Komety

Yarkie K. mogut imet' nesk. hvostov raznoi dliny i cveta, v hvoste mogut nablyudat'sya parallel'nye polosy, a vokrug "golovy" K.- koncentrich. kol'ca-galosy.

Ris. 1. Fotografiya komety Mrkosa 1957 V (negativ): a - plazmennyi pryamolineinyi hvost, b - shirokii gazovo-pylevoi hvost.

Nazvanie "K." proishodit ot grech. slova kometes, bukval'no - dlinnovolosyi (yarkie K. pohozhi na golovu s raspushennymi volosami, ris. 1). Ezhegodno otkryvayut 5-10 K. Kazhdoi iz nih prisvaivayut predvaritel'noe oboznachenie, vklyuchayushee familiyu otkryvshego K., god otkrytiya i bukvu latinskogo alfavita v poryadke otkrytiya. Potom ego zamenyayut okonchat. oboznacheniem, vklyuchayushim god prohozhdeniya cherez perigelii i rimskuyu cifru v poryadke dat prohozhdeniya cherez perigelii.

K. nablyudayutsya togda, kogda nebol'shoe telo - yadro K., napominayushee kom snega, zagryaznennyi melkoi pyl'yu i bolee krupnymi tverdymi chasticami, priblizhaetsya k Solncu blizhe 4-6 a. e., nagrevaetsya ego luchami i nachinaet vydelyat' gazy i pylevye chasticy. Gazy i pyl' sozdayut vokrug yadra tumannuyu obolochku (atmosferu K.), nazyvaemuyu komoi, yarkost' k-roi bystro ubyvaet k periferii. Atmosfera K. nepreryvno rasseivaetsya v prostranstvo i sushestvuet lish' togda, kogda gazy i pyl' vydelyayutsya iz yadra. U mnogih K. v centre komy vidno zvezdoobraznoe yadro, yavlyayusheesya plotnoi chast'yu atmosfery, skryvayushei istinnoe (tverdoe) yadro, prakticheski nedostupnoe nablyudeniyam. Vidimoe yadro vmeste s komoi sostavlyaet golovu K. (ris. 2). So storony Solnca golova K. imeet formu paraboly ili cepnoi linii, chto ob'yasnyaetsya postoyannym deistviem davleniya sveta i solnechnogo vetra na atmosferu K. Hvosty K. sostoyat iz ionizovannyh gazov i pyli, unosimyh v napravlenii ot Solnca (pyl' - v osnovnom pod vozdeistviem svetovogo davleniya, a ionizovannye gazy - v rezul'tate vzaimodeistviya s solnechnym vetrom). Krupnye tverdye chasticy pod deistviem svetovogo davleniya priobretayut malye uskoreniya i, obladaya malymi skorostyami otnositel'no yadra (vsledstvie slabogo uvlecheniya ih gazami), postepenno rasprostranyayutsya vdol' orbity K., obrazuya meteornyi roi. Neitral'nye atomy i molekuly ispytyvayut lish' neznachit. svetovoe davlenie i poetomu rasseivayutsya pochti ravnomerno vo vse storony ot yadra K.

Ris. 2. Shematicheskoe izobrazhenie komety: 1 - golova, 2 - hvost, 3 - atmosfera.

Po mere priblizheniya K. k Solncu i usileniya nagreva yadra rezko usilivaetsya intensivnost' vydeleniya gazov i pyli, chto proyavlyaetsya v bystrom narastanii bleska K. i uvelichenii yarkosti hvostov. Pri udalenii K. ot Solnca ih blesk bystro ubyvaet. Esli approksimirovat' izmenenie bleska golovy K. zakonom 1/rⁿ, r - rasstoyanie ot Solnca), to v srednem 4 (u otdel'nyh K. nablyudayutsya znachit. otkloneniya ot etogo zakona). Na plavnoe izmenenie bleska golovy K., svyazannoe s izmeneniyami r, nakladyvayutsya kolebaniya bleska i yarkie vspyshki, vyzvannye "vzryvnym" vybrosom veshestva kometnyh yader pri rezkom usilenii potokov chastic solnechnogo proishozhdeniya.

Poperechniki yader K. sostavlyayut, predpolozhitel'no, 0,5-20 km, i, sledovatel'no, pri plotnosti ~ 1 g/sm³ ih massy zaklyucheny v predelah 10¹⁴-10¹⁹ g.

Odnako izredka poyavlyayutsya K. so znachitel'no bol'shimi yadrami. Mnogochislennye yadra, men'shie 0,5 km, porozhdayut slabye K., prakticheski nedostupnye nablyudeniyam. Vidimye poperechniki golov K. sostavlyayut 10⁴-10⁶ km, izmenyayas' s rasstoyaniem ot Solnca. U nek-ryh K. maks. razmery golovy prevyshali razmery Solnca. Eshe bol'shie razmery (svyshe 10⁷ km) imeyut obolochki iz atomarnogo vodoroda vokrug golovy, sushestvovanie k-ryh udalos' ustanovit' po nablyudeniyam v spektr, linii pri vneatmosfernyh issledovaniyah K. Kak pravilo, hvosty byvayut menee yarkimi, chem golova, i poetomu ih udaetsya nablyudat' ne u vseh K. Dlina ih vidimoi chasti sostavlyaet 10⁶-10⁷ km, t.e. obychna oni pogruzheny v vodorodnuyu obolochku (ris. 2). U nek-ryh K. hvost udavalos' prosledit' do rasstoyanii svyshe 10⁸ km ot yadra. V golovah i hvostah K. veshestvo kraine razrezheno; nesmotrya na gigantskii ob'em etih obrazovanii, prakticheski vsya massa K. sosredotochena v ee tverdom yadre.

Yadra K. sostoyat v osnovnom iz vodyanogo l'da (snega) i l'da (snega) iz SO ili CO₂ s primes'yu l'dov dr. gazov, a takzhe znachit. kolichestv neletuchih (kamenistyh) veshestv. Po-vidimomu, vazhnym komponentom yader yavl. klatraty, t.e. l'dy, kristallich. reshetka k-ryh vklyuchaet atomy i molekuly dr. veshestv. Sudya po obiliyu him. elementov v veshestve K., yadra K. dolzhny sostoyat' (po masse) pribl. iz 2/3 l'dov i 1/3 kamenistyh veshestv. Prisutstvie v kamenistom komponente yader K. nekotorogo kolichestva radioaktivnyh elementov dolzhno bylo privesti v dalekom proshlom k nagrevu ih nedr na nesk. des. Kel'vinov. V to zhe vremya prisutstvie v yadrah K. ves'ma letuchih l'dov pokazyvaet, chto ih vnutr. temp-ra nikogda ne prevyshala ~ 100 K. T.o., yadra K. yavl., po-vidimomu, naimenee izmenennymi obrazchikami pervichnogo veshestva Solnechnoi sistemy. V svyazi s etim obsuzhdayutsya i podgotavlivayutsya proekty pryamogo issledovaniya veshestva i struktury K. pri pomoshi avtomaticheskogo KA.

Aktivnost' yader K. na rasstoyaniyah, men'shih 2-2,5 a. e. ot Solnca, svyazana s sublimaciei vodyanogo l'da, a na bol'shih rasstoyaniyah - s sublimaciei l'da iz SO₂ i dr. bolee letuchih l'dov. Na rasstoyanii 1 a. e. ot Solnca skorost' sublimacii vodyanogo komponenta ~ 10¹⁸ molekul/(sm²s). U K. s perigeliyami okolo zemnoi orbity za odno priblizhenie k Solncu teryaetsya naruzhnyi sloi yadra tolshinoi v nesk. m (u K., proletayushih cherez solnechnuyu koronu, mozhet teryat'sya sloi v sotni m).

Dlitel'noe sushestvovanie ryada periodich. K., mnogokratno proletavshih vblizi Solnca, ob'yasnyaetsya, po-vidimomu, neznachit. poterei veshestva pri kazhdom prolete (iz-za obrazovaniya poristogo teploizoliruyushego sloya na poverhnosti yader ili nalichiya v yadrah tugoplavkih veshestv).

Predpolagaetsya, chto yadra K. vklyuchayut glyby razlichnogo sostava (makro-brekchievaya struktura), obladayushie raznoi letuchest'yu, chto mozhet privodit', v chastnosti, k poyavleniyu struinyh istechenii, zamechennyh vblizi nek-ryh yader.

Pri sublimacii l'dov s poverhnosti yadra K. otdelyayutsya ne tol'ko kamenistye chasticy, no i ledyanye chasticy, isparyayushiesya zatem vo vnutr. chastyah golovy. Neletuchie pylinki obrazuyutsya, po-vidimomu, takzhe v blizhaishih okrestnostyah yadra v rezul'tate kondensacii atomov i molekul neletuchih veshestv. Pylevye chasticy prosto otrazhayut i rasseivayut solnechnyi svet, chto daet nepreryvnyi komponent spektrov K. Pri malom vydelenii pyli nepreryvnyi spektr nablyudaetsya lish' v central'noi chasti golovy K., a pri obil'nom ee vydelenii - pochti vo vsei golove i v hvostah nek-ryh tipov (sm. nizhe).

Atomy i molekuly, nahodyashiesya v golovah i gazovyh hvostah K., pogloshayut kvanty solnechnogo sveta i zatem pereizluchayut ih (rezonansnaya flyuorescenciya). Neitral'nye (po-vidimomu, slozhnye) molekuly, sublimiruyushie iz yadra, ne obnaruzhivayut sebya v optich. oblasti spektra. Kogda zhe oni raspadayutsya pod deistviem solnechnogo sveta (fotodissociaciya), to izluchenie nek-ryh iz ih oblomkov prihoditsya na optich. uchastok spektra. Izuchenie optich. spektrov K. pokazalo, chto v golovah prisutstvuyut sleduyushie neitral'nye atomy i molekuly (tochnee, himicheski neustoichivye radikaly): S, C₂, C₃, CH, CN, CO, CS, HCN, SN₃SN; H, 0, ON, HN, N₂O, NH₂; prisutstvuyut takzhe iony C0⁺, SN⁺, CN⁺, ON⁺, SO, N₂O⁺ i dr. Harakter spektra K. menyaetsya s priblizheniem ih k Solncu. U K., nahodyashihsya na rasstoyanie ot Solnca r> 3-4 a. e., spektr nepreryvnyi (solnechnoe izluchenie na takih rasstoyaniyah ne mozhet vozbudit' znachit. kolichestvo molekul). Kogda K. peresekaet poyas asteroidov (3 a. e.), v ee spektre poyavlyaetsya emissionnaya polosa molekuly CN s . Pri 2 a. e. vozbuzhdayutsya i nachinayut izluchat' molekuly S₃ i NH₂, pri 1,8 a. e. v spektre poyavlyayutsya polosy ugleroda. Na rasstoyanii orbit Marsa (1,5 a. e.) v spektre golov K. nablyudayutsya linii ON, NH, CH i dr., a v hvostah - linii ionov SO⁺, SO, CH⁺, ON⁺, H₂O⁺ i dr. Pri peresechenii orbity Venery (na rasstoyaniyah K. ot Solnca, men'shih 0,7 a. e.) poyavlyayutsya linii Na, iz k-rogo inogda obrazuetsya samostoyatel'nyi hvost. V redkih K. isklyuchitel'no blizko podletavshih k Solncu (napr., K. 1882 II i 1965 VIII), proishodila sublimaciya kamenistyh pylinok i nablyudalis' spektr. linii metallov Fe, Ni, Cu, So, Sr, Mn, V. Pri nablyudeniyah komety Kogouteka 1973 XII i komety Bredfilda 1974 III udalos' obnaruzhit' linii radio izlucheniya acetilnitrila (CH₃CN, =2,7 mm), sinil'noi kisloty (HCN, = 3,4 mm) i vody (H₂O, = 13,5 mm) - molekul, neposredstvenno vydelyayushihsya iz yadra i predstavlyayushie soboi nekotorye iz roditel'skih molekul (po otnosheniyu k atomam i radikalam, nablyudayushimsya v opticheskoi oblasti spektra). V santimetrovom diapazone nablyudalis' radiolinii radikalov CH (= 9 sm) i ON (= 18 sm).

Radioizluchenie nek-ryh iz etih molekul obuslovleno ih teplovym vozbuzhdeniem (stolknoveniyami molekul v okoloyadernoi oblasti), togda kak u drugih (napr., u gidroksila ON) ono, po-vidimomu, imeet mazernuyu prirodu (sm. Mazernyi effekt). V hvostah K., napravlennyh pochti pryamo ot Solnca, nablyudayutsya ionizovannye molekuly SO⁺, CH⁺, C0, ON⁺, t.o., eti hvosty yavl. plazmennymi. Pri nablyudeniyah spektra hvosta komety Kogouteka 1973 XII udalos' otozhdestvit' linii H₂O⁺. Izluchenie ionizovannyh molekul voznikaet na rasstoyanii ~ 10³ km ot yadra.

Soglasno klassifikacii hvostov K., predlozhennoi vo 2-i polovine 19 v. F.A. Bredihinym, oni podrazdelyayutsya na tri tipa: hvosty I tipa napravleny pochti pryamo ot Solnca; hvosty II tipa izognuty i otklonyayutsya ot prodolzhennogo radiusa-vektora nazad po otnosheniyu k orbital'nomu dvizheniyu K.; hvosty III tipa - korotkie, pochti pryamye, s samogo nachala otklonennye v storonu, protivopolozhnuyu orbital'nomu dvizheniyu. Pri nek-ryh vzaimnyh raspolozheniyah Zemli, K. i Solnca hvosty II i III tipov mogut proecirovat'sya na nebo v napravlenii k Solncu, obrazuya hvost, nazyvaemyi anomal'nym. Esli vdobavok Zemlya v eto vremya nahoditsya vblizi ploskosti kometnoi orbity, to v vide tonkoi piki viden sloi krupnyh chastic, pokidayushih yadro s malymi otnositel'nymi skorostyami i poetomu rasprostranyayushimisya vblizi ploskosti orbity K. Ob'yasnenie fiz. prichin, privodyashih k poyavleniyu hvostov raznyh tipov, sushestvenno izmenilos' so vremen Bredihina. Po sovr. dannym, hvosty I tipa yavl. plazmennymi: oni obrazovany ionizovannymi atomami i molekulami, k-rye so skorostyami v desyatki i sotni km/s unosyatsya ot yadra pod deistviem solnechnogo vetra. Vsledstvie neizotropnogo vydeleniya plazmy iz okoloyadernoi oblasti K., a takzhe vsledstvie neustoichivostei plazmy i neodnorodnostei solnechnogo vetra, hvosty I tipa imeyut struichatoe stroenie. Oni imeyut pochti cilindrich. formu [poperechnik km] s koncentraciei ionov ~ 10⁸ sm^-3. Ugol, na k-ryi otklonyaetsya hvost I tipa ot linii Solnce-K., zavisit ot skorosti v_sv solnechnogo vetra i ot skorosti orbital'nogo dvizheniya K. Nablyudeniya kometnyh hvostov I tipa pozvolili opredelit' skorost' solnechnogo vetra do rasstoyanii v nesk. a. e. i vdali ot ploskosti ekliptiki. Teoretich. rassmotrenie obtekaniya K. solnechnym vetrom pozvolilo sdelat' vyvod, chto v golove K. na storone, obrashennoi k Solncu, na rasstoyanii ~ 10⁵ km ot yadra dolzhen nahodit'sya perehodnyi sloi, razdelyayushii plazmu K. ot plazmy solnechnogo vetra, a na rasstoyanii ~ 10⁶ km - udarnaya volna, razdelyayushaya oblast' sverhzvukovogo techeniya solnechnogo vetra ot prilegayushei k golove K. oblasti dozvukovogo turbulentnogo techeniya.

Hvosty II i III tipov - pylevye; nepreryvno vydelyayushiesya iz yadra pylinki obrazuyut hvosty II tipa, hvosty III tipa poyavlyayutsya v teh sluchayah, kogda iz yadra odnovremenno vydelyaetsya celoe oblako pylinok. Pylinki raznyh razmerov poluchayut razlichnoe uskorenie pod deistviem svetovogo davleniya, i potomu takoe oblako rastyagivaetsya v polosku - hvost K. Dvuh- i trehatomnye radikaly, nablyudayushiesya v golove K. i otvetstvennye za rezonansnye polosy v vidimoi oblasti spektra K. (v oblasti maksimuma solnechnogo izlucheniya), poluchayut pod deistviem svetovogo davleniya uskorenie, blizkoe k uskoreniyu melkih pylinok. Poetomu eti radikaly nachinayut dvigat'sya v napravlenii hvosta II tipa, no ne uspevayut daleko prodvinut'sya vdol' nego vsledstvie togo, chto vremya ih zhizni (do fotodissociacii ili fotoionizacii) ~ 10⁶ s.

K. yavl. chlenami Solnechnoi sistemy i, kak pravilo, dvizhutsya vokrug Solnca po vytyanutym elliptich. orbitam razlichnyh razmerov, proizvol'no orientirovannym v prostranstve. Razmery orbit bol'shinstva K. v tysyachi raz bol'she poperechnika planetnoi sistemy. Vblizi afeliev svoih orbit K. nahodyatsya bol'shuyu chast' vremeni, tak chto na dalekih okrainah Solnechnoi sistemy sushestvuet oblako K. - t.n. oblako Oorta. Ego proishozhdenie svyazano, po-vidimomu, s gravitac. vybrosom ledyanyh tel iz zony planet-gigantov vo vremya ih obrazovaniya (sm. Proishozhdenie Solnechnoi sistemy). Oblako Oorta soderzhit ~ 10¹¹ kometnyh yader. U K., udalyayushihsya do periferich. chastei oblaka Oorta (ih rasstoyaniya ot Solnca mogut dostigat' 10⁵ a. e., a periody obrasheniya vokrug Solnca - 10⁶-10⁷ let), orbity menyayutsya pod deistviem prityazheniya blizhaishih zvezd. Pri etom nek-rye K. priobretayut parabolich. skorost' po otnosheniyu k Solncu (dlya stol' dalekih rasstoyanii ~ 0,1 km/s) i navsegda teryayut svyaz' s Solnechnoi sistemoi. Drugie (ochen' nemnogie) priobretayut pri etom skorosti ~ 1 m/s, chto privodit k ih dvizheniyu po orbite s perigeliem vblizi Solnca, i togda oni stanovyatsya dostupnymi dlya nablyudenii. U vseh K. pri ih dvizhenii v oblasti, zanyatoi planetami, orbity izmenyayutsya pod deistviem prityazheniya planet. Pri etom sredi K., prishedshih s periferii oblaka Oorta, t.e. dvizhushihsya po kvaziparabolich. orbitam, okolo poloviny priobretaet giperbolich. orbity i teryaetsya v mezhzvezdnom prostranstve. U drugih, naoborot, razmery orbit umen'shayutsya, i oni nachinayut chashe vozvrashat'sya k Solncu. Izmeneniya orbit byvayut osobenno veliki pri tesnyh sblizheniyah K. s planetami-gigantami. Izvestno ~ 100 korotkoperiodich. K., k-rye priblizhayutsya k Solncu cherez nesk. let ili desyatkov let i poetomu sravnitel'no bystro rastrachivayut veshestvo svoego yadra. Bol'shinstvo takih K. otnositsya k semeistvu Yupitera, t.e. oni priobreli svoi sovr. nebol'shie orbity v rezul'tate sblizheniya s nim.

Orbity K. skreshivayutsya s orbitami planet, poetomu izredka dolzhny proishodit' stolknoveniya K. s planetami. Chast' kraterov na Lune, Merkurii, Marse i dr. telah obrazovalas' v rezul'tate udarov yader K. Tungusskoe yavlenie (vzryv tela, vletevshego v atmosferu iz kosmosa, na Podkamennoi Tunguske v 1908 g.), vozmozhno, takzhe bylo vyzvano stolknoveniem Zemli s nebol'shim kometnym yadrom.

Lit.:
Orlov S.V., O prirode komet, M., 1960; Dobrovol'skii O.V. Komety, meteory i zodiakal'nyi svet, v kn. Kurs astrofiziki i zvezdnoi astronomii t. 3, M., 1964; ego zhe. Komety, M., 1966; Uippl F.L., Komety, v kn.: Kosmohimiya Luny i planet, M., 1975; Churyumov K.I., Komety i ih nablyudenie, M., 1980; Tomita Koitiro, Besedy o kometah, per. s yapon., M., 1982.

(B.Yu. Levin)