Комети і метеорні потоки

Цими днями ми чекаємо до себе комету,

Яка несе погибель світу ...

Михайло Лермонтов (про комету Галлея, 1835, "Сашка")

Я не планета. Долі - свити.

І в глибинах неба, назавжди,

Я лише комета без орбіти,

Я лише падуча зірка ...

Костянтин Бальмонт

комету можна було б присвятити окрему об'ємисту книгу, тому що їх видно неозброєним оком і з'являлися поблизу Землі багато разів. Тому в цьому нарисі наводяться тільки основні відомості про цих небесних тілах і породжені ними метеорних потоках. Докладно розглядаються лише нові дані і особливо ті, які зібрані космічними апаратами.

Комети мають ядро, що нагадує за розміром і формою невеликий астероїд. Ядро містить тверді речовини, які поблизу Сонця, починають випаровуватися. Навколо ядра утворюється газова кома (голова), в тисячі і мільйони разів перевищує за обсягом ядро. Наприклад, голова комети 1680 по розмірами наближалася до Сонця. Газоподібне і часто іонізованою речовина під дією сонячного вітру (під дією минає від Сонця плазми) і під дією світлового тиску переміщається в сторону від Сонця. Так утворюється кометний хвіст, багато разів перевершує за розмірами голову. Наприклад, у комети 1680 він в 2 рази перевищував відстань від Землі до Сонця. Втім, кометні хвости бувають різними: іноді вони витягуються по прямій від Сонця (I тип), іноді трохи відхилені від цього напряму (II тип), іноді короткі і сильно відхилені (III тип), а іноді (рідко) витягнуті по орбіті вперед, назад або "тягнуться" до Сонця. Бувають комети з декількома хвостами, що складаються з частинок різної природи (насамперед - різної маси). Іноді видно тільки голова комети. Справа в тому, що яскравість хвоста комети завжди менше яскравості її голови, і у слабких комет хвіст може бути не видно. Чи не видно хвіст також у будь-яких комет, якщо вони ще не встигли наблизитися до Сонця. Далекі комети нагадують маленьке і слабке туманне плямочка, яке можна розглядати лише в сильний телескоп.

Розрізняються короткоперіодичні, длінноперіодіческіе і непереодіческіе комети. Неперіодичні комети приходять до нам із хмари Оорта один раз, і час їх приходу ми не можемо передбачити. Орбіти таких комет настільки витягнуті, що їх наступний прихід може відбутися через багато мільйонів років. Вони можуть і взагалі не з'явитися, якщо орбіти будуть змінені під дією тяжіння будь-яких тіл в хмарі Оорта або близьких до Сонця зірок (див. попередній розділ). Таких комет переважна більшість. Їх орбіти бувають сильно нахилені до площини екліптики (до площини земної орбіти і взагалі до площини планетної системи). Рух може бути в будь-якому напрямку.

Длінноперіодіческіе комети мають періоди обертання більше 200 років. Короткоперіодичні комети повертаються до Сонця через невеликий термін. Періоди їх обертання навколо Сонця складають від декількох років до декількох десятків років, рідше - сотні років. У середині XX століття було відомо близько 100 короткоперіодичні комет, але, звичайно, до теперішнього часу їх список поповнився. У цих комет щодо впорядковані орбіти: переважає рух у площині екліптики і в ту ж сторону, що і рух планет (при погляді з північної півкулі Землі - проти годинникової стрілки). Зазвичай ці комети не покидають межі планетної системи. Багато хто з них (кометної сімейство Юпітера) не йдуть від Сонця далі орбіти Юпітера. Юпітер помітно впливає на "свої" комети і може "викинути" їх подалі від нас або навпаки перевести на орбіти, близькі до Сонця, після чого ми можемо їх спостерігати регулярно.

З появою нової комети їй присвоюється ім'я першовідкривача і порядковий номер (якщо цим же людиною відкриті інші комети). Наприклад, чеська астроном і геофізик А. Мркос відкрив 15 комет [Дитяча енциклопедія, т.2, 1964].

Найкоротший період зафіксований у комети Вільсона-Харрінгтона - 2,3 року. Ця ледь помітна комета спостерігалася в 1949 р., а потім була загублена (не вдалося з достатньою точністю обчислити її орбіту). З періодичністю в 3,3 року повертається до Сонця комета Енке-Баклунд. Вона спостерігається з 1786 р. і до цих пір.

Вперше поява комети було передбачене Едмундом Галлея в 1705 р. Комета, для якої це було зроблено, носить ім'я вченого і з'являється кожні 76 років. За допомогою стародавніх літописів простежено багато її появи з 240 р. до нашої ери. В останній раз вона відвідала "наші місця "в 1986 р. (30-ий раз).

Голова і хвіст комети складаються з газу і пилу. При кожному наближенні до Сонця комета втрачає частину речовини, і тому короткоперіодичні комети є також найкоротший. Є відомості, що до середини XX століття половина короткоперіодичні комет вже не спостерігалася [Всехсвятський, 1955]. Іноді комети руйнуються і іншим чином: комета Біелли в XIX столітті на очах у спостерігачів розпалася на кілька частин, а потім зовсім зникла. Газ під дією сонячного вітру розсіюється в космічному просторі, а частки побільше (пилинки) поступово розходяться по орбіті вперед і назад, утворюючи метеорний потік. При перетині орбіти Землі з таким потоком спостерігається метеорний дощ (багато метеорів, що вилітають з однієї і тієї ж точки нічного неба). Метеори згоряють у верхніх шарах земної атмосфери. Особливо метеорні сильні дощі спостерігалися в 1872 і 1885 роках, коли Земля перетинала орбіту розпалася кілька десятиліть перед цим комети Біелли. Метеорний потоки носять назви сузір'їв, з яких вони вилітають - Персеїди, Ліріди, Оріоніди ...

Гази і легкі частинки покидають кометної ядро (здуваються сонячним вітром), а частки побільше скупчуються на поверхні, утворюючи захисну кірку на поверхні ядра.

спектральними методами з Землі в складі кометних голів були виявлені речовини з наступними формулами: C2, C3, CH, CN, NH, NH2, Na, Fe, Ni, Cr. У хвостах I типу - CO, N2, CO2, CH. Всі ці молекули іонізовані (без одного з електронів), і тому взаємодіють із сонячним вітром. У хвостах II типу - ті ж нейтральні молекули, що і в головах (або особливо дрібні пилинки такого хімічного складу). У хвостах III типу -- порошинки різного розміру. Частинки зазвичай в тій чи іншій мірі електрично заряджені і часто є хімічно активними радикалами, але через розрідженості речовини не можуть вступити в реакцію з іншими частками і тому зберігаються тривалий час, чого не буває в земних умовах.

Проходження Землі крізь кометні голову й хвіст не відчутні. Зіткнення з ядром становить велику небезпеку, але трапляється рідко. Приклад - падіння в 1908 р. Тунгуського метеорита, який не був звичайним метеоритом (маленьким астероїдом), а був, судячи з усього, саме ядром комети діаметром менше 100 м. Ядро комети увійшло в атмосферу під кутом 10 - 15 градусів. Від тертя об повітря тіло розсипалося і вибухнуло, мало-мало не долетівши до поверхні Землі. Під час падіння Тунгуського метеорита всю ніч світилося небо над Євразією в смузі шириною від Петербурга до Криму і довжиною від Тунгуски до Великобританії (Бронштен, 1993). Це що рухалися поблизу ядра кометні частки (в основному, молекули газу і т.п.) вписалися в "коридор" навколоземній орбіти і летіли якийсь час у верхніх шарах атмосфери паралельно земної поверхні (більше кут - падіння, менше - вихід з атмосфери). Європейські газети того часу відзначили, що "ніч в цю ніч "чомусь не настала. Про падіння метеорита в Сибіру дізналися через 14 - 18 років, хоча місцева сибірська газета повідомила про нього.

Нові відомості

У 1986 р. європейський космічний зонд "Джотто" перетнув центральну частину голови комети Галлея в 605 км від ядра (за іншими джерелами - в 550 км). Швидкість проходження через станції комету становила близько 70 км/с. Комета Галлея рухається назустріч Землі, і її швидкість склалася зі швидкістю апарата, запущеного з Землі. Порошинки комети навіть пошкодили деякі прилади "Джотто", але, в цілому, станція повністю справилася з поставленим завданням [Проліт "Джотто "..., 1986].

Крім "Джотто" через голову комети Галлея в цей же час пройшли американські станції "Вега-1" (в 8900 км від ядра) і "Вега-2" (в 7900 км від ядра), а також японський апарат "Планета-А" (в 150000 км від ядра). Вони рухалися далі від ядра, але зате через менш концентроване речовина і "бачили" комету в цілому [Проліт "Джотто "..., 1986].

До 1986 р. кометні ядра не були доступні для спостереження (приховані великий товщею газів і пилу кометної голови). "Джотто" вперше сфотографував ядро комети Галлея з близької відстані. Ядро виявилося "картоплиною" з льоду і каміння розміром 16 на 8 км (за іншими джерелами - 14 на 7,5 або 11 - 15 на 4 - 8 км) - в 10 -- 100 раз масивніше, ніж припускали для даної комети! [Проліт "Джотто "..., 1986; Марочник та ін, 1987; др.]. Зверху, як і представляли, була кірка з темного тугоплавкого речовини. Лід під пилом. Поверхня ядра була горбистій і "посипаної" метеоритними кратерами. Гази виривалися з кометного ядра струменями, пробивши в декількох місцях кірку. Спостерігалися два великих і два малих струменя [Проліт "Джотто "..., 1986]. За добу витрачалося 100 000 тонн льоду [В голові комети - лід, 1986].

Визначено був хімічний склад комети. Достовірно з'ясовано, що в ядрі комети Галлея присутні замерзлі вода (H2O) і вуглекислий газ (CO2). Імовірно є також синильна кислота (HCN), аміак (NH3) і метан (CH4). Коли ці речовини випаровуються, утворюються різні вторинні молекули, які вже перераховувалися вище за спостереженнями спектра комет із Землі. Достовірно виявлені, зокрема, CO, CN, C2, C3, CH, NH, NH2, OH (хімічно активні молекули, радикали тощо, вони утворюються при взаємодії кометної речовини з потоком сонячної плазми і світлом) [В голові комети - лід, 1986]. Цікаво виявлення різних органічних речовин: вуглеводнів (пентан, гексан, бутадієн, бензин, толуол тощо), азотвмісних (амінокислоти пурин і аденін), кисень (метиловий і етиловий спирт), що містять одночасно кисень і азот (метанолнітріл) [Органічні речовини в комети Галлея, 1987]. Це ще одне підтвердження того, що органічні речовини можуть виникати і без участі живих організмів.

Коли комета Галлея вже відходила від Сонця і була між Сатурном і Марсом, на ній спостерігалася тривала спалах, що збільшила її яскравість в 300 разів [Гігантська "спалах "..., 1991]. Зіткнення з астероїдом? Але чому довга спалах? Після зіткнення від перегріву пішли якісь хімічні реакції? Або збита кірка, і гази кинулися назовні з багатьох тріщин?

До речі, навіть "повсякденна" активність ядра комети Галлея, за поданнями ряду дослідників, занадто велика, щоб її пояснити впливом тільки сонячної енергії. Є, наприклад, припущення, що вуглець і органічні речовини комети запалали в кисні, і горіння йде під кору комети, в результаті чого викидається так багато чадного газу й кіптяви (C, C2, C3). Зі струменями при горінні викидається і пил [Джерело енергії в комети Галлея? 1989].

При кожному наближенні до Сонця комета Галлея втрачає до 250 000 000 тонн речовини, якого може вистачити ще на 170 000 років при тій ж швидкості випаровування. Але швидкість може змінитися: кірка тугоплавкого речовини може стати товщі і сповільнити випаровування, а раптовий розпад комети -- різко прискорити його.

Крім вивчення комети Галлея, в останні роки астрономи мали можливість спостерігати падіння комети Шумейкерів-Леві-9 на Юпітер [Бялка, 1993; Силкін, 1994; Юпітер "зализує рани", 1995]. З 16-го липня 1994 р. у протягом тижня ця комета, що розпалася на частини 2 роки тому, бомбила планету. Спочатку вона пройшла близько від Юпітера, і він розірвав її своїми приливними силами на 20 видимих із Землі уламків. Вони вишикувалися в ланцюжок (розтягнулися по орбіті комети), зробили довгу дворічну петлю, а потім один за одним впали на Юпітера зі швидкістю 60 км/с. Це відбувалося на прихованою від нас боці планети, але, коли планета поверталася, видно було сліди падінь (інші колір і форма хмар). Перший уламок розміром приблизно в 1 км впав 16-го липня. За горизонтом Юпітера спостерігався спалах яскравіше Іо. Через кілька хвилин місце падіння повернулася до нас. Темне пляма видно кілька діб. Найбільший уламок діаметром від 2,3 до 10 км (за різними даними) упав 18-го липня і створив викид розпеченого стовпа газів, порівнянний за яскравості з самим Юпітером. Радіояркость планети теж зросла. Слід був видний багато місяців. Швидко обертається Юпітер підставляв комету свої різні ділянки, і сліди падінь утворили ланцюжок, хоча деякі дрібні уламки "зійшли з рейок "і нанесли удари поза основної лінії. Це найбільша з спостерігалися космічних катастроф в Сонячній системі. Після неї в США було створено науковий підрозділ за прогнозом подібних катастроф (спостереження за відповідними близько до Землі астероїдів і комет) [Силкін, 1994]. У зв'язку з цим народилася гіпотеза, яка пояснює народження ланцюжків кратерів (Катенев) на Місяці та інших небесних тілах (див. розділ про Місяць). Зокрема, на Землі в республіці Чад c корабля "Spasce Shuttle Endeavor" за допомогою бортового радара виявлена ланцюжок з трьох метеоритних кратерів. Вік кратерів - 360 мільйонів років, передбачуваний діаметр тіла - 11-16 км, передбачуваний розмір уламків - не менше 1,6 км [На території Чаду ..., 1997]. Повідомляється, що Катенев багато на супутниках Юпітера, причому всі вони розташовані на стороні, зверненого до Юпітеру [Бялка, 1993].

Крім того, в ці роки астероїд Хірон був "переведений" в комети [Загадковий Хірон, 1996]. Хірон діаметром в 180 км вважався донедавна самим далеким з відомих астероїдів першим пояса. Його витягнута орбіта розташована між орбітами Марса та Урана, і оборот навколо Сонця він робить за 51 земний рік. Нещодавно він зблизився з Сонцем, і навколо нього було відкрито непостійне газово-пилові хмари (іноді є викиди газу, іноді ні). Це виснажилася комета. Про астероїдах групи Хірона див. вище.

Серед астероїдів була відкрита ще одна колишня комета. Період її звернення - кілька тисяч років [Астероїд - колишня комета, 1997].

У 1997 р. околиці Землі відвідала велика комета, відкрита американськими астрономами-аматорами Хейло і Боппа в 1995 р. Її період - 3000 років, діаметр ядра - приблизно 100 км. Вона пройшла в 200 000 000 км від Землі [До нас летить ще одна велика комета, 1995]. У комети було два хвости: блакитний - газовий, жовтуватий - пилової [Чілінгарян, 1997]. Коли комета вже йшла, був відкритий третій хвіст - з атомів натрію, прямий і жовтий. Такий хвіст спостерігається вперше [Третій хвіст комети Хейла-Боппа, 1998]. За іншими даними, діаметр ядра - 50 км, що теж дуже багато. Що минає, комета дуже довго зберігала активність, і кома у неї було видно на більшій відстані, ніж Сатурн [Комета Хейла-Боппа ..., 2001].

У 2001 р. американський апарат "Deep Space-1 "підійшов до комету Бореллі і сфотографував її краще, ніж інші апарати комету Галлея. Довжина 8 км, "кегля", незабаром розпадеться на два частини, розлом пройде по самій середині, на обох кінцях плато, між ними -- гладка яскрава рівнина, над нею - три колони газу та пилу, багато тріщин [Передсмертний дихання комети Бореллі, 2002].

У 2004 р. комети Вільда-2 повинен досягти американський апарат "Stardust", що стартував в 1999 р. (див. вище).

До теми цього розділу має відношення також падіння метеорита 26-го серпня 1992 р. в Голландії. 10 людей спостерігали спалах. Був чутно вибух. Відзначено струс Землі через акустичної ударної хвилі. Метеорит поперечником 1 м вибухнув за 1 секунду до падіння на Землю і випарувався, як і Тунгуський метеорит, тобто це теж був уламок кометного ядра або ядро зовсім маленькою комети, пористе тіло [ "Тунгуське диво "в Голландії? 1993].

Від зниклих комет, як уже говорилося, залишаються потоки метеорний пилу. Поступово пилинки втрачають впорядкованість руху і розлітаються по околицях Сонця, випадаючи на планети. Щороку Земля отримує з Космосу приблизно 3000 тонн метеорний і т.п. пилу, причому приноситься близько 300 тонн органічної речовини [Органічний "дощ "..., 1992]. Згідно з іншим повідомленням [Джерело космічного пилу ..., 1999], на рік осідає більше 10 000 тонн космічного пилу. Метеорів так багато, що винайдена навіть метеорна зв'язок (аналог супутникової): сигнал відбивається від метеорний пилу; так був знайдений викрадений вантажівку, яка посилав сигнали ... [Метеорна радіозв'язок, 1990]. Метеор породжує електричне поле. Чути радіосвіст [Астапович, 1955]. На метеорних залишки та вулканічного пилу на висоті 70 - 90 км виростають крижані кристали, утворюючи сріблясті хмари, які добре видно літніми ночами в середніх широтах [Сурдин, 1989].

Під ранок метеорів?? ольше, і вони біліше, ніж ввечері, тому що Земля рухається вперед ранкової стороною. Є річна варіація через нахилу земної осі. У екватора метеорів більше [Астапович, 1955].

Один з найпотужніших метеорних дощів спостерігався в 1966 при проходженні Землі через потік Леонід. Над Північною Америкою зареєстровано до 150 000 метеорів на годину. Потужний дощ чекали і в 1998 р., коли Земля зближалася з кометою Темпеля-Туттля, яка за цей потік відповідальна. Але спостерігалося тільки 200 - 300 метеорів на годину, хоча і це в 20 разів більше, ніж середня інтенсивність Леонід. Жоден з штучних космічних об'єктів не постраждав [Леоніди шкоди не заподіяли ..., 1999].

Були спроби пов'язати тектіти - що знаходяться в декількох ділянках Земної кулі скла чорного і темно-зеленого кольору - з тугоплавкої складової короткоперіодичні комет, що врізалися в Землю [Дмитрієв, 1998].

Вивчення 30 найбільш відомих "далеких" комет начебто показало, що вони в 3 рази частіше приходили з одного певного півкулі і мали нетипово короткі орбіти. Це можна пояснити існуванням в 25 тис. а.е. планети в 1,5 - 6 разів масивніше Юпітера. Втім, не всі з цим погодилися, тому що результат може бути випадковим [Чи існує десята планета? 2000].

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.seminarium.narod.ru