Кометы и их природа

“КОМЕТЫ И ИХ ПРИРОДА”.
“ Я думаю, кометы – это самые большие
маленькие обманщики в Солнечной системе!”
Фред Лоуренс Уиппл

...

Введение
ИСТОРИЧЕСКИЕ ФАКТЫ, НАЧАЛО ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТ.
КОМЕТЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ.
КОМЕТНЫЕ ОРБИТЫ.
ЗОНЫ КОМЕТНОЙ АТМОСФЕРЫ.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМЕТНЫХ ГОЛОВ.
ФИЗИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ КОМЕТ.
ИЗУЧЕНИЕ КОМЕТ.
РАЗВИТИЕ КОМЕТЫ КАК ЯВЛЕНИЯ.
ТЕМПЕРАТУРА КОМЕТНЫХ ЯДЕР.
ПАРАДОКСАЛЬНЫЕ ТИПЫ ПРОЯВЛЕНЯ КОМЕТНОЙ АКТИВНОСТИ.
Заключение

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. Они отличаются крайней нестационарностью процессов, развивающихся по мере их сближения с Солнцем. Комплекс этих процессов определяется в первую очередь особенностями строения и химического состава ядер комет.
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.

Опубликованное в 1982 году издание каталога кометных орбит
Б.Марсдена содержит 1109 появлений на небе 710 комет. Из этих 710
только 121 комета (всего 17,5%) характеризуется орбитальным периодом меньшим, чем 200 лет, а 589 комет (82,5%) прошли через нашу планетную систему по орбитам почти параболическим, среди которых имеются гиперболы и долгопериодические эллипсы, причем в фокусе каждой орбиты находится Солнце. Фокус кривой – некоторая точка F, лежащая в плоскости этой кривой. Фокусы у парабол, гипербол и эллипсов расположены вблизи закруглений этих кривых.
Кометы с орбитальным периодом менее 30 лет (14,8%) резко отличаются от остальных комет по наклонению плоскости орбит. Они движутся вокруг Солнца по направлению движения планет, мало отклоняясь от плоскости планетной системы.
Ф. Уиппл полагал, что существует область, густо населенная кометами. Она располагается за орбитой Нептуна и вызывает те заметные возмущения в движении Нептуна, которые раньше приписывались Плутону, так как имеет массу на 2 порядка большую, чем масса Плутона.
Этот пояс мог образоваться в результате так называемой “диффузии кометных орбит”, теорию чего разработал рижский астроном К. Штейнс. Она заключается в очень медленном накоплении малых планетных возмущений, результатом которого становится постепенное сокращение большой полуоси эллиптической орбиты планеты.
В дальнейшем эволюция кометной отбиты из пояса Уипла намного стремительнее, в зависимости от сближения с Нептуном. При сближении происходит сильная трансформация орбиты: Нептун своим магнитным полем действует так, что после выхода из сферы его действия, комета начинает двигаться по резко гиперболической орбите, что приводит либо к ее выбросу из Солнечной системы, где может снова подвергнуться воздействию планет-гигантов, либо будет двигаться к Солнцу по устойчивой эллиптической орбите, своим афелием (точкой наибольшего удаления от Солнца) показывая принадлежность к семейству Нептуна.
По мнению Е. И. Казимирчак-Полонский, диффузия приводит к накоплению круговых кометных орбит также между Ураном и Нептуном, Сатурном и Ураном, Юпитером и Сатурном, которые также являются источниками кометных ядер.
ЗОНЫ КОМЕТНОЙ АТМОСФЕРЫ.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМЕТНЫХ ГОЛОВ.
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. околоядерная область (область газодинамического движения вещества);
3. переходная область;
4. область свободномолекулярного разлета 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 растет, после прохождения перигелия ее 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, обрамленными со стороны Солнца светящимися параболическими оболочками, фокус которых лежит в ядре кометы.
2. Тип C; - наблюдается у комет, головы которых в 4 раза слабее голов типа E и по внешнему виду напоминают луковицу.
3. Тип N; - наблюдается у комет, у которых отсутствуют 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.
ФИЗИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ КОМЕТ.
Главное наблюдаемое отличие комет от астероидов состоит в характерной для комет способности выбрасывать облака газов и пыли. Другая особенность – самые тщательные попытки астрономов описать типичный комплекс физического поведения “средней” кометы привели к неожиданному результату: эта задача оказалась невыполнимой иначе как только в чрезвычайно грубом приближении.
Кометы – индивидуальные образования. Их поведение есть сложная функция. Общепринятой модели комет не существует. Но наиболее распространенной является модель ледяного конгломератора Ф.Л.Уиппла.
По мере приближения кометы к Солнцу становится заметной диффузная кома вокруг кометного ядра. Принято считать, что образование комы начинается на гелиоцетрическом расстоянии около 3 а. е. После появления комы ее линейные размеры увеличиваются, и это происходит вплоть до гелиоцентрического расстояния около 1,4 а.е. Последующее приближение кометного ядра к Солнцу сопровождается сжатием комы, несмотря на возрастание ее блеска.
Важным источником информации для изучения природы кометных ядер являются спектральные исследования. Спектрография ядерной области показала, что для нее характерен непрерывный спектр. Фраунгоферовы линии поглощения подтверждают, что это – солнечный свет, отраженный холодной поверхностью твердого вещества. В спектрах внешней комы и некоторых кометных хвостов отчетливо видны яркие линии (эмиссии), характерные для газообразного вещества.
Различия в изменении спектров по мере приближения комет к Солнцу свидетельствуют о резких различиях в природе ядра разных комет, причины которых недостаточно исследованы.
У некоторых комет пылевая часть комы остается слабой, и свет от нее перестает быть заметным на спектрограммах с возрастанием яркости эмиссионных полос. У других комет непрерывный спектр сохраняет свое преобладание в обширной области возле ядра.
Механизм свечения 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.
Анализ спектра головы и хвоста показал наличие следующих атомов, молекул и пылевых частиц:
1. Органические C, C2, CH, CN, CO,CS, HCN, CH3, CN.
2. Неорганические H, NH, NH2, O, OH, H2O.
3. Металлы Na, Ca, Cr, Co, Mn, Fe, Ni, Cu, V, Si.