Сторінка
1

Комети

1. Поняття комети

Комета — мале тіло Сонячної системи, яке обертається навколо Сонця і має так звану кому (атмосферу) і/або хвіст. Кома і хвіст комети — це наслідки випаровування ядра комети під дією сонячного випромінювання. Ядро являє собою малу планету, що складається з каменю, пилу і криги.

Комети з’являються з периферії сонячної системи і їхні орбіти постійно змінюються під впливом гравітації основних планет. Внаслідок цього деякі з комет переходять на близько-сонячні орбіти і Сонце знищує їх коли вони наближаються до нього, інші комети назавжди залишають Cонячну систему. Яскрава комета — одне з найцікавіших космічних явищ і завжди привертає увагу публіки.

Вважається, що комети походять із Хмари Оорта, яка знаходиться на великій відстані від Сонця і складається із "сміття", що залишилось після конденсації сонячної туманності. Зовнішні краї цієї хмари достатньо холодні для того, щоб вода існувала там у твердому (а не газоподібному) стані.

Астероїди походять з іншого джерела, але дуже старі комети, які втратили весь матеріал для випаровування, можуть дуже нагадувати астероїди.

2. Будова й склад комет

Комета має маленьке ядро, що є єдиною її твердою частиною. Незважаючи на технічний розвиток, ядро комети і донині телескопічним спостереженням недоступне, тому що світна матерія, яка безупинно виходить із ядра, не дозволяє побачити «серце» комети. За допомогою великих збільшень сьогодні можна тільки спостерігати глибші світні шари газопилової оболонки. Центральне згущення, видиме в атмосфері комети візуально або на фотографіях, називається фотометричним ядром, у центрі якого і знаходиться власне ядро комети. Однак, як показав радянський астроном Д. О. Мохнач, центр мас може не збігатися з найбільш яскравою областю фотометричного ядра. Це явище називається ефектом Мохнача.

Ядро — основна частина комети. У часи Лапласа існувала думка, що ядро комети — тверде тіло, яке складається з речовин (лід або сніг), що легко випаровуються і швидко перетворюються на газ під впливом сонячного тепла. Таке припущення стало класичною моделлю кометного ядра, яка останнім часом значно доповнилася. Визнаною вважається модель ядра, розроблена Уїплом: це конгломерат із тугоплавких кам'янистих частинок і заморожених летких компонентів (метану, вуглекислого газу, води й ін.). У такому ядрі крижані шари з заморожених газів чергуються з пиловими шарами, при прогріванні гази випаровуються, захоплюючи за собою хмари пилу й утворюючи в такий спосіб пилові хвости комет.

Розглянемо більш докладно процеси, що відбуваються в атмосфері комети під час наближення її до Сонця. Туманна атмосфера, що оточує фотометричне ядро, називається комою. Кома разом із ядром складають голову комети. З наближенням комети до Сонця в результаті прогрівання ядра відбувається плавлення й сублімація льоду. Молекули води, що розкладаються, утворюють величезну хмару атомного водню і меншу хмару — гідроксилу — навколо ядра комети. Крижана оболонка, що оточує ядро, поступово тоншає, стає чимраз пухкішою, вкриваючись чимраз більш пористим шаром пилу завтовшки в кілька сантиметрів, що ізолює глибші шари льоду, від чого температура серцевини ядра залишається вкрай низькою (біля -150°С). Частки пилу поступово відриваються від поверхні й зносяться потоком газу, що виділяється при сублімації льоду на межі пористого шару пилу і забрудненого льоду. Далеко від Сонця голова комети виглядає симетричною, але з наближенням до нього вона поступово стає овальною, потім видовжується ще сильніше й у протилежний від Сонця бік з неї розвивається хвіст, який складається з нейтрального газу й пилу. Еліптична, яскраво сяюча хмара сягає в діаметрі до 100 тис. км.

У більшості комет кома складається з трьох основних частин, які помітно відрізняються своїми фізичними параметрами:

— внутрішня область, що прилягає до ядра, — молекулярна, хімічна і фотохімічна кома;

— видима кома, або грудки радикалів;

— ультрафіолетова, або атомна кома.

На відстані в І а. о. від Сонця середній діаметр внутрішньої коми D1 = 104 км, видимої D2 = 10s — 106 км і ультрафіолетової D3 = 10' км.

У внутрішній комі відбуваються найбільш інтенсивні фізико-хімічні процеси: хімічні реакції, дисоціація й іонізація нейтральних молекул. У видимій комі, що складається в основному з радикалів (хімічно активних молекул CN, ОН, NH2 та ін.), процес дисоціації й збудження цих молекул під дією сонячної радіації продовжується, але вже менш інтенсивно, ніж у внутрішній комі. Кометна атмосфера у свою чергу поділяється (за Л. М. Шульманом) на пристінний шар, де відбувається випаровування й конденсація частинок на крижаній поверхні; навколоядерну область, де відбувається газодинамічний рух речовини, перехідну область і область вільно-молекулярного розлітання кометних частинок у міжпланетний простір.

З наближенням до Сонця в комет виникають плазмовий або пиловий хвости. Плазмовий хвіст становить собою блакитнуватий потік заряджених частинок, спрямований майже по прямій від Сонця, пиловий — жовтуватого кольору, складається з дрібних частинок пилу, що відкидаються від комети сонячним вітром, більші частинки пилу (діаметром більше 1 мкм) сильніше притягаються гравітаційним полем Сонця, тому вони залишаються на траєкторії комети і рухаються по орбіті навколо Сонця, утворюючи шлейф комети. Пиловий хвіст зігнутий так, що його увігнутий бік звернений убік попередніх положень комети, що вказує на деякий вплив гравітаційного поля Сонця.

Пилоподібні частинки комет, вкраплені в їхню крижану масу, складаються із заліза, силікатів магнію, сульфідів і сполук Карбону. До складу крижаної фази входять (за Ф. Дельсеммом, у мол. %) Н20 — 73,0; С02 — 7,3; CO — 4,9; СН О — 4 4-HCN - 2,9; CH,CN - 1,4; N2H4 - 1,8; С2Н2 - 2,2; С4Н2 - 0,7; CS2 - 1,4. Аналіз пилових частинок показав наявність силікатів (в інфрачервоній області), діаметр яких складає від 1 до 10 мкм.

Згідно з Уіплом, у комет, що здійснили невелике число проходжень через перигелій (вони називаються «молодими» кометами), поверхнева захисна кірка ще не встигла утворитися, і поверхня ядра вкрита льодами, тому газовиділення протікає інтенсивно шляхом прямого випаровування. У спектрі такої комети переважає відбите сонячне світло, що дозволяє спектрально відрізняти «старі» комети від «молодих». Зазвичай «молодими» називаються комети, що мають великі півосі орбіт, тому що вони, найімовірніше, уперше проникають у внутрішні області Сонячної системи. «Старі» комети — це комети з коротким періодом обертання навколо Сонця, які багаторазово проходили свій перигелій. У «старих» комет через періодичні повернення до Сонця поверхневий лід підтоплюється, «забруднюється», від чого на поверхні утворюється тугоплавкий екран, який добре захищає лід, що знаходиться під ним, від впливу сонячного світла.