Что такое комета и почему она имеет хвост, примета увидеть ее в небе

КОМЕТА, небольшое небесное тело, движущееся в межпланетном пространстве и обильно выделяющее газ при сближении с Солнцем. С кометами связаны разнообразные физические процессы, от сублимации (сухое испарение) льда до плазменных явлений. Кометы – это остатки формирования Солнечной системы, переходная ступень к межзвездному веществу. Наблюдение комет и даже их открытие нередко осуществляются любителями астрономии. Иногда кометы бывают столь яркими, что привлекают всеобщее внимание. В прошлом появление ярких комет вызывало у людей страх и служило источником вдохновения для художников и карикатуристов.

Тайна происхождения

Люди давно замечали странные светящиеся объекты в небе и задумывались, откуда они берутся и что означают. Первое задокументированное упоминание о космических телах датируется 240 годом до нашей эры.

Раньше кометы считались плохим знаком, предвещающим войны и всевозможные катастрофы, но благодаря астрономам сегодня человечество лишилось этого предрассудка. Однако до сих пор учёные знают далеко не всё об этих космических телах.

Сегодня неизвестна достоверная информация об их происхождении, но предположения об этом высказываются уже давно. Наиболее известными являются следующие гипотезы:

1. О межзвёздном происхождении. Лаплас в конце XVIII века высказал мнение, что кометы — это обрывки межзвёздных туманностей. Его предположение было первой научной теорией происхождения, но она не подтвердилась, так как химический состав туманностей и комет различен.
2. Об облаке Оорта. В 1950-х годах Оорт предположил, что в более чем 22 триллионах километров от Солнца существует облако, в котором циркулируют кометные ядра. Оттуда они и прилетают в Солнечную систему. Существование облака не подтверждено, тем не менее ряд косвенных доказательств делает эту гипотезу наиболее достоверной, поэтому она имеет ряд активных сторонников.
3. Об эруптивном образовании. Лагранж выдвинул теорию, согласно которой кометы появились в результате вулканической активности на различных планетах, в том числе на Юпитере. Гипотеза считается физически несостоятельной, поскольку для того, чтобы преодолеть тяготение планеты, ядру нужно сообщить такую большую начальную скорость, которую оно не в состоянии развить. Тем не менее в настоящее время ряд учёных работает над дополнениями к этой теории, способными сделать её более жизнеспособной.

Другие гипотезы не получили широкого распространения и известны лишь в узких астрономических кругах.

Состав и строение

Газовые компоненты в составе космического тела представлены атомами водорода, кислорода, углерода, серы, натрия, железа, кобальта и никеля. Кроме того, в нём присутствуют молекулы воды, двухатомного кислорода, трёхатомного углерода, угарного газа, формальдегида, циана, ацетонитрила, а также некоторые ионы. В строении кометы выделяют три основные части:

1. Ядро — твёрдая массивная часть, состоящая из замороженных водородных, метановых и других газов с вкраплениями пыли. Его размеры обычно достигают нескольких километров (самое крупное из известных имело диаметр 40 км). В ядре сосредоточено до 90% всей массы небесного тела.
2. Кома — окружающая ядро туманная оболочка, простирающаяся на один километр и более в пространстве.
3. Хвост — практически прозрачный шлейф, направленный в противоположную от Солнца сторону. Его образование обусловлено испарением из ядра газов, увлекающих за собой пыль. Он выглядит светящимся, так как газ ионизируется, а пыль рассеивает солнечный свет. Шлейф может иметь различные формы, которые зависят от скорости движения. Хвост — неотъемлемая часть небесного тела, за которую оно и получило своё название (комета в переводе с греческого означает «длинноволосый», отсюда же и другое наименование — «хвостатая звезда»).

Также иногда комета может направить короткий хвост в сторону Солнца. Это явление называется термином «антихвост».

Нюансы структурного состава

Строение кометы подразумевает присутствие в ней следующих химических элементов:

• водород и вода;
• кислород;
• углерод;
• сера;
• натрий;
• никель;
• железо.

Пропорции, сформированные между этими веществами, зависят от типа и класса кометы, а также от конкретной области космического объекта.

Строение кометы

Особенности кометного строения

Объект содержит в себе ядро, кому и хвостовую часть. Стоит остановиться на каждом элементе более подробно.

Ядерная часть

Основная область, которую включает в себя состав кометы – ядро. Оно представляет собой твёрдую часть данного объекта, в которой локализуется вся его масса. Наблюдать его в телескоп современные технологии не позволяют по причине светящейся материи. Самая распространённая модель гласит, что в ядре сконцентрирована смесь льдов и газов, чередующихся со слоями пыли. Они подвергаются испарению по мере нагревания тела и образуют пылевые облака.

Кома

Строение кометы также включает в себя эту область. Она окружает ядро и представлены туманной оболочкой светлого типа, имеющей форму чаши. В ней так же преобладают газовые и пылевые элементы. Протяжённость традиционно равна от 100 тыс. до 1,4 млн. км. Давление может привести к деформации. В коме есть три области:

• внутренняя зона (в ней протекают наиболее сложные и серьёзные физико-химические явления);
• радикальная кома – её видимая часть;
• ультрафиолетовая.

Хвост

Рассматривая вопрос, из чего состоят кометы, стоит отметить наличие в них хвостовой части. Он представляет собой несильно светящуюся полосу, которая традиционно имеет направленность в сторону, противоположную от Солнца. Эти газовые образования создают 99,9% свечения, которое можно обнаружить невооружённым глазом, даже несмотря на то, что львиная доля массы приходится именно на ядерную часть.

Хвостовые части комет являются различными по форме и длине. У некоторых тел они протягиваются через всё небо. В ряде ситуаций они могут отделяться от основных тел. Резких и чётких очертаний хвостовые области не имеют. Цвет их определить проблематично из-за высокого уровня прозрачности. В составе могут присутствовать совершенно разные вещества, но опять же, преимущественно это пыль и газ.

Направление хвоста комет

Направление хвоста кометПыль и пар создают два отдельных хвоста, но направлены они обычно примерно в одну сторону. Оба хвоста всегда направлены в сторону от Солнца, но заряженные частицы сильнее реагируют на магнитное поле и солнечный ветер, что делает его направленным точно в обратную сторону от звезды. Частицы пыли меньше подвержены подобному влиянию, поэтому направление пылевого хвоста искривляется в зависимости от орбиты кометы.

Интересный факт: в 2009 году космический зонд НАСА взял образец из кометы Вильда-2 и ученые обнаружили, что он содержит аминокислоту глицин — важнейший элемент для зарождения жизни. Недавнее исследование показало, что на Землю могла упасть комета, принеся до 9 триллионов органических материалов, обеспечив тем самым необходимую энергию и материалы для синтеза более серьезных молекул, впоследствии создавшие жизнь.

Орбиты комет

Кометы находятся в постоянном движении. Это вызвано прямым воздействием гравитационного поля, которое вызывает смещение в этих массах..

Орбиты созданы вокруг другого тела, которое оказывает центральную силу, которая постоянно описывает его траекторию.

Эллиптические орбиты

Ранее считалось, что планеты и кометы описывают круговую орбиту. Когда Йоханнес Кеплер сделал точные наблюдения, он определил, что орбиты могут описывать эллиптические траектории.

В результате этих наблюдений были сформированы три закона о планетарном поведении..

Исаак Ньютон был еще одним наблюдателем за поведением небесных тел, определив, что масса тел может напрямую влиять на создаваемое гравитационное поле.

Чем больше небесное тело, тем больший эффект он будет оказывать на другие тела, находящиеся в его гравитационном поле..

Тело или центральная звезда находится в одном из очагов эллипса. Он имеет характеристику, что его удельная энергия равна нулю.

Изменения адреса

В нашей солнечной системе все кометы находятся под непосредственным влиянием гравитационного фокуса, Солнца.

Это создает гравитационное взаимодействие со всеми частицами системы, притягивая кометы к ее центру. Траектория, описываемая телами под этим воздействием, является параболической.

Траектория движения коментов может внезапно меняться при движении очень близко к планете, на которую воздействует ее гравитационное поле.

Это явление может привести к превращению параболической орбиты в замкнутую эллиптическую..

Как это орбита

Есть две определяющие точки во время траектории орбиты вокруг тела, которые влияют на скорость тела.

Перитер

Это точка, где расстояние между кометой и телом короче, что создает гравитационное поле. В этот момент скорость тела увеличивается.

Апоастро

На орбите это точка, наиболее удаленная от тела, которая создает гравитационное поле. В этот момент скорость тела уменьшается.

Семейства и виды

Кометы вращаются вокруг Солнца по орбитам. Ближайшая к этой звезде точка на орбите называется перигелием. Если она находится на малом расстоянии от Солнца, тогда комета входит в группу околосолнечных. В этой группе насчитывается несколько семейств:

• Крейца;
• Крахта;
• Марсдена;
• Майера.

Семейство Крейца является самым крупным и включает в себя более 80% всех околосолнечных комет. Его представители считаются частями одной большой кометы, распавшейся несколько столетий назад. В зависимости от количества прохождений перигелия выделяют два вида комет:

• короткопериодические (проходят более одного раза или имеют период меньше 200 лет);
• долгопериодические (не более одного прохождения перигелия и период больше 200 лет).

Также примерно раз в десятилетие появляется великая (другое название — большая) комета. Она отличается от всех остальных яркостью, к тому же имеет большое ядро и подлетает близко к Солнцу. Чаще всего она бывает долгопериодической, поскольку яркость свечения снижается при частых приближениях к Солнцу, но встречаются и короткопериодические великие кометы.

Одна из наиболее известных больших комет носит имя открывшего её в 2006 году астронома Макнота. Она была самой яркой за последние четыре десятилетия.

Кроме того, существуют небесные тела, имеющие характеристики и особенности как комет, так и астероидов, и попадающие в списки и тех и других. Одним из семи таких тел является Хирон, открытый в 1977 году. Его название прекрасно отражает двойственную природу космического объекта, ведь Хирон, согласно фессалийской мифологии, являлся кентавром — получеловеком и полуконём.

Определение названия

В среднем в XXI веке ежегодно обнаруживается около 30 комет, которые называют в честь первооткрывателей. Этим правом обладает Международный астрономический союз. Если несколько сообщений поступают одновременно, комета получает двойное имя, как в случае с Хейл-Боппа.

Тела классифицируются, помимо имени первооткрывателя, если таковой имеется, буквенными и цифровыми обозначениями:

• номер года открытия;
• прописная латинская буква, каждая из которых обозначает полмесяца.
• арабское число, которое указывает порядок открытий в течение полугода.

Например, 1997 А1 — первая комета, найденная в 1997 году между 1 и 15 января.

Если путь небесного тела сложно рассчитать, перед обозначением времени открытия добавляется одна из следующих букв:

• P — периодическая комета с обращением до 200 лет, наблюдалась как минимум 2 периферических прохода;
• C — орбитальный период более 200 лет, «непериодическая» по определению;
• X — орбита не определена;
• D — периодическая, потерянная или больше не существующая.

Комета Хейл-Боппа имеет обозначение C / 1995 O1, ее орбитальный период почти 3000 лет, намного выше предела 200 для периодических тел.

Знаменитые кометы

Если появляется возможность наблюдать прохождение космического объекта с Земли невооруженным глазом, то часто это захватывающее зрелище.

Виртанена

Она открыта американским астрономом К. Виртаненом в 1948 году. Классификация – короткопериодическая, каждые 5,5 лет она возвращается. Другое название – Изумрудная, так ее прозвали из-за характерного зеленого свечения. Окрестили ее и Рождественской в 2018 году. При очередном возвращении яркость небесного тела увеличивалась до середины декабря. Ее можно было наблюдать в Северном полушарии около Плеяд без увеличительных приборов до начала января. Это самая эффектная «хвостатая звезда» последних лет.

Чурюмова Герасименко

Открыта 23.10 1969 К. Чурюмовым в Киеве в результате изучения фотопластинок другого объекта, снятого С. Герасименко. В августе 2014 года к комете подошел космический аппарат «Розетта», для сопровождения ее к Солнцу. 12.11 на ядро спустили аппарат «Фила» для изучения химического состава. Миссия Rosetta является проектом Европейского космического агентства. Изучение космического тела поможет объяснить эволюцию Солнечной системы и возникновение воды на Земле.

Галлея

Благодаря успешной миссии Rosetta, Чуржумов-Герасименко теперь самая известная комета. Ранее это была Галлея. Она появляется каждые 76 лет уже более 20 веков.

Ее возвращение предсказал астроном Эдмон Галлей в 18 веке. Комета была первой, к которой запустили космический зонд «Джотто». Он пролетел мимо космического тела в 1986 году на расстоянии 600 км.

В 2061 году Галлея снова появится в Солнечной системе — и будет сиять в небе великолепным хвостом.

Хейла Боппа

1 апреля 1997 года комета Хейла-Боппа достигла наибольшей яркости. Она выглядела как очень яркая звезда на небе, исключая Сириус. Она оставалась видимой невооруженным глазом в течение 18 месяцев, вдвое дольше, чем предыдущий рекордсмен — Великая 1811 года.

Уэста

Эта комета была ошеломляющим зрелищем на предрассветном мартовском небе 1976 года, яркой, с высоким и широким пылевым хвостом. Она была обнаружена 05.11.1975 г. датским астрономом Ричардом Мартином Вестом на фотографических пластинах. Уже в декабре 1975 года выяснилось, что космический объект выглядел ярче, чем первоначально ожидалось. Это была самая красивая комета ХХ  века.

Шумейкера-Леви

Печально известное космическое тело, разорванное Юпитером на 21 осколок, затем полностью им поглощенное. Подробнее см. материал сайта «Газовые гиганты»

Как кометы получают свое название?

История наблюдения комет насчитывает более 2000 лет, в течение которых использовалась несколько схем присвоения имен каждой из комет. На сегодняшний день некоторые из комет могут иметь более одного имени.

Самая первая система характеризовалась тем, что кометы получали имя в честь года их обнаружения (например, Великая комета 1680 года). Позже появилось соглашение астрономов о том, что в названиях комет будут использоваться имена людей, связанных с открытием (например, комета Хейла-Боппа) или первого подробного исследования (например, комета Галлея).

Комета C/1995 O1 (Хейла — Боппа)

С 20-го века технологии постоянно развивались и количество открытий росло с каждым годом, поэтому возникла необходимость создания более универсальной системы с использованием специальных чисел.

Изначально кометам присваивались коды в том порядке, в котором кометы проходили перигелий (например, комета 1970 II). Но и эта система не смогла просуществовать долго, потому что и она не могла справиться с числом ежегодных открытий. Так с 1994 года появилась новая система — присваивается код на основе типа орбиты и даты обнаружения (например, C / 2012 S1):

• P / обозначает периодическую комету, определенную для этих целей как любая комета с орбитальным периодом менее 200 лет или подтвержденными наблюдениями при более чем одном проходе перигелия;
• C / обозначает непериодическую комету, то есть любую комету, которая не является периодической в соответствии с предыдущим пунктом;
• X / указывает на комету, для которой невозможно рассчитать орбиту (обычно кометы их исторических наблюдений);
• D / указывает на периодическую комету, которая исчезла, разбилась или была потеряна. Примеры включают Комету Лекселла (D / 1770 L1) и Комету Шумейкер-Леви 9 (D / 1993 F2);
• A / указывает на объект, который был ошибочно идентифицирован как комета, но на самом деле является малой планетой. Но в течение многих лет это название не использовалось, но в 2017 году ее применили для Оумуамуа (A / 2017 U1), а затем ко всем астероидам на орбитах похожих на кометы;
• I / обозначает межзвездный объект. Это обозначение появились совсем недавно, в 2017 году, чтобы дать Оумуамуа (1I / 2017 U1) наиболее правильный и точный статус. По состоянию на 2019 год единственным другим объектом с этой классификацией является комета Борисова (2I / 2019 Q4).

1I/Оумуамуa — первый обнаруженный межзвёздный объект, пролетающий через Солнечную систему (в представлении художника)

Представляют ли кометы угрозу Земле?

С момента своего образования более 4,5 миллиардов лет назад Земля много раз подвергалась столкновением с астероидами и кометами, когда последних их орбита заносила во внутренние рубежи Солнечной системы и проходит в непосредственной близости от Земли. Такие объекты в своей совокупности получили название “околоземные объекты”.

В зависимости от размера воздействующего объекта, такое столкновение может нанести огромный ущерб в локальном и глобальном масштабах. И это неоспоримый факт, что в какой-то момент Земля вновь столкнется с другим небесным телом. Существуют убедительные научные доказательства того, что космические столкновения сыграли главную роль в массовом вымирании, зафиксированное в окаменелостях по всему свету.

Комета и Земля

Околоземные объекты имеют орбиты, которые совпадают по направлению с Землей, поэтому столкновение с ними не столь разрушительно, так как скорость удара сильно уменьшается. Но вот кометы путешествуют вокруг Солнца немного другими путями, которые крайне сложно предсказать, поэтому может произойти и столкновение в лоб, что может привести к катастрофическим результатам, говорят исследователи.

К сожалению, атмосфера Земли не является идеальной защитой от космических катастроф, потому что размеры комет могут достигать нескольких километров. Это настоящие горы из камня и льда. Когда комета выходит в атмосферу Земли, то меньшие ее частицы испаряются и не достигают поверхности, но вот большие все же долетают. Они создают взрыв при ударе, который образует кратер. Некоторые ученые считают, что самые крупные кратеры на Земле был образованы в результате столкновения именно кометами.

Отличие от других тел

От астероидов  их отличают и состав, и размеры.Астероиды состоят из твердых веществ – металлов, силикатов, а кометы в основном из газов и небольшого количества пыли.
Размеры астероидов могут иметь значения в сотни километров, а у комет этот параметр не превышает нескольких десятков, также у астероидов не бывает хвостов.

От метеоритов кометы отличаются тем, что первые – это тела, уже упавшие на землю. Они могут иметь состав металлический или каменный, а размеры – от килограммов до десятков тонн. По сути, метеориты – обломки космических тел, например, астероидов. Метеориты тоже видимы, но только потому, что сгорают в плотных слоях земной атмосферы.

Интересные факты

Согласно определению, комета — это одновременно небесное тело и астрономический объект. Эти термины часто воспринимаются как синонимы, но это не всегда так. Обычно тело — это обособленная единица (планета или звезда). Объект — образование из нескольких структур (галактика).

Казалось бы, комета — это единое физическое тело, но её можно обозначить и как объект, если воспринимать ядро, кому и хвост в виде самостоятельных структур. Одним из доказательств такой самостоятельности отдельных частей является тот факт, что иногда под действием магнитных полей в солнечном ветре хвост отделяется от ядра, как это случилось в 2009 году с кометой Лулинь.

Необычными также являются орбиты, по которым движутся эти небесные тела. Если планеты прокладывают путь в космосе по практически правильному кругу, то траектория комет настолько вытянута, что похожа на параболу. Так происходит, поскольку их ядра вступают в гравитационное взаимодействие с сильно отличающимися от них по массе планетами. При этом скорость движения увеличивается, и орбита становится вытянутой.

Другой интересный факт о кометах касается их хвоста и заключается в том, что на деле за небесным телом тянется целых два шлейфа, один из которых по направлению перпендикулярен Солнцу, а другой искривлён к орбите. Первый состоит из светящихся голубоватым цветом газов, второй — из космической пыли.

История комет, полет которых наблюдался с Земли

Рядом с нашей планетой постоянно пролетают различные космические объекты, озаряя своим присутствием небосвод. Своим появлением кометы часто вызывали у людей необоснованный страх и ужас. Древние оракулы и звездочеты связывали появление кометы с началом опасных жизненных периодов, с наступлением катаклизмов планетарного масштаба. Несмотря на то, что хвост кометы составляет всего миллионную часть массы небесного тела – это наиболее яркая часть космического объекта, дающая 0,99% света в видимом спектре.

Комета Ньютона

Первой кометой, которую сумели обнаружить в телескоп, стала Большая комета 1680 года, более известная как комета Ньютона. Благодаря появлению этого объекта ученому удалось получить подтверждения своих теорий относительно законов Кеплера.

За время наблюдений за небесной сферой человечеству удалось создать список наиболее частых космических гостей, регулярно посещающих нашу солнечную систему. В этом списке на первом месте определенно стоит комета Галлея – знаменитость, которая озарила нас своим присутствием уже в тридцатый раз. Это небесное тело наблюдал еще Аристотель. Ближайшая комета получила свое название благодаря стараниям астронома Галлея в 1682 году, рассчитавшего ее орбиту и следующее появление на небе. Наша спутница с регулярностью 75-76 лет пролетает в зоне нашей видимости. Характерной особенностью нашей гостьи является то, что, несмотря на яркий след в ночном небе, ядро кометы имеет практически темную поверхность, напоминая собой обычный кусок каменного угля.

Комета Галлея

На втором месте по популярности и знаменитости находится комета Энке. Это небесное тело имеет один из самых коротких периодов обращения, который равняется 3,29 земных года. Благодаря этой гостье мы можем регулярно наблюдать на ночном небе метеорный поток Тауриды.

Другие наиболее знаменитые последние кометы, осчастливившие нас своим появлением, имеют также громадные периоды обращения. В 2011 году была открыта комета Лавджоя, сумевшая пролететь в непосредственной близости от Солнца и при этом остаться целой и невредимой. Эта комета относится к долгопериодическим, с периодом обращения 13 500 лет. С момента своего обнаружения эта небесная гостья будет пребывать в области солнечной системы до 2050 года, после чего на долгие 9000 лет покинет пределы ближнего космоса.

Лавджой и Макнота

Самым ярким событием начала нового тысячелетия, в прямом и в переносном смысле, стала комета Макнота, открытая в 2006 году. Это небесное светило можно было наблюдать даже невооруженным глазом. Следующее посещение нашей солнечной системы этой яркой красавицей намечено через 90 тыс. лет.

Следующая комета, которая может посетить наш небосвод в ближайшее время, вероятно будет 185P/Петрю. Ее станет заметно, начиная с 27 января 2020 года. На ночном небе это светило будет соответствовать яркости 11 звездной величины.

История изучения

Издревле кометы считались предвестниками роковых событий, а древние греки изображали небесных гостий в виде отрубленных голов с развевающимися волосами.

Тихо Браге первым определил комету как самостоятельное небесное тело.Сделал он это в 1577 году, а Эдмунд Галлей основательно доказал, что комета, приблизившаяся к Земле в 1682 году, летит по орбите, имеющей форму эллипса. Галлей составил каталог из 24-х кометных объектов, появлявшихся за 300 лет. Он же установил, что три кометы – 1531, 1607 и 1682 годов – это один и тот же объект с периодичностью появления в 75,5 лет. Был предсказан следующий визит космической гостьи – 1758 год. Это свершилось в 1759 году, заодно подтвердив закон всемирного тяготения, положенный в основу расчётов параметров орбиты.

Кометы: 10 вещей, о которых нужно знать

• Если бы наша звезда Солнце по размеру сопоставлялась с дверью, то Земля напоминала монетку, карликовый Плутон – булавочная головка, а крупнейшая комета пояса Койпера (100 км в ширину) занимала бы диаметр пылинки;
• Короткопериодические кометы (тратят на орбитальный пролет меньше 200 лет) проживают на ледяной территории пояса Койпера за орбитой Нептуна (30-55 а.е.). При максимальной удаленности комета Галлея расположена в 5.3 млрд. км от Солнца. Долгопериодические кометы (длинные или непредсказуемые орбиты) приближаются из облака Оорта (100 а.е. от Солнца);
• Один день на комете Галлея длится 2.2-7.4 дней (один осевой оборот). На выполнение одного оборота вокруг Солнца тратит 76 лет;
• Кометы представляют собою космические снежки с замороженными газами, пылью и камнями;
• С приближением к Солнцу комета нагревается, создавая атмосферу (кома), способную охватывать в диаметре на сотни тысяч км;
• У комет нет колец;
• У комет нет спутников;
• К кометам отправляли несколько миссий, а Stardust-NExT и Deep Impact EPOXI удалось раздобыть образцы;
• Кометы не способны поддерживать жизнь, но полагают, что выступают ее источником. В своем составе могут транспортировать воду и органические соединения, которые, возможно, оказались на Земле при столкновении;
• Комета Галлея отображена в гобелене Байе 1066 года, где рассказывается о падении короля Гарольда от руки Уильяма Завоевателя;