Кометы, их происхождение и состав

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Введение………………………………………………………………

Кометы – «хвостатые звезды»………………………………………

Происхождение комет 

Состав и структура комет……………………………………………

Заключение 

Библиографический список 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Кометы – самые протяженные объекты Солнечной системы. Слово «комета» в переводе с греческого означает «волосатая», «длинноволосая». При сближении с Солнцем комета принимает эффектный вид, нагреваясь под действием солнечного тепла так, что газ и пыль улетают с поверхности, образуя яркий хвост.

Появление большинства комет непредсказуемо. Люди обращали внимание на них с незапамятных времен. Невозможно не заметить на небе зрелища столь редкостного, а значит, ужасающего, пострашнее любого затмения, когда на небе видно туманное светило, иногда настолько яркое, что может сверкать сквозь облака, затмевая даже Луну. А из недр незваного небесного гостя вырываются огромные хвосты.

 В средние века кометы  считались предвестниками войн  и эпидемий. Так вторжение норманнов  в Южную Англию в 1066 году связывали с появлением в небе кометы Галлея. С появлением в небе кометы ассоциировалось и падение Константинополя в 1456 году.

Кометы открывают ежегодно. В среднем их открывается около 20 в год. Доступно наблюдениям порядка 50 комет, а за всю историю человечества наблюдалось около двух тысяч появлений комет.

В каталоге кометных орбит доктора Марсдена, изданном в 2003 году, содержатся данные о 1679 различных кометах. Их них 377 – периодические, то есть регулярно возвращающиеся к Солнцу. Их периоды обращений составляют от 3,3 года до 200 лет. Некоторые из периодических комет наблюдались уже десятки раз, как, например, самая знаменитая комета Галлея. Но есть и такие кометы (долгопериодические ), период обращения которых измеряется тысячами и даже миллионами лет.

Откуда же приходят к нам всё новые и новые кометы? Где они зарождаются: в межзвёздных просторах или в самой Солнечной системе?

КОМЕТЫ – «ХВОСТАТЫЕ ЗВЁЗДЫ»

Иногда на небе появляются необычные «хвостатые» звезды – это и есть кометы. Комета быстро движется на фоне звёздного неба. Это очень красивое зрелище. Чем ближе комета подходит к солнцу, тем ярче светится голова кометы и тем длиннее становится её туманный хвост. У кометы может быть один или несколько хвостов, они всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Кометы – это небесные тела, принадлежащие Солнечной системе. Они обращаются вокруг Солнца по сильно вытянутым орбитам. Большинство комет облетают Солнце за огромные промежутки времени - тысячи и миллионы лет. Есть правда и такие кометы, у которых время обращения вокруг Солнца измеряется всего десятками лет и даже несколькими годами.

Главную часть кометы называют - ядро. В ядре кометы содержится также множество мелких твёрдых пылинок и каменистых веществ. На большом расстоянии от Солнца кометы не видно. С приближением к Солнцу ядро кометы нагревается. Из ядра начинают выделяться газы и пыль, которые образуют голову и хвост.

Ядро кометы обычно имеет небольшие размеры. Зато голова кометы, называемая комой, может достигать 80 000 километров в поперечнике. Хвост некоторых комет простирается в длину на сотни миллионов километров. Несмотря на столь внушительные размеры, кома и хвост комет очень разряжены - их плотность в миллиарды раз меньше плотности воздуха, которым мы дышим. Поэтому давно уже учёные называют кометы видимым ничто.

Голова и хвост кометы совершенно прозрачны. Когда комета оказывается между Землей и какой-нибудь звездой, то свет звезды, не ослабевая доходит до нас. Кометы совершенно не опасны для Земли. Земля много раз сталкивалась с хвостами комет. Столкновение кометы (это происходит очень редко), грозит гибелью только комете.

Каждый год учёные открывают несколько новых комет. Большинство из них пролетают далеко от Земли и видны лишь в телескопе. Яркие же, большие кометы, видимые невооружённым глазом, появляются на небе в среднем раз в десятилетие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОМЕТ

На сегодняшний день не существует единой и принимаемой всеми специалистами теории происхождения комет. Собственно, это и есть первая загадка этих небесных тел – как, где и под воздействием каких факторов они появляются?

За обозримое прошлое человечества было открыто много комет. Каждая из них имеет свои особенности. На первых порах серьезного изучения комет никому не приходила в голову мысль, что они принадлежат Солнечной системе. Раньше предполагалось, что таинственные небесные странницы приходят к нам из далеких безвестных глубин межзвездного пространства, совершая удивительное "паломничество". Они подходят к Солнцу на расстояние в несколько десятков или сотен миллионов километров, "приветствуют" его и затем пускаются в обратный путь. При этом, чем дальше кометы уходили от Солнца, тем сильнее ослабевал их блеск, пока совсем не пропадал. Так заканчивался каждый вояж. Куда направлялись таинственные визитеры: искать ли другие солнца, или возвращались в какой-то давно обжитый "дом", скрытый от нашего взора далекими километрами космических расстояний? Долгое время это оставалось загадкой. Большинство астрономов предполагали, что каждая комета приходит к Солнцу лишь один раз и затем навсегда покидает его окрестности.

Существует несколько предположений о происхождении комет:

 Аристотель

Аристотель Стагирский, один из величайших философов античной Греции. Аристотель – могучий авторитет среди научного мира, задумываясь о природе комет, выдвинул гипотезу, что кометы имеют земное происхождение. Они, якобы, порождаются в атмосфере Земли, «висят» на сравнительно небольшой высоте, медленно проплывая по небу.

Удивительно, что точка зрения Аристотеля господствовала около двух тысячелетий, и никакие попытки поколебать ее не давали положительного результата – опровергнуть учение Аристотеля попытался римский учёный Сенека, он писал, что «комета имеет собственное место между небесными телами..., она описывает свой путь и не гаснет, а только удаляется». Но его проницательные предположения сочли безрассудными, так как слишком был высок авторитет Аристотеля. И только в конце XVI века идея Аристотеля была опровергнута.

Ти́хо Бра́ге

Ти́хо Бра́ге - датский астроном, астролог и алхимик эпохи Возрождения. В конце XVI века астрономы в т.ч. Т. Браге наблюдали яркую комету с двух наблюдательных пунктов, очень удаленных друг от друга. Если бы комета находилась в атмосфере, т.е. недалеко от наблюдателей, то должен был бы наблюдаться параллакс: с одного пункта комета должна быть видна на фоне одних звезд, а с другого - на фоне других. Однако наблюдения показали, что никакого параллакса не было, и, значит, комета находилась гораздо дальше, чем Луна. Земная природа комет была опровергнута, что сделало их еще более таинственными. Одна тайна сменилась другой, еще более заманчивой и недоступной.

У многих астрономов сложилось мнение, что кометы приходят к нам из межзвездных глубин, т.е. не являются членами Солнечной системы. В какой-то момент даже предполагалось, что кометы приходят к Солнцу по прямолинейным траекториям  и по таким же прямолинейным траекториям уходят от него.

Исаак Ньютон

Гениальный естествоиспытатель, великий физик и математик Исаак Ньютон завершил выдающийся научный труд, связанный с анализом движения планет вокруг Солнца, и сформулировал закон всемирного тяготения: сила взаимного притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояний между ними. Согласно этому закону природы все планеты движутся вокруг Солнца не произвольным образом, а строго по определенным орбитам. Орбиты эти представляют собой замкнутые линии.

Есть предположение, что кометные ядра образовались в одно время со всей Солнечной системой и поэтому могут являть собой образцы того первичного вещества, из которого впоследствии образовались планеты и их спутники. Свои первозданные свойства ядра могли сохранить благодаря своему «постоянному месту»  вдали от Солнца и больших планет, оказывающих огромное влияние на ближайшее окружение.

Пьер Лаплас

Выдающийся французский астроном и математик Пьер Лаплас (1747-1827) в конце XVIII века высказал предположение, что кометы «приходят к Солнцу извне, образуясь из вещества, составляющего туманности». Но будь кометы действительно межзвёздными небесными телами, они должны были бы двигаться относительно Солнца с очень большими – гиперболическими скоростями. Между тем ещё ни разу не было замечено, чтобы комета двигалась по явно выраженной гиперболической орбите. А если иная комета и описывала путь, похожий на гиперболу, то только под воздействием гравитационных возмущений больших планет, вблизи которых она пролетала. Поскольку же кометы до прохождения через планетную систему движутся преимущественно по эллиптическим орбитам, мы приходим к выводу, что они являются членами Солнечной системы. Постоянно летящие со всех сторон к Солнцу кометы навели эстонского астронома Эрнста Эпика на мысль, что на расстоянии примерно одного светового года от нас находится облако кометных тел, удерживаемых притяжением Солнца.

 

Гипотеза Яна Оорта

В 1950 году голландский астроном Ян Оорт, исследуя ряд долгопериодических комет, обнаружил, что их афелии (наиболее удаленные от Солнца точки орбит) концентрируются вблизи границы Солнечной системы. Можно было бы посчитать этот результат мало примечательным, тем более, что количество комет было совсем небольшим – 19. Однако Оорт увидел за этим явление большого масштаба. Он возродил к жизни идею Эпика о хранилище кометных ядер на «задворках» Солнечной системы. Из его исследований вытекало, что зона, оккупированная кометами, простирается в поясе от 30 до 100 тыс. а.е. от Солнца. Как полагают многие ученые, ядра комет, имеющих параболическую или гиперболическую орбиту, удаляясь от Солнца с все уменьшающейся скоростью, на расстоянии порядка 150 тысяч  астрономических единиц от него почти останавливаются. Постепенно там образовался огромный рой, миллиарды кометных ядер – так называемое облако Эпика – Оорта. Поскольку тяготение Солнца на столь больших расстояниях ничтожно, ядра могут оставаться там почти без движения бесконечно долго. Лишь изредка, испытав гравитационное возмущение, к примеру, от проходящей недалеко звезды, часть ядер в облаке начинает перемещаться, некоторые из них, возможно, в сторону Солнца.

Сам Оорт полагал на первых порах, что кометы образовались в процессе взрыва Фаэтона. Взрыв, по его мнению, был настолько силен, что большая часть мелких осколков была заброшена так далеко, что попала под косвенное влияние соседних звезд, да так и осталась на окраинах Солнечной системы.

И хотя красивая гипотеза о Фаэтоне оказалась несостоятельной, идея забрасывания вещества из внутренних областей Солнечной системы во внешние, в дальнейшем получила подтверждение.

Сегодня механизм образования облака Эпика – Оорта выглядит приблизительно так. В эпоху гравитационного «склеивания» планет из газопылевого облака формировалось большое количество сгустков вещества или так называемых зародышей. Все, что эти планеты не в силах были поглотить, они выталкивали своим гравитационным полем далеко от своих «участков». Главной помехой в этой выталкивающей деятельности было Солнце, старавшееся удержать даже любую мелочь на ее  орбитах. Но чем дальше от Солнца формировалась планета-гигант, тем легче ей было проявлять самостоятельность и по-своему вершить судьбы более мелких тел. Поэтому основным «поставщиком» кометных ядер в облако Эпика – Оорта был Нептун. Поскольку Нептун расположен очень далеко от Солнца, то все его окружение живет в состоянии вечного холода и, следовательно, содержит большое количество летучих веществ, которые не могли удержаться в более близких Солнцу телах. Именно содержание таких веществ и характерно для планет, которые удалось выудить из далекого облака.

    Тело, заброшенное Нептуном  в облако, существует там до  тех пор, пока что-нибудь не  уменьшит его скорость обращения  вокруг Солнца. Этим "что-нибудь" могли быть возмущения со стороны  соседних звезд. Конечно, если возмущение  не уменьшит, а увеличит скорость  кометного ядра, то ядро может  покинуть Солнечную систему навсегда. Итак, планеты забросали всю периферию  Солнечной системы кометными  ядрами. Приближаясь к Солнцу, ядра  начинают испаряться, обрастают  кометами, формируют хвосты. Описанная  вкратце модель Оорта, - разумеется, не окончательно решает вопрос о происхождении комет и, особенно о способах забрасывания их внутрь планетной системы.

Другие гипотезы

Одним из важнейших открытий за всю историю астрономии стало обнаружение Э.Галлеем периодичности (движения по эллипсу) знаменитой кометы, названной затем его именем. Но подавляющее большинство комет демонстрировало параболические орбиты... Чуть ли не единственным исключением в середине ХVIII в. оказалась комета Лекселя, возмущением от Юпитера «выбитая» было на орбиту с периодом всего около 6 лет. Но уже на втором обороте тем же Юпитером она была вышвырнута (на сотни лет) из планетной зоны Солнечной системы. Поэтому мнение о пришлом, для Солнечной системы, характере комет продолжало преобладать.

 В конце XVIII века оно, казалось, нашло подтверждение и объяснение  в космогонических идеях Гершеля. Он считал кометы остатками  космических масс, из которых  формировались звезды (и планеты). Это, пожалуй, было первое вполне научное, хотя и весьма гипотетическое, объяснение природы комет; в принципе правильное, хотя и слишком общее.