Г. П

Кометы. Откуда они?

Появление на небе небесного тела с ярко светящейся головой и длинным хвостом - зрелище удивительное и незабываемое. Но если современный человек знает, что этот объект - одно из небесных тел, называемое кометой, и при виде ее испытывает лишь чувство восторга, то ощущения древнего человека при виде хвостатых объектов были совсем иными.

Поскольку кометы считались предвестниками разного рода несчастий и бед, то и люди, увидев их, испытывали естественный ужас.

Кроме того, что кометы наделены своеобразной красотой, они еще являются и самыми протяженными телами Солнечной системы. Например, у кометы, появившейся на небосводе в 1811 году, только голова по объему в шесть-восемь раз больше Солнца. А у кометы 1882 года хвост достигал Юпитера.

Обычно комета состоит из трех частей: ядра, в котором сконцентрирована основная масса кометы, головы, или "комы", и хвоста. Хвост же, состоящий из плазмы, газа и дыма, настолько разрежен, что в земных условиях такая среда считается вакуумом. И виден хвост, как, впрочем, и голова кометы, лишь тогда, когда она приближается к Солнцу.

Таким образом, комета в некотором приближении представляет собой практически пустое пространство, или видимое ничто. Но в сердце этого "сгустка вакуума" находится небольшое, обычно несколько километров в диаметре, твердое ядро, состоящее из смеси различных льдов, более 80% которых составляет вода. Остальная же часть ядра представлена твердой углекислотой, или "сухим льдом", а также метановым и аммиачным льдами и другими замороженными газами.

Ученые, в частности астробиологи, считают, что вещество ядра требует детального изучения, поскольку в этом гигантском "холодильнике" могут храниться древние органические соединения, то есть те, из которых возникла жизнь на Земле.

В кометном льду находятся также пыль и мелкие каменистые вещества. И когда комета приближается примерно на расстояние в 4,5 а.е. к Солнцу, температура ее наружного слоя поднимается до -140 °С. Это приводит к тому, что лед начинает испаряться, оставляя на поверхности ядра корку из микроскопических пылинок. Причем они настолько мелкие, что их трудно рассмотреть даже в лупу. Правда, встречаются и более крупные частицы: например, песчинки и камешки...

В процессе испарения вещества покидают комету в определенной последовательности. Сначала испаряются метан, аммиак, водород и циан, из которых формируется прозрачная атмосфера кометы - ее голова. Затем возгоняется углекислота. И завершает этот процесс вода, требующая для своего испарения большей температуры.

Но от Солнца несутся не только потоки фотонов, но и солнечный ветер, представляющий собой поток заряженных частиц, которые несут с собой обрывки солнечного магнитного поля.

Столкнувшись с головой кометы, этот ветер магнитными полями, как сетями, подхватывает ионы кометного газа и со скоростью 500-1000 километров в секунду уносит их прочь от Солнца. В результате возникает длинный и прямой, как луч прожектора, плазменный хвост.

А поскольку на нейтральные частицы газа солнечный ветер не действует, они остаются в пределах ядра, наполняя голову кометы, которая становится все больше и больше...

Проходит еще какое-то время, и комета приступает к демонстрации настоящей феерии: из-под ее коричневой корки вырываются газовые фонтаны-гейзеры, а от головы льется холодное люминесцентное свечение. При этом кометный газ светится точно так же, как разреженный газ в лампах дневного света.

Во время газовых извержений вздымаются ввысь громадные султаны из мельчайших пылинок. Кванты солнечного света налетают на эти микрочастицы, унося их прочь от Солнца. В результате появляется уже другой хвост - не прямой, а изогнутый, который, словно шлейф у невесты, тянется за ней, дугообразно изгибаясь, по орбите.

Благодаря своим хвостам кометы могут иметь различный внешний вид: у одних хвост из ионов, у других - из пыли; некоторые имеют даже два хвоста и чуть ли не настоящие "бороды".

Когда комета залетает внутрь орбиты Земли, она попадает в область относительно высоких температур и начинает сильно нагреваться. По этой причине гейзеры из газа и пыли льются теперь непрерывными струями. Ядро в этот период каждую секунду теряет 30-40 тонн пара. В это же время происходят и подкорковые выбросы, напоминая взрывы глубинных бомб.

Чем ближе комета к Солнцу, тем интенсивнее испаряется с нее лед. А улетучивающийся газ формирует вокруг ядра светящуюся сферу, или кому, поперечник которой может достигать миллиона километров.

Все эти процессы поставили перед астрономами немало вопросов, которые пока остаются без ответа: например, что заставляет вдруг испаряться из глубины кометы объем льда высотой в 8-10-этажное здание, или какие силы выбрасывают огромное количество газа на 20-30 тысяч километров?

Астрономы не сомневаются, что прилетают кометы в Солнечную систему откуда-то издалека. Но вот откуда именно, сказать точно не могут, хотя ответа на этот вопрос ищут уже давно.

К настоящему времени предложено несколько гипотез происхождения комет. И все они имеют свои плюсы и минусы.

Самая древняя из гипотез была выдвинута еще в Средние века. Тогда астрономы предполагали, что кометы появляются во время извержения вулканов на Юпитере и Сатурне. Между прочим, идея средневековых ученых о вулканической природе комет, хоть и в несколько измененном виде, но сохранилась и по сей день. Причем многие современные астрономы считают, что ядра комет извергают не только сами планеты-гиганты, но и их спутники. А доказательством этой точки зрения может служить факт обнаружения вулканической деятельности на ближайшем к Юпитеру спутнике Ио.

Приверженцы другой гипотезы придерживаются той точки зрения, что кометы прилетают в Солнечную систему с ее периферии, где на расстоянии в 50-150 тысяч а.е. находится огромное скопление этих "хвостатых" объектов.

По имени голландского астронома Я. Оорта эта область получила название облака Оорта. Предполагается, что из этой области под действием гравитации звезд, находящихся близко к Солнечной системе, кометы неторопливо перемещаются к Солнцу. Но со временем скорость их движения постепенно возрастает, и через миллионы лет они настолько разгоняются, что вихрем врываются в окрестности нашего светила, огибают его и опять улетают прочь.

Однако иногда случается, что, пролетая близко от одной из больших планет, они подвергаются ее гравитационному воздействию, меняют траекторию полета и, направившись в глубь Солнечной системы, становятся ее постоянными обитателями, или периодическими кометами.

Согласно третьей гипотезе, кометы имеют межзвездное происхождение. Возможно, что облако Оорта, появившись после образования Солнечной системы, по сей день периодически поставляет кометы в межзвездную среду. И уже отсюда их "захватывают" большие планеты: например, Юпитер или Сатурн.

Но и эта гипотеза имеет ряд уязвимых точек. Так, она не в состоянии объяснить частого появления комет в Солнечной системе.

Таким образом, ни одна из приведенных гипотез полной поддержки у астрономов не нашла, поскольку не смогла объяснить многих особенностей строения, состава и движения комет. Именно поэтому вопрос об их происхождении до настоящего времени остается открытым.

В качестве дополнения, видимо, следует назвать и одну экзотическую гипотезу. Те немногие ученые, которые ее поддерживают, считают, что отдельные кометы являются кораблями-разведчиками инопланетных цивилизаций, которые уже более 1000 лет собирают сведения о Солнечной системе и, в частности о Земле.

И некоторые из имеющихся данных вроде бы даже этой идее не противоречат. Например, движение ряда комет нельзя объяснить притяжением известными объектами Солнечной системы: в частности одни кометы демонстрируют вековые ускорения движения, другие, наоборот, замедления. Отсюда и вопрос: как может безжизненное тело в безвоздушном пространстве изменять свою скорость? Более того, каждый раз, находясь рядом с Солнцем, комета значительную часть своего вещества расходует на образование хвоста. Но, исчезнув с небосвода, спустя какое-то время возвращается вновь. Какова причина такого постоянства? Где же закон сохранения вещества? Очевидно, где-то в космической бездне кометы претерпевают неизвестные и непонятные нам сегодня изменения...

НА ГЛАВНУЮ

Реди других «необыкновенных» небесных явлений, о которых мы ещё не рассказывали, особенное вни­мание человека привлекали и привлекают кометы (слово комета происходит от греческого слова «кометес», что значит «хвостатая», «волосатая»). Большие ко­меты - яркие небесные светила с длинным светящимся хвостом,- редкое, запоминающееся зрелище.

Внезапность появления таких комет, их необычайный вид и увеличивающиеся размеры с давних времен вызыва­ли у людей страх. Церковники и всякого рода «предска­затели» связывали с появлением комет различные бед­ствия - неурожаи, болезни, войны, гибель Земли. Кометы считались проявлением божьего гнева, зловещим небес­ным знамением».

Невежественный взгляд на кометы был и у большин­ства средневековых учёных. Так, ещё в XVII веке немец Гильдебрандт делил кометы на восемь групп по их «зло­вредным действиям». К первой группе он относил кометы, причиняющие болезни, ко второй - кометы, предвещающие тяжёлые времена и голод, и т д.

Почти все были уверены в том, что кометы могут рас­пространять в воздухе вредные испарения, действующие на людей.

Благодаря такому взгляду на эти, в действительно­сти совершенно безопасные для Земли и её обитателей

Космические тела, каждое появление комет подробно описывалось историками.

Вот как, например, описывается в русской летописи комета, появившаяся в 1066 году:

«В сии же времена бысть знамение на западе, звезда превелика, луче имуща аки кровавы, всходяша с вечера по заходе солнечней и пребысть за семь дней; се же про­явления не на добро: по сем бо быша усобица много и на­шествие поганых на Русьскую землю, се бо звезда бе акы кровава, проявляющи кровопролитие».

Повидимому, хвост кометы 1066 года был виден на фоне вечерней зари и поэтому казался «кровавым», то - есть красным.

Средневековый взгляд на кометы, как на что-то ужас­ное, сохранялся до самого недавнего прошлого. Ещё со­всем недавно много суеверных разговоров и слухов было связано при появлении яркой кометы с вопросом: а что будет, если комета столкнётся с Землёй?

В мае 1910 года, когда на небе появилась яркая ко­мета Галлея, в газетах сообщалось: «Венские астрономы убеждены, что хвост кометы заденет Землю. Среди насе­ления, особенно в провинции, паника». Многие жители Тегерана (Иран) выкопали ямы и прятались в них от «небесного гнева».

Много нелепых слухов о комете Галлея 1910 года рас­пространялось и в царской России. Население, не зная истинных причин этого вполне естественного природного явления, верило любой вздорной выдумке. Пользуясь этим, церковники пугали людей «концом света» и «божьей карой» за грехи. На улицах городов служились молебны. Вместе с тем власти запрещали научные беседы о коме­тах. Так, в Москве была запрещена популярная лекция о комете Галлея астронома К-Л. Баева в рабочем кружке «Знание неба».

В настоящее время природа комет хорошо изучена. Комета появляется на небе в виде небольшого малозамет­ного туманного пятнышка. Но проходит несколько дней, и на ночном небе уже можно видеть яркую звезду, как бы окутанную лёгким облачком. «Звезда» быстро растёт. С огромной скоростью она несётся по направлению к Солнцу. Проходит ещё несколько дней, и комета прини­мает новый необыкновенный вид: сзади неё появляется длинный светящийся хвост, напоминающий огненные во­лосы! Яркость её всё увеличивается, комета уже видна днём, при Солнце.

Обогнув Солнце, яркая «хвостатая звезда» начинает удаляться от него. По мере удаления от Солнца яркость кометы уменьшается, хвост её постепенно исчезает, и через короткое время комета вновь становится мало­заметным туманным пятнышком.

Появление т"акой яркой кометы, хорошо видимой простым глазом,- явление редкое. За прошедшее сто­летие известны, например, большие кометы 1843, 1858 и 1910 годов. В последнее время яркая комета наблюда­лась в южном полушарии в декабре 1947 года.

Но общее количество комет в мировом пространст­ве огромно. Большинство из них невидимо невооружён­ным глазом, но с помощью телескопов их можно видеть часто. Астрономы наблюдают обычно несколько комет ежегодно.

Наукой установлено, что, подобно планетам, коме­ты движутся вокруг Солнца под влиянием его притяже­ния, приближаясь к нему через определённые проме­жутки времени.

Упоминавшаяся уже нами комета Галлея, которая наблюдалась вблизи Солнца последний раз в 1910 году, совершает своё полное обращение вокруг Солнца за 75-77 лет (рис. 22). До 1910 года она побывала вблизи

Солнца в 1835 году, в 1759 году и ранее. Всего отмечено 28 случаев её появления. Появление кометы Галлея было отмечено ещё в китайских летописях, за 240 лет до на­шей эры.

Следующего появления кометы Галлея надо ждать около 1986 года.

Время обращения комет вокруг Солнца различно. Так, небольшая комета Энке обходит вокруг Солнца всего за три с лишним года. С другой стороны, известны и такие кометы, период полного обращения которых вокруг Солнца составляет не одну тысячу лет.

Пути движения многих комет теперь изучены настоль­ко хорошо, что учёные знают заранее, где и когда будет видна на небе та или другая «хвостатая звезда».

Изучая кометы, астрономы установили, что масса ко­мет ничтожна; у самых больших комет она во много миллионов раз меньше массы Земли. Наблюдения пока­зывают, что кометы не являются сплошным твёрдым те­лом: сквозь туманное тело кометы просвечивают звёз­ды. С другой стороны, установлено, что скопление газов и мельчайшей пыли не может долго существовать. Устой­чивое скопление мелких частиц вещества, каким являются кометы, должно состоять из довольно крупных оскол­ков-от 1 сантиметра и больше.

Наблюдения над проходящими кометами дали воз­можность установить, что в кометах встречаются оскол­ки размером в сотни метров.

Обычно различают голову кометы, её ядро и хвост. Ядро головы кометы - это наиболее яркая часть головы; оно и состоит из мелких осколков и камней. Ядро окутано оболочкой из пыли и газов.

Когда комета приближается к Солнцу, её ядро разо­гревается и начинает выделять газы: азот, окись углерода (угарный газ) и другие - они-то и образуют туманную оболочку и один или несколько хвостов кометы.

Хвосты комет направлены в сторону от Солнца. Это происходит благодаря тому, что раскалённые газы и мельчайшие частички, составляющие хвост кометы, ис­пытывают давление солнечных лучей. Давление света на твёрдые тела и на газы было доказано знаменитым рус­ским физиком П. Н. Лебедевым.

Большое значение в изучении комет и кометных хво­стов имели работы крупнейшего русского учёного Ф. А. Бредихина и советского учёного С. В. Орлова, удостоенного Сталинской премии. Проф. С. В. Орлов показал, что размеры кометных ядер не могут превышать 10 километров в поперечнике. Отсюда понятно, что даже прямое столкновение кометы с Землёй не грозит нашей планете какой-либо катастрофой, о которой так мно­го писалось ещё совсем недавно в научно-фантасти­ческих рассказах. Земля имеет достаточно крепкую броню - воздушную оболочку. Да и сама масса комет, в сравнении с массой Земли, как мы уже говорили, ничтожна.

И такие прямые столкновения Земли с кометами уже бывали не раз. В 1872 году, например, Земля столкну­лась с остатками распавшейся в 1846 году кометы Бие - лы. Результатом этого столкновения был лишь обильный «звёздный дождь» (о «звёздных дождях» рассказы­вается дальше). Это пролетали через нашу атмосферу мельчайшие осколки и пылинки, входившие в ядро ко­меты. Большинство из них не достигло Земли.

Ничего страшного не сулит Земле и столкновение её с кометными хвостами. Такие случаи также неоднократно бывали. Так, в мае 1910 года Земля, как и ожидали астрономы, действительно прошла через хвост кометы Галлея и это нам ничем не повредило. Воздушная обо­лочка Земли надёжно предохраняет от проникновения к нам метеорной пыли и газов.