<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Postanovka zadachi >>

1. Vvedenie: istoriya sozdaniya i razvitiya teorii kometnyh form

Nachalo nablyudenii komet voshodit k glubokoi drevnosti: oni nablyudalis' eshe v Drevnem Egipte i Kitae. Pervye nablyudeniya, po kotorym vposledstvii okazalos' vozmozhnym opredelit' priblizhennye orbity, byli sdelany v seredine pervogo tysyacheletiya do nashei ery. Tiho Brage okonchatel'no dokazal kosmicheskuyu prirodu komet na primere komety 1577 goda, parallaks kotoroi okazalsya znachitel'no men'she lunnogo. Pervaya orbita komety byla vychislena Galleem vskore posle poyavleniya n'yutonovskoi nebesnoi mehaniki. Dannyi fakt stal odnim iz samyh veskih dokazatel'stv togo, chto mehanika N'yutona imeet pravo nosit' status nauki.

Odnako pytlivost' chelovecheskogo razuma v postizhenii okruzhayushego mira ne znaet granic. Mnogie issledovateli komet togo vremeni ne ostanovilis' na dostignutom - oni zadavali novye voprosy, na kotorye pytalis' poluchit' otvety. V silu kakih prichin pri sblizhenii s Solncem kometa menyaet svoi oblik: poyavlyaetsya golova i hvost? Pochemu, kak pravilo, hvost komety napravlen ot Solnca? Chto obrazuet hvost komety?..

Rassuzhdaya o prirode komet, Iogann Kepler vpervye delaet predpolozhenie, chto kometnye hvosty predstavlyayut soboi potok chastic, otbrasyvaemyh deistviem sveta proch' ot Solnca po mere sblizheniya komety s Solncem. Kepler v 1619 godu pisal: "Gryaznaya materiya skuchivaetsya, obrazuya golovu komety. Solnechnye luchi, padaya na nee i pronikaya cherez ee tolshu, vnov' preobrazuyut ee v tonchaishee veshestvo efira i, vyhodya iz nee, obrazuyut po druguyu storonu svetovuyu polosu, kotoruyu my nazyvaem kometnym hvostom. Takim obrazom, kometa, vybrasyvaya iz sebya hvost, tem samym razrushaet sebya i unichtozhaetsya" [1]. Kepler byl pervym, kto gluboko osoznal i ukazal na sushestvennuyu rol' solnechnogo izlucheniya v evolyucii tel Solnechnoi sistemy, v chastnosti, komet.

V nachale XIX stoletiya byli sdelany pervye popytki opredeleniya po nablyudeniyam komet ottalkivatel'noi sily Solnca (Ol'bers, Bruns i drugie).

V 1836 godu Besselem byla opublikovana rabota, stavshaya klassicheskoi, o dvizhenii chastic komety pod deistviem sily prityazheniya Solnca i ego ottalkivatel'noi sily. Poslednyaya, kak apriorno predpolagalos', izmenyaetsya (podobno sile prityazheniya) kak , gde - rasstoyanie ot geometricheskogo centra Solnca do tochki nablyudeniya.

Predpolagaya nalichie vybrosov razryazhennoi materii iz golovy komety v napravlenii na Solnce, Bessel' predlozhil recept vychisleniya zakona dvizheniya chastic komety v zavisimosti ot prinyatoi velichiny ottalkivatel'noi sily, a takzhe razrabotal metodiku sopostavleniya teoreticheskih rezul'tatov s rezul'tatami nablyudenii.

Zadacha byla ves'ma slozhnoi, poskol'ku neobhodimo bylo uchest', chto kometa mozhet proecirovat'sya na nebosvod (kartinnuyu ploskost') lyubym obrazom v zavisimosti ot raspolozheniya ee orbity po otnosheniyu k Zemle i polozheniya komety na orbite, a takzhe izmenenie uslovii proecirovaniya. Nesmotrya na to, chto metod Besselya byl priblizhennym, v ramkah poslednego v zavisimosti ot prinyatogo znacheniya ottalkivatel'noi sily mozhno bylo teoreticheski poluchat' razlichnye formy hvostov i sravnivat' s dannymi nablyudenii.

Dal'neishee razvitie mehanicheskaya teoriya kometnyh form poluchila v rabotah izvestnogo moskovskogo astronoma, vposledstvii akademika, F.A. Bredihina (1831-1904). Bredihin, sovershenstvuya teoriyu Besselya, ispravil v nei ryad netochnostei, pri podderzhke moskovskih uchenyh nashel zakon dvizheniya chasticy pri razlichnyh fizicheskih usloviyah i provel detal'nyi analiz rezul'tatov nablyudenii komet kak proshlyh let, tak i vseh yarkih komet XIX stoletiya. Na osnove dannogo analiza Bredihinym v 1878 godu byla predlozhena klassifikaciya hvostov komet. Im bylo vydeleno tri osnovnyh tipa v zavisimosti ot srednego znacheniya ottalkivatel'noi sily, deistvuyushei na chasticy, sostavlyayushie dannye hvosty.

V hvostah I tipa, obychno tonkih pryamolineinyh, sila ottalkivaniya v 10 - 100 raz bol'she sily prityazheniya [2]. Vsledstvie etogo os' hvosta raspolozhena pochti vdol' prodolzheniya radiusa-vektora yadra komety (smotri ris. 1).

Hvosty II tipa - chasto yarkie, shirokie i krivyashiesya obrazuyutsya pod deistviem ottalkivatel'noi sily, ravnoi ili neskol'ko bol'shei sily prityazheniya (0.5-2.5 raza). Os' hvosta II tipa na malyh rasstoyaniyah ot golovy pochti pryamolineina i napravlena pochti vdol' prodolzheniya radiusa-vektora yadra, kak i hvost I tipa. Odnako, uzhe na rasstoyaniyah v neskol'ko gradusov ot golovy komety stanovitsya zametnoi krivizna hvosta, kotoryi otklonyaetsya v storonu, protivopolozhnuyu napravleniyu dvizheniya komety (smotri ris. 2-3). V hvostah III tipa deistvuet eshe men'shaya ottalkivatel'naya sila (0-0.3 ot sily prityazheniya); chasticy dvizhutsya pod deistviem oslablennogo prityazheniya k Solncu. Eti hvosty obychno korotkie, raspolozhennye pod znachitel'nym uglom k prodolzheniyu radiusa-vektora yadra komety. Osobyi interes v rassmotrenii vyzyvayut "anomal'nye hvosty", napravlennye ne ot Solnca, a k Solncu! Takie hvosty nablyudalis' u nekotoryh komet (kometa 1910 goda, kometa 1957 III).

Ris. 3. Kometa West (C/1975 V1). Kometa takzhe imeet dva tipa hvostov: hvost I tipa opredelyaetsya sinim ionnym gazovym svecheniem; hvost II tipa est' yarkii belyi pylevoi "shleif".

F.A. Bredihin pervym razrabotal metody neposredstvennogo opredeleniya ottalkivatel'noi sily ne po krivizne hvosta, a po dvizheniyu oblachnyh mass v kometah. Na osnove dannyh metodov byli vpervye eksperimental'no obnaruzheny sily ottalkivaniya, v neskol'ko (desyatki) raz prevoshodyashie sily tyagoteniya. Byli sdelany popytki ob'yasneniya obrazovaniya razlichnyh slozhnyh struktur - potokov i luchei, nablyudavshihsya v golovah i hvostah komet, v chastnosti, sistemy pryamolineinyh polos v hvostah II tipa, kotorye Bredihin nazval "sinhronami", t.e. obrazovannymi chasticami, odnovremenno vybroshennymi iz yadra ("hronos" - vremya).

Dal'neishee razvitie mehanicheskoi teorii kometnyh form privelo k neobhodimosti poiska otveta na vopros: kakova priroda ottalkivatel'nyh sil Solnca?

Tak eshe G.V. Ol'bers, issleduya kometu 1811 goda, schel neobhodimym dlya ob'yasneniya iskrivleniya hvosta vvesti deistvie na ego chasticy nekotoroi ottalkivatel'noi sily Solnca pomimo n'yutonovskogo prityazheniya.

On zhe vyskazal predpolozhenie ob elektricheskoi prirode dannoi sily.

Cell'ner imel eshe bolee "radikal'nyi" otvet na dannyi vopros. On predpolagal, chto Solnce obladaet gigantskim elektricheskim zaryadom, porozhdayushim elektricheskoe pole. Poslednee deistvuet na chasticy hvosta komety, kotorye priobreli elektricheskii zaryad v silu ih vzaimnyh stolknovenii i treniya [3]. F.A. Bredihin tozhe sklonyalsya k dannoi tochke zreniya. No vposledstvii vyyasnilos', chto Solnce ne mozhet obladat' stol' bol'shim elektricheskim zaryadom, kakoi trebovalsya v dannoi gipoteze.

Novye vozmozhnosti v ob'yasnenii prirody dannyh sil poyavilis' posle togo, kak bylo predskazano, a zatem na opyte podtverzhdeno deistvie sveta (kak chastnogo proyavleniya elektromagnitnogo polya) na material'nye tela. Eshe Maksvell v seredine XIX stoletiya pokazal, chto svet dolzhen proizvodit' davlenie na poverhnost', postavlennuyu na puti svetovogo potoka. Opyty, podtverdivshie predskazanie Maksvella, byl prodelany v 1900 godu russkim fizikom P.N. Lebedevym.

Na osnove mnogochislennyh issledovanii hvostov komet byl ustanovlen vazhnyi fakt: s umen'sheniem radiusa chasticy hvosta komety otnoshenie sily svetovogo davleniya, deistvuyushei na chasticu, k sile prityazheniya Solncem vozrastaet, ibo s umen'sheniem radiusa chasticy prityazhenie umen'shaetsya kak kub radiusa (ob'em), a ottalkivanie kak kvadrat radiusa (ploshad' poverhnosti).

Dlya chastic c radiusom, men'shim nekotorogo kriticheskogo znacheniya (kriticheskii radius), preobladanie sily ottalkivaniya nad siloi prityazheniya budet nablyudat'sya na lyubom rasstoyanii ot Solnca, ibo kak plotnost' izlucheniya, tak i gravitacionnoe deistvie odinakovo izmenyayutsya s rasstoyaniem kak , sledovatel'no, massa komety s kazhdym prohodom perigeliya (v sluchae periodicheskih komet) umen'shaetsya. Na osnove ukazannogo fakta netrudno priiti k vyvodu, chto chasticy, obrazuyushie hvosty raznyh tipov, otlichayutsya kak po himicheskomu sostavu, tak i po razmeram. Detal'nye issledovaniya hvostov komet, razrabotku novyh metodov opredeleniya ottalkivatel'nyh sil posle Bredihina provodili R.E German, K.D. Pokrovskii, A.Ya Orlov,

I.F. Polak i glavnym obrazom S.V. Orlov, sozdavshii v Moskve shkolu issledovatelei komet, v kotoruyu vhodili N.D. Moiseev, B.A. Voroncov-Vel'yaminov, S.K. Vsehsvyatskii, Yu.V. Filippov i drugie.

V rezul'tate aktivnoi i plodotvornoi raboty Moskovskoi kometnoi gruppy byli ne tol'ko usovershenstvovany metody proecirovaniya kometnyh hvostov, no byli rassmotreny i drugie voprosy mehanicheskoi teorii, vazhneishie zadachi kosmogonii komet, nachaty shirokie issledovaniya v oblasti spektroskopii i fotometrii komet. Pozdnee usovershenstvovanie mehanicheskoi teorii i slozhnyh metodov obrabotki kometnyh nablyudenii razrabatyvalis' v Kieve (kafedra astronomii KGU i GAO AN USSR), a takzhe v Dushanbe, v gruppe issledovatelei komet O.V. Dobrovol'skogo.

Vazhno otmetit', chto naibolee posledovatel'noe i logicheski obosnovannoe ob'yasnenie yavleniya svetovogo davleniya bylo dano lish' v ramkah kvantovoi teorii, na osnove korpuskulyarnyh predstavlenii ob elektromagnitnom izluchenii. Imenno zdes' udaetsya poluchit' yavnoe analiticheskoe vyrazhenie dlya sily svetovogo davleniya, deistvuyushei na chasticu hvosta komety, opirayas' na ryad bazisnyh principov i sootnoshenii kvantovoi teorii, i izbezhat' primeneniya fenomenologicheskih metodik rascheta.

Tak, sovremennaya teoriya svetovogo davleniya v gazah byla razrabotana Baade i Pauli v 1927 godu na osnove kvantovo-mehanicheskih predstavlenii i primenena k opisaniyu kometnyh form Vurmom v 1934 godu [2].

---

<< Titul'nyi list | Oglavlenie | 2. Postanovka zadachi >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: komety - kosmicheskaya pyl' Publikacii so slovami: komety - kosmicheskaya pyl'
Sm. takzhe: Neobychnye hvosty komety Czyczin'shan'-ATLAS Kometa Czyczin'shan'-ATLAS nad Dolomitovymi Al'pami Kometa Czyczin'shan'-ATLAS nad Kaliforniei Kometa Czyczin'shan'-ATLAS uletaet Pochti vsya kometa Czyczin'shan'-ATLAS "Klipper" i kometa Kakimi budut hvosty komety Czyczin'shan'-ATLAS? Vse publikacii na tu zhe temu >>