ГЛАВА IX. СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА. КОМЕТЫ И МАЛЫЕ ТЕЛА СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

§ 37. КОМЕТЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМЕТ

Кометы — совершенно особенные космические тела, которые становятся наблюдаемыми лишь при их приближении к Солнцу и тогда они показывают великое разнообразие форм, быстро развивающихся и исчезающих. Обычно вокруг ядра кометы образуется большая голова кометы (или кома), из которой выходят один или несколько хвостов кометы. Все это выглядит тем более эффектно, чем ближе комета подходит к Солнцу и чаще всего после прохождения кометой перигелия, но затем, с удалением от Солнца, «угасает», пока от нее не остается слабое туманное пятнышко (изредка звездообразное), настолько слабое, что комета вскоре перестает быть видимой (фотографируемой) с самыми сильными инструментами.

По своеобразию своих форм кометы не имеют себе подобных среди небесных тел. Их отличие от планет проявляется также и в особенностях их движения вокруг Солнца: они движутся по орбитам с большим эксцентриситетом (обычно часто ), а плоскости их орбит могут быть как угодно расположены по отношению к плоскости эклиптики (рис. 230), вплоть до того, что движение кометы может проходить в направлении, противоположном обращению планет.

Кометы практически недоступны самым сильным нашим инструментам, если их расстояние от Солнца превышает 6 а. е. Положение кометы на небе должно быть заранее известно, чтобы изображение кометы, имеющей блеск , можно было отыскать на фотографии. Фактически же открывают кометы визуально или фотографически, когда они находятся на гелиоцентрических расстояниях около 2—3 а. е. и лишь изредка — на больших. Таким образом, кометы, движущиеся по орбитам, расположенным за кольцом астероидов, а тем более за орбитой Юпитера, в большинстве своем остаются неизвестными для нас, и мы совершенно не знаем, многочисленны ли они там.

Что касается комет, доступных обнаружению, то их в наши дни открывают ежегодно в среднем 6—7, хотя в отдельные годы — значительно больше. Так, в 1975 г. было открыто 13 комет, из них — шесть движущихся по эллиптическим орбитам, периодических, ранее неизвестных. Кроме того, ежегодно наблюдается несколько периодических комет, известных по своим прежним появлениям вблизи Солнца. В течение 1984 г. наблюдалось 38 комет, из которых 13 новооткрытых, восемь периодических (чье появление ожидалось) и 17 комет, найденых в предыдущие годы.

В 1985 г. общее число наблюдавшихся комет было 33, причем шесть открыто заново и 10 ожидавшихся короткопериодических. Таким образом, в настоящее время, при современных светосильных телескопах появление комет на небе — нередкое явление.

Рис. 230. Орбиты трех комет, наблюдавшихся в 1963 г. Кометы 1963 b и 1963 е двигались по параболе, а комета 1963 а — по очень эксцентричному эллипсу . Кроме того, в 1963 г. наблюдались еще шесть периодических комет

Как видим, многие кометы — новые, движущиеся по орбитам, весьма сильно вытянутым, почти параболическим. В немногих случаях орбита явно гиперболическая, что дает формальное основание считать такие кометы пришельцами из межзвездного пространства, объектами чужими в Солнечной системе. Такой вывод, однако, неправомерен. Пересекая Солнечную систему под большим или меньшим углом, кометы подвергаются гравитационным возмущениям со стороны планет. При этом первоначально эллиптическая, близкая к параболе орбита преобразуется в гиперболическую. В хорошо изученных 22 случаях, когда орбиты комет, вычисленные по их движению в ближних окрестностях Солнца, были гиперболами, учет планетйых возмущений показал, что вдали от Солнца, задолго до прохождения перигелия, 20 комет из 22 двигались по эллиптическим орбитам с эксцентриситетом, очень близким к единице, и очень большой полуосью, порядка тыся и десятков тысяч а. е. Кометы с такими средними расстояниями имеют периоды обращения в десятки и сотни тысяч лет и на памяти человечества появлялись лишь один раз. Наряду с этим существуют кометы с более короткими периодами обращения — среди них наиболее известна комета Галле я с периодом обращения 76 лет, в своем афелии заходящая за пределы орбиты Нептуна.

Короткопериодическими кометами называют те кометы, периоды которых меньше 200 лет. У подавляющего большинства периоды составляют 3—10 лет. Афелии этих комет находятся вблизи орбиты Юпитера. Известны кометы с афелиями близ орбит Сатурна, Урана; довольно много комет с афелиями близ орбиты Нептуна, и тогда их период, обращения достигает 100 лет. Список таких комет продолжает пополняться в наши дни новыми открытиями. Для всех комет «юпитеровой группы» вычисления показывают, что до открытия комета двигалась по другой орбите, большего размера, но, подойдя близко к Юпитеру, подвергалась сильному воздействию со стороны этой гигантской планеты, так что ее орбита стала меньше, более вытянутой, а это вызвало появление ее вблизи Солнца и Земли и открытие ее как «новой», периодической кометы. Известны и противоположные случаи, когда возмущения со стороны Юпитера снова делали орбиту кометы большей и с большим перигелийным расстоянием.

Подвергаясь сильному гравитационному воздействию со стороны планет, сами кометы явным образом не влияют на движение небесных тел, с которыми они сближаются. Это свидетельствует о том, что массы комет ничтожно малы: оценки этих масс приводят к значениям массы Земли как верхний предел, а в большинстве случаев — к значениям .

Наряду с этим головы комет иногда достигают размеров, превышающих размеры Солнца, а хвосты имеют порой длину больше 1 а. е. Ясно, что здесь мы встречаемся с веществом в высокой степени разрежения. Как показывает спектр кометы, в ней содержатся и газовая и пылевая составляющие, последняя светит только отраженным солнечным светом. То же можно утверждать относительно самой яркой центральной части головы кометы, которую наблюдатели обычно называют ядром. Как мы увидим далее, распадаясь со временем, комета порождает метеорный поток, движущийся по ее орбите, откуда можно сделать вывод, что ядро кометы не есть единое твердое тело, пусть даже астероидных размеров, но совокупность отдельных тел, размер которых не поддается точному определению. Эта совокупность в большом удалении от Солнца состоит из нестойкого смещения глыб, камней, песчинок, пылинок, слабо связанных между собой, но все-таки образующих до поры до времени единое целое, в котором связующим веществом являются льды из всякого рода простых соединений водорода, кислорода, углерода и азота, легко испаряющиеся при сближении кометы с Солнцем. Тогда все включенные в льды глыбы и камни с поперечником от нескольких метров до сантиметров и миллиметров обнажаются и в свою очередь выделяют адсорбированные газы и поставляют пыль. Они могут образовать рой самостоятельных глыб и камней Действительно, для того чтобы под воздействием солнечного излучения комета могла выделять значительные количества пыли и газов, нужно, чтобы облучаемая поверхность была относительно велика, а это осуществляется именно у малых тел.

Вся совокупность описанных процессов и определяет наблюдаемое ядро головы кометы, которое обычно имеет едва заметные угловые размеры, часто изменяющиеся во времени.

В пересчете на линейные размеры оно оказывается иногда таким же, как размеры планет, нередко больше Земли, что несовместимо с малой массой кометы.

Разработанная же теоретически чисто гипотетическая модель кометного ядра (модель Уиппла) имеет в виду твердое тело значительно меньших размеров — размеров малого астероида. Его плотность невелика и соответствует плотности углистых хондритов. Оно имеет неправильную форму и окружено загрязненными льдами различных веществ: . На поверхности этой оболочки образуется кора из твердых включений, освобожденных от льдов при их испарении. Кора принимает на себя и солнечное излучение и удары соседних глыб или внешних метеоритов, постепенно разрушается, обнажая льды, которые в свою очередь покрываются корой. Такое ядро предполагается вращающимся с периодом от нескольких часов до суток.