно становится овальной, затем удлиняется ещё сильнее и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост, состоящий из газа и пыли, входящих в состав головы.

Ядро — самая главная часть кометы. Однако до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Лапласа существовало мнение, что ядро кометы — твёрдое тело, состоящее из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро превращающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Эта классическая ледяная модель кометного ядра была существенно дополнена в последнее время. Наибольшим признанием пользуется разработанная Уиплом модель ядра — конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (метана, углекислого газа, воды и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер к газовыделению.

Согласно Уиплу механизм истечения вещества из ядра объясняется следующим образом. У комет, совершивших небольшое число прохождений через перигелий, — так называемых «молодых» комет — поверхностная защитная корка ещё не успела образоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому газовыделение протекает интенсивно путём прямого испарения. В спектре такой кометы преобладает отражённый солнечный свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от «молодых».

Обычно «молодыми» называются кометы, имеющие большие полуоси орбит, так как предполагается, что они впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. «Старые» кометы — это кометы с коротким периодом обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой перигелий. У «старых» комет на поверхности образуется тугоплавкий экран, так как при повторных возвращениях к Солнцу поверхностный лед, подтаивая, «загрязняется». Этот экран хорошо защищает находящийся под ним лёд от воздействия солнечного света.

Модель Уипла объясняет многие кометные явления: обильное газовыделение из маленьких ядер, причину негравитационных сил, отклоняющих комету от расчётного пути. Потоки, истекающие из ядра, создают реактивные силы, которые и приводят к вековым ускорениям или замедлениям в движении короткопериодических комет.

Существуют также другие модели, отрицающие наличие монолитного ядра: одна представляет ядро как рой снежинок, другая — как скопление каменно-ледяных глыб, третья говорит о том, что ядро периодически конденсируется из частиц метеорного роя под действием гравитации планет. Всё же наиболее правдоподобной считается модель Уипла.

Массы ядер комет в настоящее время определяются крайне неуверенно, поэтому можно говорить о вероятном диапазоне масс: от нескольких тонн (микрокометы) до нескольких сотен, а возможно, и тысяч миллиардов тонн (от 10 до 10 — 10 тонн).

Кома кометы окружает ядро в виде туманной атмосферы. У большинства комет кома состоит из трёх основных частей, заметно отличающихся своими физическими параметрами:
1) наиболее близкая, прилегающая к ядру область — внутренняя, молекулярная, химическая и фотохимическая кома,
2) видимая кома, или кома радикалов,
3) ультрафиолетовая, или атомная кома.

На расстоянии в 1 а. е. от Солнца средний диаметр внутренней комы D = 10 км, видимой D = 10 — 10 км и ультрафиолетовой D = 10 км.

Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы: химические реакции, диссоциация и ионизация нейтральных молекул. В видимой коме, состоящей в основном из радикалов (химически активных молекул) (CN, OH, NH и др.), процесс диссоциации и возбуждения этих молекул под действием солнечной радиации продолжается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.

Л. М. Шульман на основании динамических свойств вещества предложил делить кометную атмосферу на следующие зоны:
1) пристеночный слой (область испарения и конденсации частиц на ледяной поверхности),
2) околоядерную область (область газодинамического движения вещества),
3) переходную область,
4) область свободно-молекулярного разлёта кометных частиц в межпланетное пространство.

Но не для всякой кометы должно быть обязательным наличие всех перечисленных атмосферных областей.

По мере приближения кометы к Солнцу диаметр видимой головы день ото дня растёт, после прохождения перигелия её орбиты голова снова увеличивается и достигает максимальных размеров между орбитами Земли и Марса. В целом для всей совокупности комет диаметры голов заключены в широких пределах: от 6000 км до 1 млн. км.

Головы комет при движении кометы по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от Солнца они круглые, но по мере приближения к Солнцу, под воздействием солнечного давления, голова принимает вид параболы или цепной линии.

С. В. Орлов предложил следующую классификацию кометных голов, учитывающую их форму и внутреннюю структуру:
1. Тип E; — наблюдается у комет с яркими комами, обрамлёнными со стороны Солнца светящимися параболическими оболочками, фокус которых лежит в ядре кометы.
2. Тип C; — наблюдается у комет, головы которых в четыре раза слабее голов типа E и по внешнему виду напоминают луковицу.
3. Тип N; — наблюдается у комет, у которых отсутствует и кома и оболочки.
4. Тип Q; — наблюдается у комет, имеющих слабый выступ в сторону Солнца, то есть аномальный хвост.
5. Тип h; — наблюдается у комет, в голове которых генерируются равномерно расширяющиеся кольца — галосы с центром в ядре.

Наиболее впечатляющая часть кометы — её хвост. Хвосты почти всегда направлены в противоположную от Солнца сторону. Хвосты состоят из пыли, газа и ионизированных частиц. Поэтому в зависимости от состава частицы хвостов отталкиваются в противоположную от Солнца сторону силами, исходящими из Солнца.

Ф. Бессель, исследуя форму хвоста кометы Галлея, впервые объяснил её действием отталкивающих сил, исходящих из Солнца. Впоследствии Ф. А. Бредихин разработал более совершенную механическую теорию кометных хвостов и предложил разбить их на три обособленные группы, в зависимости от величины отталкивающего ускорения.

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован в 1911 году К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые пришли к выводу, что это механизм флуоресценции, то есть переизлучения солнечного света.

Иногда в кометах наблюдаются достаточно необычные структуры: лучи, выходящие под различными углами из ядра и образующие в совокупности лучистый хвост; галосы — системы расширяющихся концентрических колец; сжимающиеся оболочки — появление нескольких оболочек, постоянно двигающихся к ядру; облачные образования; омегообразные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях солнечного ветра.

nlo-mir.ru

Строение, состав кометы — Все о космосе

Строение, состав кометы

Маленькое ядро кометы является единственной её твёрдой частью, в нём сосредоточена почти вся её масса. Поэтому ядро — первопричина всего остального комплекса кометных явлений. Ядра комет до сих пор всё ещё недоступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся газо-пылевой оболочки, но и то, что останется, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, то есть располагается центр масс. Однако, как показал советский астроном Д. О. Мохнач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой областью фотометрического ядра. Это явление носит название эффекта Мохнача.

 

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы — газовую оболочку, которая образуется в результате прогревания ядра при приближении к Солнцу. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к нему она постепенно становится овальной, затем удлиняется ещё сильнее и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост, состоящий из газа и пыли, входящих в состав головы.

Ядро — самая главная часть кометы. Однако до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Лапласа существовало мнение, что ядро кометы — твёрдое тело, состоящее из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро превращающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Эта классическая ледяная модель кометного ядра была существенно дополнена в последнее время. Наибольшим признанием пользуется разработанная Уиплом модель ядра — конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (метана, углекислого газа, воды и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер к газовыделению.

Согласно Уиплу механизм истечения вещества из ядра объясняется следующим образом. У комет, совершивших небольшое число прохождений через перигелий, — так называемых «молодых» комет — поверхностная защитная корка ещё не успела образоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому газовыделение протекает интенсивно путём прямого испарения. В спектре такой кометы преобладает отражённый солнечный свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от «молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имеющие большие полуоси орбит, так как предполагается, что они впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. «Старые» кометы — это кометы с коротким периодом обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой перигелий. У «старых» комет на поверхности образуется тугоплавкий экран, так как при повторных возвращениях к Солнцу поверхностный лед, подтаивая, «загрязняется». Этот экран хорошо защищает находящийся под ним лёд от воздействия солнечного света.

Модель Уипла объясняет многие кометные явления: обильное газовыделение из маленьких ядер, причину негравитационных сил, отклоняющих комету от расчётного пути. Потоки, истекающие из ядра, создают реактивные силы, которые и приводят к вековым ускорениям или замедлениям в движении короткопериодических комет.

Существуют также другие модели, отрицающие наличие монолитного ядра: одна представляет ядро как рой снежинок, другая — как скопление каменно-ледяных глыб, третья говорит о том, что ядро периодически конденсируется из частиц метеорного роя под действием гравитации планет. Всё же наиболее правдоподобной считается модель Уипла.

Массы ядер комет в настоящее время определяются крайне неуверенно, поэтому можно говорить о вероятном диапазоне масс: от нескольких тонн (микрокометы) до нескольких сотен, а возможно, и тысяч миллиардов тонн (до 10¹¹ — 10¹² тонн).

Кома кометы окружает ядро в виде туманной атмосферы. У большинства комет кома состоит из трёх основных частей, заметно отличающихся своими физическими параметрами:

1.      наиболее близкая, прилегающая к ядру область — внутренняя, молекулярная, химическая и фотохимическая кома,

2.      видимая кома, или кома радикалов,

3.      ультрафиолетовая, или атомная кома.

Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы: химические реакции, диссоциация и ионизация нейтральных молекул. В видимой коме, состоящей в основном из радикалов (химически активных молекул) (CN, OH, NH и др.), процесс диссоциации и возбуждения этих молекул под действием солнечной радиации продолжается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.

Л. М. Шульман на основании динамических свойств вещества предложил делить кометную атмосферу на следующие зоны:

1.      пристеночный слой (область испарения и конденсации частиц на ледяной поверхности),

2.      околоядерную область (область газодинамического движения вещества),

3.      переходную область,

4.      область свободно-молекулярного разлёта кометных частиц в межпланетное пространство.

Но не для всякой кометы должно быть обязательным наличие всех перечисленных атмосферных областей. По мере приближения кометы к Солнцу диаметр видимой головы день ото дня растёт, после прохождения перигелия её орбиты голова снова увеличивается и достигает максимальных размеров между орбитами Земли и Марса. В целом для всей совокупности комет диаметры голов заключены в широких пределах: от 6000 км до 1 млн. км.

Головы комет при движении кометы по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от Солнца они круглые, но по мере приближения к Солнцу, под воздействием солнечного давления, голова принимает вид параболы или цепной линии.

С. В. Орлов предложил следующую классификацию кометных голов, учитывающую их форму и внутреннюю структуру:

Тип E — наблюдается  у комет с яркими комами, обрамлёнными со стороны Солнца светящимися параболическими оболочками, фокус которых лежит в ядре кометы.

Тип C — наблюдается у комет, головы которых в четыре раза слабее голов типа E и по внешнему виду напоминают луковицу.

Тип N — наблюдается у комет, у которых отсутствует и кома и оболочки.

Тип Q — наблюдается у комет, имеющих слабый выступ в сторону Солнца, то есть аномальный хвост.

Тип h — наблюдается у комет, в голове которых генерируются равномерно расширяющиеся кольца — галосы с центром в ядре.

Наиболее впечатляющая часть кометы — её хвост. Хвосты почти всегда направлены в противоположную от Солнца сторону. Хвосты состоят из пыли, газа и ионизированных частиц. Поэтому в зависимости от состава частицы хвостов отталкиваются в противоположную от Солнца сторону силами, исходящими из Солнца.

Ф. Бессель, исследуя форму хвоста кометы Галлея, впервые объяснил её действием отталкивающих сил, исходящих из Солнца. Впоследствии Ф. А. Бредихин разработал более совершенную механическую теорию кометных хвостов и предложил разбить их на три обособленные группы, в зависимости от величины отталкивающего ускорения.

Анализ спектра головы и хвоста показал наличие следующих атомов, молекул и пылевых частиц:

Органические C, CH, CN, CO, CS, HCN, CH.

Неорганические H, NH, NH, O, OH, H.

Металлы — Na, Ca, Cr, Co, Mn, Fe, Ni, Cu, V, Si.

Ионы — CO, OH, H.

Пыль — силикаты (в инфракрасной области).

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован в 1911 году К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые пришли к выводу, что это механизм флуоресценции, то есть переизлучения солнечного света.

Иногда в кометах наблюдаются достаточно необычные структуры: лучи, выходящие под различными углами из ядра и образующие в совокупности лучистый хвост; галосы — системы расширяющихся концентрических колец; сжимающиеся оболочки — появление нескольких оболочек, постоянно двигающихся к ядру; облачные образования; омегообразные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях солнечного ветра.

Также существуют и нестационарные процессы в головах комет: вспышки яркости, связанные с усилением коротковолновой радиации и корпускулярных потоков; разделение ядер на вторичные фрагменты.

Владимир Манько

astroera.net

Кометы происхождение и состав

МОУ СОШ № 75

реферат по астрономии

работу выполнила

Бабанова Оксана

ученица 11 класса Я

Черноголовка, 2008

ПЛАН

1 Вступление…………………………………………………………………

2 Происхождение комет……………………………………………………

3 Строение и состав…………………………………………………………

4 Кометные орбиты…………………………………………………………

5 Точность определения кометных орбит……………………………… 6 Причина свечения комет и их химический состав………………….

7 Методы оценки блеска комет …………………………………………..

8 Известные кометы…………………………………………………………

9 Современные исследования комет…………………………………….

10 Защита Земли от кометной опасности………………………………

11 Заключение……………………………………………………………….

12 Фотографии………………………………………………………………

13 Использованная литература…………………………………………..

ВСТУПЛЕНИЕ.

Кометы являются одними из самых эффектных тел в Солнечной системе. Это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных газов сложного химического состава, водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и более крупных фрагментов. Ежегодно открывают 5-7 новых комет и довольно часто один раз в 2-3 года вблизи Земли и Солнца проходит яркая комета с большим хвостом. Кометы интересуют не только астрономов, но и многих других учёных: физиков, химиков, биологов, историков… Постоянно проводятся достаточно сложные и дорогостящие исследования. Чем же вызван такой живой интерес к этому явлению? Его можно объяснить тем, что кометы — ёмкий и ещё далеко не полностью исследованный источник полезной науке информации. Например, кометы «подсказали» учёным о существовании солнечного ветра, имеется гипотеза о том, что кометы являются причиной возникновения жизни на земле, они могут дать ценную информацию о возникновении галактик…

Кометы — тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Вдали от Солнца у комет нет никаких атмосфер и они ничем не отличаются от обычных астероидов. При сближении с Солнцем на расстояния примерно 11 а.е. у них сначала появляется газовая оболочка неправильной формы (кома). Кома вместе с ядром (телом) называется головой кометы. В телескоп такая комета наблюдается как туманное пятнышко и ее можно отличить по виду от какого-нибудь удаленного звездного скопления только по заметному собственному движению. Затем, на расстояниях 3-4 а.е. от Солнца у кометы, под действием солнечного ветра, начинает развиваться хвост, который становится хорошо заметным на расстоянии менее2а.е.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОМЕТ. За обозримое прошлое человечества было открыто много комет. Каждая из них имеет свои особенности. На первых порах серьезного изучения комет никому не приходила в голову мысль, что они принадлежат Солнечной системе. Раньше предполагалось, что таинственные небесные странницы приходят к нам из далеких безвестных глубин межзвездного пространства, совершаяудивительное «паломничество». Они подходят к Солнцу на расстояние в несколько десятков или сотен миллионов километров, «приветствуют» его и затем пускаются в обратный путь. При этом, чем дальше кометы уходили от Солнца, тем сильнее ослабевал их блеск, пока совсем не пропадал. Так заканчивался каждый вояж.Куда направлялись таинственные визитеры: искать ли другие солнца, или возвращались в какой-то давно обжитый «дом», скрытый от нашего взора далекими километрами космических расстояний? Долгое время это оставалось загадкой. Большинство астрономов предполагали, что каждая комета приходит к Солнцу лишь один раз и затем навсегда покидает его окрестности.Однако эта мысль утвердилась не сазу. Еще Аристотель – могучий авторитет среди научного мира, задумываясь о природе комет, выдвинул гипотезу, что кометы имеют земное происхождение. Они, якобы, порождаются в атмосфере Земли, «висят» на сравнительно небольшой высоте, медленно проплывая по небу.Удивительно, что точка зрения Аристотеля господствовала около двух тысячелетий, и никакие попытки поколебать ее не давали положительного результата. Хотя некоторые ученые склонны были думать, что кометы все-таки приходят из каких-то далеких, неведомых нам глубин космического пространства. Только в конце XVI века идея Аристотеля была опровергнута.В конце XVI века астрономы наблюдали яркую комету с двух наблюдательных пунктов, очень удаленных друг от друга. Если бы комета находилась в атмосфере, т.е. недалеко от наблюдателей, то должен был бы наблюдаться параллакс: с одного пункта комета должна быть видна на фоне одних звезд, а с другого — на фоне других. Однако наблюдения показали, чтоникакого параллакса не было, и, значит, комета находилась гораздо дальше, чем Луна. Земная природа комет была опровергнута, что сделало их еще более таинственными. Одна тайна сменилась другой, еще более заманчивой и недоступной.У многих астрономов сложилось мнение, что кометы приходят к нам из межзвездных глубин, т.е. не являются членами Солнечной системы. В какой-то момент даже предполагалось, что кометы приходят к Солнцу по прямолинейным траекториям и по таким же прямолинейным траекториям уходят от него. Трудно сказать, сколько времени продолжалось бы такое положение, еслибы не одно важнейшее событие в истории человечества. Гениальный естествоиспытатель, великий физик и математик Исаак Ньютон завершил выдающийся научный труд, связанный с анализом движения планет вокруг Солнца, и сформулировал закон всемирного тяготения: сила взаимногопритяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату между ними. Согласно этому закону природы все планеты движутся вокруг Солнца не произвольным образом, а строго по определенным орбитам. Орбиты этипредставляют собой замкнутые линии. Галлей обратился к Ньютону с предложением рассмотреть, как должны двигаться кометы в соответствии с законами всемирного тяготения. Даже сейчас обработка данных, полученных в результате космического эксперимента и наземных наблюдений, продолжается. Кометы, которые нам удается наблюдать, приходят к нам с далеких окраинСолнечной системы. По сегодняшним представлениям более 100 миллиардов кометных ядер населяют эти окраины, которые отстоят от Земли в 10 тысяч раз дальше, чем Солнце.Есть предположение, что кометные ядра образовались в одно время со всей Солнечной системой и поэтому могут являть собой образцы того первичного вещества, из которого впоследствии образовались планеты и их спутники. Свои первозданные свойства ядра могли сохранить благодаря своему «постоянному месту» вдали от Солнца и больших планет, оказывающих огромное влияние на ближайшее окружение..Гипотезы захвата комет из межзвездного пространства и их вулканического происхождения весьма немирно сосуществовали рядом, не желая уступить друг другу пальму первенства. Однако в 1950 году они были сильно потеснены одной старой идеей в новом оформлении.Еще в 1932 году один из выдающихся астрономов, Эрнст Эпик, высказал идею о возможной концентрации большого количества облаков кометных и метеоритных тел, «подчиняющихся» Солнцу, несмотря на то, что размещались они на расстоянии четырех световых дней от него. В 1950 году голландский астроном Ян Оорт, исследуя ряд долгопериодических комет, обнаружил, что их афелии (наиболее удаленные от Солнца точки орбит) концентрируются вблизи границы Солнечной системы. Можно было бы посчитать этот результат малопримечательным, тем более, что количество комет было совсем небольшим – 19. Однако Оорт увидел за этимявление большого масштаба. Он возродил к жизни идею Эпика о хранилище кометных ядер на «задворках» Солнечной системы. Из его исследований вытекало, что зона, оккупированная кометами, простирается в поясе от 30 до 100 тыс. а. е. от Солнца.Сам Оорт полагал на первых порах, что кометы образовались в процессе взрыва Фаэтона. Взрыв, по его мнению, был настолько силен, что большая часть мелких осколков была заброшена так далеко, что попала под косвенное влияние соседних звезд, да так и осталась на окраинах Солнечной системы. И хотя красивая гипотеза о Фаэтоне оказалась несостоятельной, идея забрасывания вещества из внутренних областей Солнечной системы во внешние, в дальнейшем получила подтверждение. Сегодня механизм образования облака Эпика – Оорта выглядит приблизительно так. В эпоху гравитационного «склеивания» планет из газопылевого облака формировалось большое количество сгустков вещества или так называемых зародышей. Однако не все зародыши обрастали веществом с одинаковой скоростью. Неко

mirznanii.com

Строение, состав кометыМетеориты. Кометы. Астероиды.

Маленькое ядро кометы является единственной её твёрдой частью, в нём сосредоточена почти вся её масса. Поэтому ядро — первопричина всего остального комплекса кометных явлений. Ядра комет до сих пор всё ещё недоступны телескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейся материей, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можно заглянуть в более глубокие слои светящейся газопылевой оболочки, но и то, что останется, будет по своим размерам всё ещё значительно превышать истинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в атмосфере кометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается, что в центре его находится собственно ядро кометы, то есть располагается центр масс. Однако, как показал советский астроном Д. О. Мохнач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой областью фотометрического ядра. Это явление носит название эффекта Мохнача.

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы — газовую оболочку, которая образуется в результате прогревания ядра при приближении к Солнцу. Вдали от Солнца голова выглядит симметричной, но с приближением к нему она постепенно становится овальной, затем удлиняется ещё сильнее и в противоположной от Солнца стороне из неё развивается хвост, состоящий из газа и пыли, входящих в состав головы.

Ядро — самая главная часть кометы. Однако до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собой на самом деле. Ещё во времена Лапласа существовало мнение, что ядро кометы — твёрдое тело, состоящее из легко испаряющихся веществ типа льда или снега, быстро превращающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Эта классическая ледяная модель кометного ядра была существенно дополнена в последнее время. Наибольшим признанием пользуется разработанная Уиплом модель ядра — конгломерата из тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (метана, углекислого газа, воды и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере прогревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, а также способность небольших ядер к газовыделению.

Согласно Уиплу механизм истечения вещества из ядра объясняется следующим образом. У комет, совершивших небольшое число прохождений через перигелий, — так называемых «молодых» комет — поверхностная защитная корка ещё не успела образоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому газовыделение протекает интенсивно путём прямого испарения. В спектре такой кометы преобладает отражённый солнечный свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от «молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имеющие большие полуоси орбит, так как предполагается, что они впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. «Старые» кометы — это кометы с коротким периодом обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой перигелий. У «старых» комет на поверхности образуется тугоплавкий экран, так как при повторных возвращениях к Солнцу поверхностный лед, подтаивая, «загрязняется». Этот экран хорошо защищает находящийся под ним лёд от воздействия солнечного света.

Модель Уипла объясняет многие кометные явления: обильное газовыделение из маленьких ядер, причину негравитационных сил, отклоняющих комету от расчётного пути. Потоки, истекающие из ядра, создают реактивные силы, которые и приводят к вековым ускорениям или замедлениям в движении короткопериодических комет.

Существуют также другие модели, отрицающие наличие монолитного ядра: одна представляет ядро как рой снежинок, другая — как скопление каменно-ледяных глыб, третья говорит о том, что ядро периодически конденсируется из частиц метеорного роя под действием гравитации планет. Всё же наиболее правдоподобной считается модель Уипла.

Массы ядер комет в настоящее время определяются крайне неуверенно, поэтому можно говорить о вероятном диапазоне масс: от нескольких тонн (микрокометы) до нескольких сотен, а возможно, и тысяч миллиардов тонн (от 10 до 10 — 10 тонн).

Кома кометы окружает ядро в виде туманной атмосферы. У большинства комет кома состоит из трёх основных частей, заметно отличающихся своими физическими параметрами:1) наиболее близкая, прилегающая к ядру область — внутренняя, молекулярная, химическая и фотохимическая кома,2) видимая кома, или кома радикалов,3) ультрафиолетовая, или атомная кома.

На расстоянии в 1 а. е. от Солнца средний диаметр внутренней комы D = 10 км, видимой D = 10 — 10 км и ультрафиолетовой D = 10 км.

Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы: химические реакции, диссоциация и ионизация нейтральных молекул. В видимой коме, состоящей в основном из радикалов (химически активных молекул) (CN, OH, NH и др.), процесс диссоциации и возбуждения этих молекул под действием солнечной радиации продолжается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме.

Л. М. Шульман на основании динамических свойств вещества предложил делить кометную атмосферу на следующие зоны:1) пристеночный слой (область испарения и конденсации частиц на ледяной поверхности),2) околоядерную область (область газодинамического движения вещества),3) переходную область,4) область свободно-молекулярного разлёта кометных частиц в межпланетное пространство.

Но не для всякой кометы должно быть обязательным наличие всех перечисленных атмосферных областей.

По мере приближения кометы к Солнцу диаметр видимой головы день ото дня растёт, после прохождения перигелия её орбиты голова снова увеличивается и достигает максимальных размеров между орбитами Земли и Марса. В целом для всей совокупности комет диаметры голов заключены в широких пределах: от 6000 км до 1 млн. км.

Головы комет при движении кометы по орбите принимают разнообразные формы. Вдали от Солнца они круглые, но по мере приближения к Солнцу, под воздействием солнечного давления, голова принимает вид параболы или цепной линии.

С. В. Орлов предложил следующую классификацию кометных голов, учитывающую их форму и внутреннюю структуру:1. Тип E; — наблюдается у комет с яркими комами, обрамлёнными со стороны Солнца светящимися параболическими оболочками, фокус которых лежит в ядре кометы.2. Тип C; — наблюдается у комет, головы которых в четыре раза слабее голов типа E и по внешнему виду напоминают луковицу.3. Тип N; — наблюдается у комет, у которых отсутствует и кома и оболочки.4. Тип Q; — наблюдается у комет, имеющих слабый выступ в сторону Солнца, то есть аномальный хвост.5. Тип h; — наблюдается у комет, в голове которых генерируются равномерно расширяющиеся кольца — галосы с центром в ядре.

Наиболее впечатляющая часть кометы — её хвост. Хвосты почти всегда направлены в противоположную от Солнца сторону. Хвосты состоят из пыли, газа и ионизированных частиц. Поэтому в зависимости от состава частицы хвостов отталкиваются в противоположную от Солнца сторону силами, исходящими из Солнца.

Ф. Бессель, исследуя форму хвоста кометы Галлея, впервые объяснил её действием отталкивающих сил, исходящих из Солнца. Впоследствии Ф. А. Бредихин разработал более совершенную механическую теорию кометных хвостов и предложил разбить их на три обособленные группы, в зависимости от величины отталкивающего ускорения.

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован в 1911 году К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые пришли к выводу, что это механизм флуоресценции, то есть переизлучения солнечного света.

Иногда в кометах наблюдаются достаточно необычные структуры: лучи, выходящие под различными углами из ядра и образующие в совокупности лучистый хвост; галосы — системы расширяющихся концентрических колец; сжимающиеся оболочки — появление нескольких оболочек, постоянно двигающихся к ядру; облачные образования; омегообразные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях солнечного ветра.

Рубрика: Метеориты. Кометы. Астероиды.

allmystic.ru