4 из чего состоят кометы. Строение, состав кометы. Астероиды и кометы имеют ряд и других отличий друг от друга

Однако орбиты комет обычно очень вытянутые.

Частично их орбиты пролегают очень и очень далеко от Солнца, а частично довольно близко к Солнцу.

Иногда их называют «грязными снежными комьями», потому что они представляют собой небольшие образования неправильной формы из , и .

Когда комета приближается к Солнцу, лед начинает плавиться и вскипать, выбрасывая частицы пыли. Эти частицы вместе с образуют вокруг ядра кометы , которое называется оболочкой кометы .

Оболочка освещена Солнцем. Солнечный свет отталкивает , и она вытягивается в длинный и ярко освещенный «хвост».

Кометы: косматые странницы Вселенной

Э. Галлей предсказал дату следующего появления этой кометы, и хотя не дожил до этого дня, предсказание с блеском исполнилось.

Уже в наше время в исторических хрониках разных удалось найти более тридцати упоминаний о появлении «бородатой звезды», которая с 18 в. стала носить «Комета Галлея».

Что собой представляют кометы?

Галлей установил важнейший факт — кометы являются членами Солнечной системы и обращаются вокруг Солнца.

Однако мы не можем наблюдать их постоянно, как другие малые планеты, потому что у них совсем другие орбиты — вытянутые настолько, что некоторые из них подходят к Солнцу ближе, чем , а затем удаляются до самого пояса Койпера.

Существуют кометы, которые на один оборот затрачивают целые , и на человечества появляются на земном небе всего однажды.

Что же собой представляют небесные тела, которые древние греки нарекли словом «комета», означающим в переводе «косматая»?

Основная масса кометы сосредоточена в небольшом плотном ядре, которое состоит из льдов , аммиака и метана, в которые вкраплены мелкие твердые частицы — пылинки и песчинки.

Пока комета находится в далеких от Солнца холодных областях Солнечной системы или даже за ее пределами, ядро выглядит как небольшой , окруженный светлой туманной оболочкой — ее называют «кома».

С приближением к нашей звезде ядро начинает разогреваться, льды испаряются, и газы выбрасываются из ядра, прихватывая с собой твердые частицы.

У кометы образуется хвост, вернее, два хвоста — газовый и пылевой, которые под действием солнечного вытягиваются в сторону, противоположную Солнцу.

Иногда газовый и пылевой хвост приобретают различные формы — частицы веществ, из которых они состоят, по-разному реагируют на солнечное излучение, а длина хвостов порой достигает 200 и более млн км.

Хвосты комет не имеют резких очертаний и практически прозрачны — сквозь них хорошо видны звезды. Газ и мельчайшие пылинки в них чрезвычайно разрежены, и наблюдать их мы можем только благодаря их собственному свечению под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.

Как заметил один из астрономов, по сути, это «видимое ничто».

Сегодня астрономам известны более 400 комет с коротким периодом обращения, причем 200 из них удалось наблюдать дважды и трижды.

Современные исследования комет

В 1986 г. космические аппараты «Вега-1» и «Вега-2» и «Джотто» «наведались» к комете Галлея, передали на землю изображения ее ядра и провели анализ вещества хвоста. Предположения ученых о составе кометных ядер подтвердились. Ядро кометы имеет размеры около 10 км и вращается вокруг своей оси.

Основное место обитания комет находится на самых дальних окраинах Солнечной системы — в облаке Оорта. Там они и проводят большую часть своей «жизни».

Но иногда, под влиянием других космических тел, некоторые из них меняют свои орбиты и начинают приближаться к Солнцу. Вот тогда-то мы и видим их на ночном или вечернем небе.

Однако кометы, решившей покинуть облако Оорта, коротка — ведь при каждом прохождении вблизи Солнца она теряет часть своего вещества. Через 10-15 тыс. лет кометы полностью испаряются.

Масса средней кометы ничтожна — примерно в миллиард раз меньше массы Земли, а плотность вещества из их хвостов практически равна . Поэтому «бородатые звезды» никак не влияют на планеты Солнечной системы. Так, в мае 1910 г. Земля прошла сквозь хвост кометы Галлея, даже не ощутив этого.

Зато столкновение ядра крупной кометы с нашей планетой может вызвать крайне тяжелые последствия для и магнитосферы Земли. Примером такого события может служить падение обломков кометы Шумейкеров-Леви на , которое астрономы всего мира наблюдали в июле 1994 г.

В 2005 американский космический аппарат «Дип Импакт» отправился к комете для того, чтобы… протаранить ее. Он сбросил на комету специальный , который столкнулся с ядром кометы.

При больше 10 тысяч тонн вещества кометы превратились в газ и пыль, а приборы определили состав вещества, из которого состоит ее «голова».

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.

Комета представляет собой небесное тело малых размеров, состоящее изо льда с вкраплениями пыли и каменных обломков. При приближении к солнцу лед начинает испаряться, потому за кометой остается хвост, растягивающийся порой на миллионы километров. Хвост кометы состоит из пыли и газа.

Орбита кометы

Как правило, орбита большей части комет представляет собой эллипс. Однако достаточно редко встречаются также круговые и гиперболические траектории, по которым двигаются ледяные тела в космическом пространстве.

Кометы, проходящие через Солнечную систему

Через Солнечную систему проходит немало комет. Остановим внимание на наиболее известных космических странницах.

Комета Аренда-Роланда была впервые обнаружена астрономами в 1957 году.

Комета Галлея проходит недалеко от нашей планеты раз в 75,5 лет. Названа по имени британского астронома Эдмунда Галлея. Первые упоминания об этом небесном теле встречаются в Китайских древних текстах. Пожалуй, наиболее известная комета в истории цивилизации.

Комета Донати была открыта в 1858 году итальянским астрономом Донати.

Комета Икея-Секи была замечена японскими астрономами-любителями в 1965 году. Отличалась яркостью.

Комета Лекселя была обнаружена в 1770 году французским астрономом Шарлем Мессье.

Комета Морхауза была открыта американскими учеными в 1908 году. Примечательно, что в ее изучении впервые использовалась фотография. Отличалась наличием трех хвостов.

Комета Хейла-Боппа была видна в 1997 году невооруженным глазом.

Комета Хиякутаке наблюдалась учеными в 1996 году на небольшом удалении от Земли.

Комета Швассмана-Вахмана впервые была замечена немецкими астрономами в 1927 году.

«Молодые» кометы имеют голубоватый оттенок. Это связано с наличием большого количества льда. По мере вращения кометы вокруг солнца лед тает, и комета приобретает желтоватый оттенок.

Большая часть комет вылетает из пояса Койпера, представляющего собой скопление замороженных тел, которые находятся неподалеку от Нептуна.

Если хвост кометы голубого оттенка и повернут от Солнца – это свидетельство того, что он состоит из газов. Если же хвост желтоватый и повернут к Солнцу, то в нем много пыли и других примесей, притягивающихся к светилу.

Изучение комет

Ученые получают информацию о кометах визуально через мощные телескопы. Однако в ближайшем будущем (в 2014) году запланирован пуск космического аппарата ЕКА «Розетта» для изучения одной из комет. Предполагается, что аппарат будет находиться рядом с кометой на протяжении длительного времени, сопровождая космическую странницу в ее пути вокруг Солнца.

Заметим, что ранее НАСА запустило космический аппарат «Дип Импакт» для столкновения с одной из комет Солнечной системы. В настоящее время аппарат находится в исправном состоянии и используется НАСА для изучения ледяных космических тел.

Каждый год 12 августа метеориты всю ночь стремительно прочерчивают небо яркими огненными полосами, сгорая в средних слоях атмосферы. Это огненное представление называется метеоритным дождем Персея. Двигаясь по орбите Земля, пересекает метеоритный поток - шлейф кометы, совершающей свой путь вокруг Солнца.

Что такое кометы?

Кометы, как и каменные астероиды, это если можно так выразиться, отходы производства после формирования Солнца, планет и их спутников. Кометы состоят в основном из льда с включениями мелких камней и пыли. Большую часть своей жизни кометы пасутся на обширных пустынных пастбищах на периферии Солнечной системы.

Самая дальняя планета Солнечной системы Плутон находится на расстоянии 5,8 миллиарда километров от Солнца. Скопление же комет под названием Пояс Кюйпера расположено на 480 миллионов километров дальше Плутона. Другое подобное скопление - Облако Оорта - отстоит от Солнца на 160 миллиардов километров. На самом деле Облако Оорта - это не облако, а громадное скопление триллионов комет, эти кометы бродят по Вселенной в разных направлениях, как коровы в пасущемся стаде. Полагают, что Облако Оорта окружает Солнечную систему как огромное гало.

Интересный факт: кометы совершают один оборот вокруг Солнца в среднем за один миллион лет.

Доказательство кометных скоплений

Доказать существование кометных скоплений очень трудно. И вот почему. Даже если лететь в ракете сквозь Облако Оорта, можно во время путешествия не встретить ни одной кометы. Они разделены расстоянием в миллионы и миллиарды километров. Так как кометы находятся далеко от Солнца, то и освещены они весьма слабо и выглядят почти такими же темными, как и окружающее их космическое пространство. Удаленные от Солнца кометы не имеют приписываемых им хвостов. Их цвет красно – коричневый, размер около двух километров. Словом, похожи они на большие грязные айсберги.

Материалы по теме:

Что такое комета?

Путешествие комет

Безобразный лик кометы преображается, когда она покидает стадо и приближается к Солнцу. В этот момент комета претерпевает мгновенное превращение. Она вытягивается по ночному небу длинной сияющей полосой, приводя людей в ужас и восторг. Какая же сила выгоняет комету из Облака Оорта? Естественно, гравитация. Вот каким образом это происходит. Солнце стремительно летит в пространстве и тащит за собой охапку планет, их спутников и комет. Путь Солнца пролегает среди звезд Млечного Пути. Стадо комет, увлекаемое Солнцем, иногда пролетает поблизости от другой звезды. Сила ее гравитации производит возмущение в Облаке Оорта, сдвигая кометы с их привычных положений

М аленькое 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.