Непериодические кометы.

Кометы, двигающиеся по гиперболическим орбитам, с высокой скоростью проходят вблизи Солнца (через зону планет земной группы), уходят и больше не возвращаются. В отличие от периодических, орбиты комет, которые движутся по гиперболическим орбитам, не тяготеют к плоскости эклиптики и могут двигаться с равной вероятностью в плоскостях, расположенными под любыми углами к плоскости орбиты Земли, причем как в прямом, так в обратном направлениях. Расчеты показывают, что кометы, имеющие почти параболические орбиты, приходят с гигантских расстояний 104— 105 а. е. от Солнца, что в 10—100 раз превышает афелий орбиты самого удаленного из известных занептунных тел — претендента в карликовые планеты Седны.

Непериодические кометы составляют около 90 % от общего количества наблюдаемых комет. По-видимому, часть их перехватывается планетами-гигантами и превращается в периодические кометы. Возможен, как указано выше, и обратный вариант: комета, ставшая периодической, со временем выбрасывается обратно на незамкнутую траекторию и безвозвратно уходит на далекую периферию Солнечной системы.

Строение комет.

Находясь на огромном удалении от Солнца (в афелии орбиты, если речь идет о периодической комете, либо на незамкнутой траектории, если речь идет о непериодической комете), комет- ное ядро с характерными размерами 10—20 км имеет температуру, близкую к абсолютному нулю. На расстояниях порядка 10 и более а. е. от Солнца эти микроскопические по космическим меркам небесные тела практически ненаблюдаемы.

Химический состав кометных ядер, согласно современным данным, полученным как наземными спектроскопическими методами, так и в результате космических миссий, таков. Основу составляет водяной лед. Помимо замерзшей воды присутствуют малые примеси в виде замороженных оксидов углерода (окиси СО и двуокиси С02), синильной кислоты HCN, аммиака NH3, а также формальдегида Н2СО. Есть основания полагать, что в недрах ледяных ядер могут присутствовать тугоплавкие вкрапления из металлов, силикатов и органические соединения. Плотность вещества в ядре кометы, определенная для кометы Чурюмова-Герасименко, составляет всего 0,54 г/см3 (вдвое меньше плотности воды), что, по-видимому, указывает на большое количество полостей в ядре. Пористость ядра кометы оценена в 70—80 % По-видимому, такие ядра формировались в результате «мягких» столкновений более мелких тел, превратившись в «кучу ледяного щебня».

Поверхность кометных ядер оказалась очень темной, по-видимому, покрытой коркой из пыли и органических соединений. Общепринято сравнение ядер кометы с «мартовскими сугробами в городе», представляющими собой рыхлый и пористый грязный лед.

Прямые исследования пылинок, захваченных вблизи ядра кометы Чурюмова-Герасименко космическим аппаратом «Розетта», показали, что в них присутствуют органические вещества (45 % массы), остальное падает на минеральную часть — силикаты без признаков гидратации. Несмотря на то, что основная масса ядра кометы — это водяной лед, отсутствие воды в кометной пыли указывает то, что вода в ядре кометы никогда не нагревалась до точки плавления и не превращалась в жидкость, иначе она могла бы гидратировать в минералы. Впрочем, при давлении ниже 103 Па существование жидкой воды вообще невозможно: лед сублимируется независимо от температуры. Таким образом, точка плавления в предполагаемых условиях не существует. Следовательно, кометы никогда не были частями массивных тел, имеющих достаточно плотную атмосферу.

По мере приближения к перигелию (либо к фокусу гиперболы, где находится Солнце), ядро нагревается и его свойства меняются. Лед начинает испаряться. При этом испаряющийся лед увлекает с собой пылинки, которые кометное ядро «нагребло» во время длительного полета через различные области Солнечной системы. Молекулы и пылинки движутся от ядра, образуя облако (голову, или кому) с характерным размером десятки и даже сотни тысяч километров.

Под действием давления солнечного света пылинки и молекулы начинают двигаться из комы в сторону, противоположную Солнцу, образуя протяженный хвост. Ультрафиолетовое излучение Солнца приводит к диссоциации молекул, в результате в коме появляется большое количество «осколков» молекул, испарившихся с поверхности комет- ного ядра. Это отдельные атомы и радикалы — например, группа CN, отделившаяся от молекул HCN, ОН и Н, на которые распадаются молекулы Н20. Вторичные молекулы (осколки первичных), атомы и радикалы превращаются в ионы. В результате в хвосте наблюдаются только ионы, в коме же (вблизи ядра кометы) — как ионы, так и нейтральные и ионизованные молекулы, радикалы и атомы. Ионы образуют собственную ионосферу кометы, которую обтекает поток солнечных частиц — солнечный ветер.

Видимое свечение комы на фоне черного неба обусловлено двумя причинами — рассеянием (отражением) солнечного света на пылинках, и собственным излучением молекул С2, инициированным излучением Солнца.

Под влиянием нагрева во время прохождения перигелия вблизи Солнца ядра больших комет активно теряют вещество, причем скорости отделяющихся от ядра молекул воды достигают 1 км/с. Из-под нагретой корки темного вещества (пыли и органики) начинают извергаться фонтаны испаряющегося льда, увлекающие за собой фрагменты корки, ледяную крошку, пылевые частицы. По-видимому, неравномерный нагрев поверхностных слоев ядра кометы (с подсолнечной стороны — до +100 °С, с противоположной — около абсолютного нуля) приводит к возникновению напряжений, растрескиванию ядра, образованию под внешней коркой полостей, наполняющихся водяным паром и газом с растущим давлением, и другим динамическим процессам. Оценки показывают, что ядро крупной кометы типа кометы Галлея должно терять во время прохождения перигелия до нескольких метров поверхностных слоев, отделяющихся от ядра и формирующих кому, а затем хвост кометы.

Классификация кометных хвостов была разработана русским астрономом Ф. А. Бредихиным в XIX веке. В настоящее время стали понятны физические различия между разными типами хвостов комет.

Хвост первого типа состоит в основном из ионов азота N+ и ионизованных молекул окиси углерода СО+, углекислого газа С02+ и простейшего углеводорода СН+. Ионы ускоряются потоком солнечного ветра (частиц, извергаемых Солнцем) и межпланетным магнитным полем. Такие плазменные хвосты вытягиваются в направлении радиус-вектора ядра кометы — вдоль линии, соединяющей Солнце и ядро. Они обычно имеет голубоватый цвет.

Хвост второго типа состоит из нейтральных молекул, а также пылинок, имеющих размеры от долей до десятков микрометров и массой около 1СН3 г. Давление солнечного излучения на них ослабляет гравитационное влияние Солнца, и частицы постепенно удаляются от траектории кометы в направлении от Солнца. Поэтому хвосты второго типа обычно изогнуты в сторону, обратную направлению движения кометы.

Хвосты третьего типа, как правило, короткие и сильно отклоняющиеся от радиус-вектора кометы, представляют собой выбросы пыли из ядра кометы, могут быть в любом направлении, включая так называемые антихвосты, направленные в сторону Солнца. Такие хвосты состоят из крупных пылинок, распространяющихся от ядра в плоскости орбиты кометы. Как уже сказано, длина кометного хвоста может достигать десятков и даже первых сотен миллионов километров при исчезающе малой плотности вещества в хвосте.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >