Учебные материалы к уроку
Астероиды
Карликовые планеты
Кометы
Метеоры, болиды и метеориты
Символ кометы ☄ (может не отображаться в некоторых браузерах) в Юникоде находится под десятичным номером 9732 или шестнадцатеричным номером 2604 и может быть введён в HTML-код как ☄ или ☄.
Комета C/2006 P1 (Макнота)
Также известная как Большая комета 2007 года.
Комета C/2011 W3 (Лавджоя)
Из группы Крейца приближается к Солнцу, видно взаимодействие между её хвостом и солнечным ветром.
Изображения
- Комет 9P/Темпеля
- Комета 67P/Чурюмова — Герасименко
- Комета 17P/Холмса и её синий ионный хвост
- Комета 81P/Вильда
- Комета C/1995 O1 (Хейла — Боппа)
- Комета C/2011 W3 (Лавджоя)
Коме́та (от др.-греч. , — волосатый, косматый) — небольшое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца по весьма вытянутой орбите в виде конического сечения. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли.
Движение кометы C/2020 S3 (Erasmus)
Исследование показало, что данная комета проявила уникальное движение своим хвостом.
Сравнение с животными
Некоторые астрономы утверждают, что кометы похожи на кошек из-за поведения своих хвостов. Однако, комета C/2020 S3 (Erasmus) в 2020 году вела себя более похоже на собаку, изгибая свой хвост при приближении к Солнцу.
Паника и мистика
Кометы в течение долгого времени ассоциировались с плохими приметами и страхом. Даже сегодня они могут вызывать беспокойство у людей.
Пионеры в изучении комет
В первой части материала мы расскажем, как астрономы раскрыли секрет происхождения комет, и определили, откуда те попадают в Солнечную систему.
Изучение комет
Предположительно, долгопериодические кометы прилетают во внутреннюю Солнечную систему из облака Оорта, в котором находится огромное количество кометных ядер. Тела, находящиеся на окраинах Солнечной системы, как правило, состоят из летучих веществ (воды, метана и других газов), испаряющихся при подлёте к Солнцу.
Орбиты и хвосты
Кометы движутся по вытянутым эллиптическим орбитам и имеют два различных хвоста. Кометы, прибывающие из глубин космоса, выглядят как туманные объекты, за которыми тянется хвост, иногда достигающий в длину нескольких миллионов километров.
Структура и яркость
Ядро кометы представляет собой тело из твёрдых частиц, окутанное туманной оболочкой, которая называется комой. Яркость комет очень сильно зависит от их расстояния до Солнца. Самые заметные кометы иногда называют большими (великими) кометами.
Происхождение метеоров
Многие из наблюдаемых нами метеоров имеют кометное происхождение. Это потерянные кометой частицы, которые сгорают при попадании в атмосферу планет.
Учение астрономов
Исчерпывающее представление о кометах астрономы получили благодаря успешным визитам в 1986 году к комете Галлея космических аппаратов Вега-1 и Вега-2 и европейского Джотто. Многочисленные приборы, установленные на этих аппаратах, передали на Землю изображения ядра кометы и разнообразные сведения о её оболочке.
Размеры и вращение
Размеры ядра кометы Галлея равны нескольким километрам, при периоде вращения в 53 часа. Сброс зонда на комету Темпеля 1 позволил ученым изучить поверхность этого космического объекта.
На фото, сделанном аппаратом Дип Импакт, изображено ядро кометы Темпеля 1.
Исследование комет
Ядро — твёрдая часть кометы, в которой сосредоточена почти вся её масса. Ядра комет на данный момент недоступны телескопическим наблюдениям, поскольку скрыты непрерывно образующейся светящейся материей.
Однако согласно исследованиям, проведённым с помощью запущенной в 2005 году американской автоматической станции Deep Impact, ядро состоит из очень рыхлого материала и представляет собой ком пыли с порами, занимающими 80 % его объёма.
Структура кометы
Кома — окружающая ядро светлая туманная оболочка чашеобразной формы, состоящая из газов и пыли. Обычно тянется от 100 тысяч до 1,4 миллиона километров от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув её в антисолнечном направлении. Кома вместе с ядром составляет голову кометы. Чаще всего кома состоит из трёх основных частей:
- Представление о комете — тут идёт описание.
- Давление света — как оно влияет на форму комы.
- Классификация комет — описание разновидностей ком.
Теория Бредихина
Теорию хвостов и форм комет разработал в конце XIX века русский астроном Фёдор Бредихин. Ему же принадлежит и классификация кометных хвостов, использующаяся в современной астрономии. Бредихин предложил относить хвосты комет к основным трём типам: прямые и узкие, направленные прямо от Солнца; широкие и немного искривлённые, уклоняющиеся от Солнца; короткие, сильно уклонённые от центрального светила.
Астрономы объясняют столь различные формы кометных хвостов следующим образом. Частицы, из которых состоят кометы, обладают неодинаковым составом и свойствами и по-разному отзываются на солнечное излучение. Таким образом, пути этих частиц в пространстве расходятся, и хвосты космических путешественниц приобретают разные формы.
Сходства и различия с астероидами
Для синдин значение одинаковое, а для синхрон различное. Здесь — гравитационная сила притяжения и сила радиационного давления Солнца, что действует на частичку.
Астероиды состоят в основном из твердых пород, каменистых и металлических, а кометы — изо льда. Каждый раз, когда комета проходит поблизости от Солнца, она начинает испаряться. С ее поверхности выбрасываются летучие вещества и высвободившиеся частицы пыли, вытягиваясь в виде яркого хвоста. Для астероидов такое нехарактерно, но есть любопытные исключения. Один из них — пятикилометровый околоземный астероид (3200) Фаэтон.
Фаэтон движется вокруг Солнца по сильно вытянутому эллипсу, то уходя дальше Марса, то сходясь ближе орбиты Меркурия. Его траектория совпадает с ярким потоком метеоров Геминиды, вспыхивающих в земном небе по декабрям. Поэтому предполагается, что именно Фаэтон служит родительским телом, фрагменты которого образовали этот поток. А в 2009 году космический телескоп STEREO заметил, что при сближении с Солнцем астероид выбрасывает короткий хвост.
Из-за близости звезды наблюдать его обычными телескопами невозможно, но созданный специально для изучения Солнца STEREO подтвердил появление у Фаэтона хвоста при следующих сближениях. Было предположено, что с астероида слетают частицы пыли, однако хвост выглядел слишком ярким для этого. Окончательно объяснить необычное поведение Фаэтона удалось авторам новой работы, опубликованной в Planetary Science Journal.
Изучение астероида Фаэтон
Карл Шмидт (Carl Schmidt) и его коллеги обратили внимание на то, что при сближении с Солнцем астероид раскаляется до 800 °С. Этой температуры достаточно для того, чтобы с его поверхности мог испаряться натрий, создавая исключительно яркий хвост. Прежде такой механизм был показан лишь на компьютерных моделях и в лабораторных экспериментах. Теперь же ученые рассмотрели архивные наблюдения прохождений Фаэтона через перигелий, сделанные солнечными телескопами STEREO и SOHO, а также провели новые во время его сближения со звездой в 2022 году.
Открытия аппарата SOHO
Аппарат SOHO оборудован фильтрами, позволяющими различить и частицы пыли, и натрий. На его изображениях ясно видно, что хвост Фаэтона состоит именно из натрия. Многие другие сближающиеся с Солнцем “кометы” тоже могут оказаться не обычными ледяными кометами, а каменистыми астероидами, подобно Фаэтону, — сказал Цичэн Чжан (Qicheng Zhang), один из авторов новой работы. Заметим, что астероиды, проявляющие некоторые кометные характеристики, ученые выделяют в отдельную группу комет главного пояса, или активных астероидов.
Загадки исследования
Впрочем, Фаэтон еще хранит свою главную загадку — связь с потоком Геминиды. Если он не выбрасывает даже значительные количества пыли, то почему с него сорвался огромный объем вещества, которое образовало это скопление? Возможно, в прошлом астероид пережил катастрофическое событие — например, слишком сильно раскрутился и раскололся, — потеряв миллиарды тонн массы. Другой вариант может быть связан с испарением того же натрия, бурное испарение которого способно разорвать небесное тело. Однако окончательно выяснить это еще предстоит.
История именования комет
За минувшие столетия правила именования комет неоднократно меняли и уточняли. До начала XX века большинство комет называлось по году их обнаружения, иногда с дополнительными уточнениями относительно яркости или сезона года, если комет в этом году было несколько. Например, Большая комета 1680 года, Большая сентябрьская комета 1882 года, Дневная комета 1910 года (Большая январская комета 1910 года).
После того как Галлей доказал, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов — это одна и та же комета, и предсказал её возвращение в 1759 году, данная комета стала называться кометой Галлея. Вторая и третья известные периодические кометы получили имена Энке и Биэлы в честь учёных, вычисливших их орбиты, несмотря на то, что первая комета наблюдалась ещё Мешеном, а вторая — Мессье в XVIII веке. Позже периодические кометы обычно называли в честь их первооткрывателей. Кометы, наблюдавшиеся лишь в одном прохождении перигелия, продолжали называть по году появления.
До 1994 года кометам сначала давали временные обозначения, состоявшие из года их открытия и латинской строчной буквы, которая указывает порядок их открытия в данном году (например, комета Беннетта была девятой кометой, открытой в 1969 году, и при открытии получила временное обозначение 1969i). После того, как комета проходила перигелий, её орбита надёжно устанавливалась, и комета получала постоянное обозначение, состоявшее из года прохождения перигелия и римского числа, указывавшего на порядок прохождения перигелия в данном году. Так, комете 1969i было дано постоянное обозначение 1970 II (вторая комета, прошедшая перигелий в 1970 году).
По мере увеличения числа открытых комет эта процедура стала очень неудобной. В 1994 году Международный астрономический союз одобрил новую систему обозначений комет. Сейчас в название кометы входит год открытия, буква, обозначающая половину месяца, в котором произошло открытие, и номер открытия в этой половине месяца. Эта система похожа на ту, которая используется для именования астероидов. Таким образом, четвёртая комета, открытая во второй половине февраля 2006 года, получает обозначение 2006 D4. Перед обозначением кометы ставят префикс, указывающий на природу кометы. Используются следующие префиксы:
Например, комета Хейла — Боппа, первая комета, открытая в первой половине августа 1995 года, получила обозначение C/1995 O1.
Обычно после второго замеченного прохождения перигелия периодические кометы получают порядковый номер. Так, комета Галлея впервые была обнаружена в 1682 году. Её обозначение в том появлении по современной системе — 1P/1682 Q1.
В Солнечной системе имеется семь тел, которые числятся и в списке комет, и в списке астероидов. Это (2060) Хирон (95P/Хирон), (4015) Вильсон — Харрингтон (107P/Вильсона — Харрингтона), (7968) Эльст — Писарро (133P/Эльста — Писарро), (60558) Эхекл (174P/Эхекл), (118401) LINEAR (176P/LINEAR), (323137) 2003 BM80 () и (300163) 2006 VW139 ().
Необычное поведение хвоста кометы
По словам ученых, еще у одной кометы не было обнаружено такое необычное движение плазменного хвоста, как это было замечено у C/2020 S3. Колебания хвоста происходили в диапазоне от 150 до 210 градусов относительно Солнца. Это говорит о том, что скорость солнечного ветра менялась от 200 до 550 км/с, как показало исследование. Но в какой-то момент в течение нескольких дней наблюдений за кометой этот хвост очень сильно начал колебаться.
Ученые считают, что причиной этого колебания стал мощный корональный выброс массы (поток плазмы) на Солнце, который вырвался из одного из солнечных пятен. Из-за того, что этот поток плазмы улетел в космос, миновав Землю, о нем почти ничего не известно.
Как уже писал Фокус, ученые считают, что кометы могли доставить необходимые для появления жизни компоненты не только на Землю, но и на другие планеты в нашей галактике. Новое исследование показало, каким образом кометы могли это сделать, чтобы не разрушить строительные блоки жизни в своем составе.
Меториты
Считается, что в течение года на Землю выпадает около 2000 метеоритов. По химическому составу различают каменные, железные и железокаменные метеориты. Железные метеориты состоят в основном из никелистого железа, содержащего 90% железа и 9% никеля.
Метеориты, которые попадают в руки человека после падения на Землю, являются, как правило, обломками астероидов. Они могут сотни миллионов лет двигаться по своим орбитам вокруг Солнца. Но если их орбиты пересекаются с орбитой Земли, то они могут с ней столкнуться.
Известно более 6000 объектов, периодически сближающихся с Землей. Более 100 таких объектов считаются потенциально опасными.
Все кратеры имеют метеоритное происхождение. На Земле обнаружено около 130 подобных кратеров. Одним из наиболее известных является Аризонский кратер (США), имеющий диаметр более 1200 м и глубину 200 м. Считается, что образовался этот кратер примерно 5000 лет тому назад. Расчеты показывают, что для его образования метеоритное тело должно иметь массу более 100 000 т.
К числу крупнейших, падение которых наблюдалось в 1947 г., принадлежит Сихотэ-Алинский метеорит массой около 100 т. Наиболее крупные из обломков взорвавшегося метеорита массой в несколько тонн, достигнув земли с большой скоростью, образовали более сотни кратеров. Самый большой из кратеров имел диаметр около 26 м и глубину 6 м.
Мощным взрывом завершился полет болида, наблюдавшийся 30 июня 1908 г. в Сибири и получивший название Тунгусского метеорита. При этом были повалены деревья на площади поперечником около 40 км.
Однако, несмотря на многолетние тщательные поиски, ни самого метеорита, ни метеоритного кратера найти не удалось. Вероятнее всего, в атмосферу Земли влетело ядро небольшой кометы, разрушение которого имело характер взрыва и произошло на высоте нескольких километров.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дайте определение понятию «астероид». Перечислите наиболее крупные образцы главного пояса астероидов. 2. Какие тела относят к карликовым планетам? Назовите известные вам карликовые планеты. Перечислите 3 признака карликовых планет. 3. Какие космические тела называются кометами? Какова их природа? 4. Перечислите элементы структуры кометы. 5. Каково оценочное число комет в Солнечной системе? 6. Что такое солнечный ветер и какое значение имеет это понятие для объяснения внешнего вида комет? 7. Объясните, чем различаются такие малые космические тела, как метеоры, болиды и метеориты? 8. Что вы можете рассказать о наиболее известных метеоритах? 9. Какие бывают метеориты по своему составу? 10. Где находится кратер Чикшулуб и чем он знаменит?
Источник комет
Как сказано выше, долгопериодические кометы прилетают с дальних рубежей Солнечной системы. Это происходит ввиду изменивших их орбиту гравитационных пертурбаций, например, вызванных периодическими сближениями Солнца с другими звездами. Следовательно, это означает, что где-то на окраине Солнечной системы должно существовать гигантское кометное «хранилище». Его называют облаком Оорта.
Масштабы облака Оорта. Изображение: NASA
Несмотря на то, что астрономы пока не могут наблюдать непосредственно само облако Оорта, мало кто из них сейчас сомневается в его существовании. Считается, что оно состоит из двух областей: внутреннего диска и сферической внешней области. По оценкам ученых, внутренняя граница облака проходит за 2000-5000 а.е. от Солнца, в то время как внешняя — на расстоянии не менее 50 000 а.е. (то есть почти в световой год). Граница облака фактически соответствует границе Солнечной системы.
Но откуда взялось облако Оорта? Это остаток исходного протопланетного диска, из которого 5 млрд лет назад сформировались Земля и другие планеты. Скорее всего, изначально орбиты населяющих его ледяных тел проходили ближе к Солнцу, однако гравитационное воздействие планет-гигантов постепенно перевело их на дальние рубежи нашей системы.
На данный момент у астрономов довольно приблизительное представление о строении облака Оорта. Но даже самые скромные оценки говорят о том, что оно населено триллионами комет диаметром свыше километра. Их общая масса как минимум в разы превосходит массу Земли. Другими словами, облако Оорта содержит на несколько порядков больше материала, чем Главный пояс астероидов и пояс Койпера вместе взятые.
Планеты — карлики
После открытия большого числа астероидов, а в 1846 г. планеты Нептун в астрономии начались длительные поиски «занептунной» планеты. Лишь в 1930 г. за орбитой Нептуна на расстоянии около 40 а. е. удалось открыть Плутон. Оказалось, что по размерам и массе он меньше Луны, а по плотности существенно отличается от планет обеих групп.
В 1978 г. у него был обнаружен крупный спутник Харон. Начатые систематические поиски других столь же далеких объектов привели к открытию множества малых тел между орбитами Юпитера и Нептуна. К настоящему времени известно уже около 1500 тел, находящихся в этой части Солнечной системы. Диаметры большинства из них составляют от 100 до 1000 км. Некоторые из них, а не только Плутон, имеют спутники.
Тем самым подтвердилось высказанное астрономом Койпером предположение о существовании за орбитой Нептуна на расстоянии 35—30 а.е. от Солнца еще одного пояса малых тел, которые оказывают влияние на движение этой планеты.
В 2006 г. решением Генеральной ассамблеи Международного астрономического союза (MAC) было принято решение ввести новый класс объектов Солнечной системы — планета-карлик. Она должна удовлетворять следующим условиям: 1. обращается вокруг Солнца 2. не является спутником планеты 3. обладать достаточной массой и иметь форму, близкую к сферической
Плутон стал прототипом планет-карликов а наиболее крупным объектом этого класса стала Эрида (диаметр 2400 км). Еще две карликовые планеты — Хаумеа и Макимаки — также относятся к поясу Койпера. В число планет-карликов включена также Церера, которая прежде считалась крупнейшим из астероидов.
Кометы и Земля
Массы комет в космических масштабах ничтожны — примерно в миллиард раз меньше массы Земли, а плотность вещества из их хвостов практически равна нулю. Поэтому «небесные гостьи» никак не влияют на планеты Солнечной системы. Например, в мае 1910 года Земля проходила сквозь хвост кометы Галлея, но никаких изменений в движении нашей планеты не произошло.
С другой стороны, столкновение крупной кометы с планетой может вызвать крупномасштабные последствия в атмосфере и магнитосфере планеты. Хорошим и довольно качественно исследованным примером такого столкновения было столкновение обломков кометы Шумейкеров — Леви 9 с Юпитером в июле 1994 года.
Диаметр ядра, км Средний интервал между столкновениями, млн лет
Предвестники беды
Человечество наблюдало кометы на протяжении тысяч лет. Записи об их появлениях можно найти и в старинных китайских летописях, и на глиняных табличках, обнаруженных посреди руин Вавилона. Не в силах объяснить природу «хвостатых звезд», люди обычно считали их проявлением божественной воли. Так, наблюдавшаяся в 44 году до н.э. комета была истолкована как знак причисления недавно убитого Юлия Цезаря к пантеону богов.
Но чаще всего в умах людей кометы знаменовали скорые потрясения и беды. В этом плане больше всего «повезло» знаменитой комете Галлея. Современники ассоциировали ее визит в 451 году н.э. с битвой на Каталаунских полях, закончившейся разгромом войска Атиллы. А появление кометы Галлея в 1066 году назвали предвестником битвы при Гастингсе, приведшей к нормандскому завоеванию Англии. Широко известна и комета 1811 года, которую ретроспективно связывали с российским походом Наполеона.
Фрагмент гобелена из Байе, изображающий появление кометы Галлея до вторжения норманнов в Англию в ХІ веке
Несмотря на подобные мистические представления, даже в древности некоторые мыслители предпринимали попытки раскрыть тайну природы комет. Одну из первых гипотез на этот счет выдвинул Аристотель. Он полагал, что кометы возникают в результате воспламенения воздуха. Многие из последующих античных мыслителей полемизировали с точкой зрения Аристотеля, указывая, что характер движения комет свидетельствует о том, что они явно должны находиться за пределами «воздушной сферы».
Некоторые ученые древности пошли еще дальше. Так, индийские астрономы выдвинули предположения относительно того, что кометы возвращаются к Земле, и даже предпринимали попытки вычислить периодичность их визитов. Однако, что касается европейской научной мысли, то к Средним векам в ней прочно укрепилась аристотелевская концепция, согласно которой кометы образуются именно в атмосфере.
Ситуация начала меняться лишь с наступлением эпохи Возрождения. В 1472 году астроном Региомонтан предпринял первую, весьма грубую попытку определить расстояние между Землей и наблюдавшейся тогда кометой. Куда более значимую роль сыграли расчеты Тихо Браге. Ему удалось измерить параллакс большой кометы 1577 года и показать, что она располагалась как минимум в четыре раза дальше от Земли, чем Луна. Это означало, что кометы никак не могли являться атмосферным феноменом.
Не все ученые изначально приняли этот вывод (так, до конца жизни Галилей считал кометы лишь оптическими иллюзиями). Но со временем представление о кометах как о путешествующих по Солнечной системе телах закрепилось в астрономическом сообществе. Следующей важной вехой была Большая комета 1680 года. Она стала первой в истории кометой, найденной с помощью телескопа. А Исаак Ньютон использовал ее движение для подтверждения законов Кеплера.
Комета Галлея во время появления в 1986 году, фото сделано в Новой Зеландии
Впрочем, окончательный перелом оказался связан с именем Эдмунда Галлея. Он рассчитал орбиты более чем двух десятков комет и обратил внимание на сходство параметров нескольких из них. При этом промежутки между их появлением составляли 75-76 лет. Галлей выдвинул смелое предположение, что речь идет об одном и том же объекте. В 1716 году он опубликовал подробные расчеты, предсказав, что в следующий раз комета вернется в 1758-м.
Сам Галлей не дожил до этой даты, но 25 декабря 1758 года астроном Иоганн Палич действительно обнаружил предсказанную ним комету. Это событие стало первым триумфальным подтверждением закона всемирного тяготения Ньютона. Комета же была названа в честь Галлея.
Метеоры, меториты и болиды
Метеоры, которые в старину называли «падающими звездами» можно видеть практически в любую ясную ночь, если только не мешает свет Луны. Явление вызывается метеороидами — мелкими камешками и песчинками, влетающими в атмосферу Земли со скоростями в десятки километров в секунду.
Теряя скорость при торможении в атмосфере, метеороиды разогреваются, испаряются и практически полностью разрушаются, не долетев до поверхности Земли.
Метеорные тела, догоняющие Землю, влетают в ее атмосферу со скоростью не менее 11 км/с, а летящие навстречу — 60—75 км/с.
Метеорные потоки наблюдаются ежегодно в определенные ночи, когда несколько (а иногда несколько десятков) метеоров каждый час вылетают из определенной области неба, называемой радиантом. Такие метеорные потоки получают названия по имени созвездия, в котором расположен их радиант, например Леониды, Дракониды, Персеиды и др.
Если в атмосферу Земли попадает из космического пространства крупное тело, наблюдается явление называемое болидом. Болиды имеют вид огненного шара и оставляют после своего полета след, который иногда можно наблюдать в течение 15—20 мин.
Наиболее яркие болиды видны даже днем. В отдельных случаях тело, вызвавшее появление болида, не успевает до конца испариться в атмосфере и падает на поверхность Земли в виде метеорита.
Два разных хвоста у кометы
Несмотря на то, что кометы сравнивают с кошками, C/2020 S3 в отличие от этих домашних животных вырастила не один, а сразу 2 хвоста. Один хвост состоял из пыли, а второй – из ионов. При этом оба хвоста не всегда были направлены в одну и ту же сторону.
Когда комета приблизилась к Солнцу, то каждую секунду она выбрасывала примерно 12 тонн водяного пара, когда лед на поверхности кометы испарялся из-за высокой температуры окружающей среды. В это же время комета выбрасывала и пыль, связанную ранее с этим льдом.
По словам авторов исследования, считается, что хвост комет отталкивает солнечный ветер и это отчасти верное предположение. Но на самом деле главной движущей силой в этом процессе выступает давление электромагнитного излучения. Это давление, которое оказывает излучение (в данном случае Солнца) на поверхность объекта (в данном случае кометы). Ученые говорят, что это давление света повлияло на пыль, которая вырывалась из кометы, и это влияние было в 10 раз сильнее, чем это делает солнечный ветер (поток солнечных частиц).
Авторы исследования говорят, что часть водяного пара, который вылетал из кометы C/2020 S3 подверглась ионизации ультрафиолетовым излучением Солнца и превратилась в плазму. Как раз для хвоста из плазмы главной движущей силой, которая определила его направление, был солнечный ветер.
Астероиды
.Астрономы давно обратили внимание на слишком большой пробел, существующий между орбитами Марса и Юпитера, и предполагали, что там может находиться еще неизвестная планета.
После длительных поисков в этом промежутке действительно была открыта планета, которая по традиции получила имя, взятое из древней мифологии — Церера.
Она оказалась слишком маленькой по сравнению с другими планетами — ее диаметр около 1000 км. Однако выяснилось, что Церера вовсе не единственная планета. Вскоре были открыты Паллада, Веста и др.
Эти объекты стали называть малыми планетами или астероидами. Эти малые планеты обращаются в основном между орбитами Марса и Юпитера, образуя так называемый пояс астероидов.
К концу XX в. в этом поясе открыто более 100 тыс. объектов. Наиболее крупные из них имеют шарообразную форму, а те, размер которых менее 100 км, и большинстве своем — неправильную. Общая масса всех этих тел составляет не более 1/1000 массы Земли.
Тем не менее, стало очевидно, что в состав Солнечной системы входит также множество малых тел, орбиты которых очень сильно меняются под действием планет.
Исследования с помощью космических аппаратов
Название Год открытия Космический аппарат Дата Расстояние сближения (км)
21P/Джакобини — Циннера 1900 «Международный исследователь комет» 1985 7800 Пролёт
81P/Вильда 1978 «Стардаст» 2004 240 Сближение; возврат образцов на Землю
9P/Темпеля 1867 «Дип Импакт» 2005 0 Сближение; столкновение специального модуля (ударника) с ядром
67P/Чурюмова — Герасименко 1969 «Розетта» 2014 0 Выход на орбиту в качестве квазиспутника; первая в истории мягкая посадка на комету (модуль «Филы»)
Информация в этом разделе устарела.
Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон.
Миссия Comet Interceptor (Перехватчик комет)
Роль комет в происхождении жизни на Земле
Кометы привлекают астрономов не только своей красотой, но и той ролью, которую они сыграли в истории нашей планеты. А она, без преувеличения, огромна.
Начнем с того, что кометы могут подтверждать свою дурную репутацию и нести смерть. Человечество получило наглядное доказательство этому в 1994 году, когда Юпитер пережил самую настоящую бомбардировку обломками кометы Шумейкеров-Леви 9.
Последствия падения кометы Шумейкеров-Леви 9 намного превзошли самые смелые ожидания астрономов. Во время входа в атмосферу ее обломки образовали гигантские огненные шары, температура внутри которых достигала 24 000 градусов. Общий объем энергии, выделившейся при падении одного только самого крупного осколка кометы, был оценен в 6000 гигатонн в тротиловом эквиваленте (в 600 раз больше, чем весь ядерный арсенал человечества). Сразу после удара в атмосферу Юпитера поднялись облака раскаленного газа, а на месте упавших обломков остались огромные темные пятна, которые затем затягивались в течение года.
Разумеется, Юпитер является не единственной планетой Солнечной системы, которой довелось пережить подобную бомбардировку. Тектоника плит и эрозия скрыли большую часть кратеров с земной поверхности. Но на сегодняшний день астрономы нашли уже немало следов древних ударных формаций на нашей планете. Какие-то из них оставлены астероидами, а какие-то — кометами. Не исключено, что «хвостатые звезды» вызвали как минимум некоторые массовые вымирания, поставившие биосферу нашей планеты на грань гибели.
В то же время, хотя кометы едва не уничтожили (и возможно, еще уничтожат) жизнь на Земле, вполне вероятно, что без них она бы попросту не смогла появиться. Согласно популярной гипотезе, именно кометы стали одним из основных поставщиков воды на молодую Землю.
Более того, уже сейчас нам известно о том, что кометы на удивление богаты сложными органическими веществами. А это значит, что помимо воды, кометы могли занести на нашу планету и базовые строительные кирпичики, без которых у жизни попросту не было бы шансов на появление.
В следующей части нашего материала мы расскажем об уже отправленных и планируемых миссиях к кометам.
Из-за своего необычного вида (наличие хвоста, который может простираться на несколько созвездий) кометы с древних времен обращали на себя внимание людей, даже далеких от астрономии. За все время наблюдений было замечено и описана свыше 2000 комет.
По мере приближения к Солнцу у кометы появляется и постепенно увеличивается хвост, направленный в противоположную от Солнца сторону. У наиболее ярких комет хорошо заметны все три составные части: голова, ядро и хвост.
При удалении от Солнца яркость кометы и ее хвост уменьшаются.
Ученые давно пытались решить вопрос о том, откуда появляются кометы и как они движутся в пространстве.
Наблюдая в 1680 г. комету, Ньютон вычислил ее орбиту и убедился, что она, подобно планетам, обращается вокруг Солнца. Пользуясь советами Ньютона, Эдмунд Галлей обнаружил, что орбиты комет, наблюдавшихся в 1531, 1607 и 1682 гг., очень похожи. Он предположил, что это была одна и та же комета и предсказал ее очередное появление. Оказалось, что комета Галлея в афелии уходит за орбиту Нептуна, имея период обращения около 76 лет.
Среди комет немало таких, которые наблюдались всего один раз и могут вернуться только через несколько столетий. Ежегодно наблюдается 15—20 комет, большинство которых видны только в телескоп. Некоторые из них оказываются новыми, неизвестными ранее.
В настоящее время известно, что существенную роль в формировании кометного хвоста играет солнечный ветер — поток заряженных частиц, летящих от Солнца. Солнечное излучение вызывает распад молекул, вылетевших из кометного ядра, а также образование ионов. Именно ионы атомов и молекул образуют плазменные хвосты. Интенсивное испарение замерзших газов из ядра начинается после того, как комета пересечет орбиту Юпитера. Газы захватывают с собой пыль и вместе с ней образуют голову кометы (ее атмосферу), а также хвост.
Предполагается, что общее число комет в Солнечной системе превышает десятки миллиардов.
Считается, что Солнечная система окружена одним или даже несколькими облакам комет, которые движутся вокруг Солнца на расстояниях, которые в десятки тысяч раз больше, чем орбита Нептуна (т.н. облако Оорта).
Там, в облаке Оорта, кометные ядра вращаются на протяжении миллиардов лет с момента образования Солнечной системы. Некоторые из них попадают внутрь планетной системы и наблюдаются как новые кометы.
Жизненный цикл комет
Появление более мощных телескопов и начало использования фотографии позволило существенно расширить представления о кометах. Астрономы выяснили, что это совсем небольшие тела, движущиеся вокруг Солнца по крайне вытянутым орбитам.
Яркость комет объясняется тем, что их поверхность покрыта большим количеством летучих веществ, которые при приближении к Солнцу начинают испаряться. В результате комета обзаводится комой (окружающей ее газопылевой оболочкой) и хвостом. При том, что диаметр ядра кометы обычно составляет несколько десятков километров, протяженность их хвостов измеряется многими миллионами километров.
Когда в 1910 году астрономы провели спектральный анализ хвоста кометы Галлея, то обнаружили там цианид и угарный газ. Поскольку Земля должна была пройти через хвост, эта новость спровоцировала небольшую панику в США (в продажу даже поступили «противокометные» защитные маски и противогазы). Разумеется, ничего страшного не произошло. Дело в том, что несмотря на гигантскую протяженность, кометные хвосты настолько разрежены, что физически не способны оказать ни малейшего влияния на земную атмосферу.
Чем дольше астрономы наблюдали кометы, тем отчетливее становилось понятно, что те можно разделить на две основные группы. Первые — это короткопериодические кометы. Они движутся по орбитам с периодом обращения менее 200 лет. Комета Галлея является наиболее известным представителем этой категории.
Поскольку короткопериодические кометы регулярно сближаются с Солнцем, они довольно быстро теряют все запасы летучих веществ. Та же комета Галлея, как считается, уже потеряла порядка 80-90% своей изначальной массы (это значит, что ее предыдущие визиты явно были намного зрелищнее, чем сейчас). Когда же она полностью лишится всех летучих веществ, то станет «выгоревшей» кометой — объектом, не демонстрирующим никакой видимой активности, который будет не так-то и просто отличить от обычного астероида.
По расчетам астрономов, средний срок жизни короткопериодической кометы составляет от нескольких сотен тысяч до миллиона лет. Это вызывает логичный вопрос: если кометы так быстро выгорают, почему их все еще можно увидеть на земном небе? Дело в том, что они получают «пополнение». Время от времени с дальних рубежей Солнечной системы прилетают так называемые долгопериодические кометы, чьи периоды обращения составляют десятки, сотни тысяч, а то и целые миллионы лет.
Их дальнейшая судьба может складываться по-разному. Кометы, впервые сближающиеся с Солнцем, в среднем более хрупкие, поскольку в их составе содержится очень большое количество «первобытных» веществ, оставшихся со времен формирования Солнечной системы. Из-за этого порой они не переживают встречи с нашей звездой и распадаются.
На почтовой марке Лаоса изображена комета Галлея над Афинами. Серия «Комета Галлея», 1986 год
Другой сценарий заключается в том, что орбита долгопериодической кометы меняется таким образом, что после сближения с Солнцем она навсегда покидает Солнечную систему и ускользает в межзвездное пространство. Одновременно это означает, что некоторые из прилетающих к нам комет могут быть посланцами из других звездных систем. В 2019 году астрономам удалось обнаружить первый в истории такой объект, получивший название комета Борисова. Она сблизилась с Солнцем, после чего вновь исчезла в межзвездном пространстве.
Что же касается тех долгопериодических комет, которые успешно выдерживают встречу с Солнцем и при этом не уходят в межзвездное пространство, то со временем они перемещаются на более близкие орбиты, пополняя популяцию короткопериодических комет.
Относительно недавно астрономы узнали о существовании еще одной субпопуляции «хвостатых звезд». Речь об околосолнечных кометах. В перигелии они подходят чрезвычайно близко к нашему светилу, иногда пролетая на расстоянии всего нескольких тысяч километров от его поверхности. Как правило, такие кометы имеют небольшие размеры (чаще всего от 10 до 50 м) и полностью испаряются во время сближения с Солнцем.
Свыше 85% известных нам околосолнечных комет являются частью семейства Крейца. Это обломки гигантского ледяного тела, распавшегося примерно 2400 лет назад. Большинство из них невелики, но попадались и довольно крупные фрагменты, которые были хорошо заметны на земном небе и становились «большими» кометами.
Околосолнечные кометы было крайне сложно обнаружить посредством наземных наблюдений. Ситуация изменилась после запуска в 1995 году солнечной обсерватории SOHO. Просматривая ее снимки, ученые с удивлением обнаружили, что на них часто попадают околосолнечные кометы. Иногда в течение недели аппарат фотографирует до десятка таких объектов.
Комета, прилетающая к Солнцу раз в 1800 лет
Как уже известно ученым, комета C/2020 S3 (Erasmus) совершает полный облет вокруг Солнца за 1800 лет. Если даже ее и наблюдали 1800 лет назад, то записей об этом в исторических хрониках не сохранилось. Эту комету обнаружили три года назад, и она выглядела как обычная долгопериодическая комета, хотя и приблизилась к Солнцу на расстояние от Меркурия до нашей звезды. То есть очень близко.
С Земли очень сложно было проводить наблюдения за этой кометой, ведь ее затмевал очень яркий свет Солнца, но с помощью космических аппаратов STEREO-A и SoHO, ученые получили подробные данные об этом объекте.