|
| |||
Реферат: КометыПлан Введение 1. Ядро и хвост кометы Заключение ВВЕДЕНИЕ Вокруг сияющего света, Что вечно льет источник дня, Кружатся легкие кометы, Как мотыльки среди огня. Н.А. Морозов На ночном небе, среди привычных фигур созвездий вдруг появляется яркая новая звезда, окруженная туманной оболочкой и украшенная длинным серебристым хвостом. От ночи к ночи она медленно движется, меняет свой внешний вид. Просияв, несколько недель или дней, слабеет и пропадает среди звезд или исчезает в лучах Солнца. Это конечно не звезда, а яркая комета. Люди замечали их с незапамятных времен – летописи, исторические хроники, устные сказания донесли до нас сведения об их появлении на небе в самых разных странах света. Яркие кометы – это редкое событие – они появляются три-четыре раза в столетие. Древние летописцы передают лишь состояние ужаса, которое охватывало наших далеких пращуров перед непонятным явлением. Более спокойные и детальные описания комет, даже некоторые измерения их дошли до нас в записях древних и средневековых астрономов. Но там нет никаких объяснений природы этого явления. Предполагалось, что кометы появлялись неспроста, они предшествовали различным бедствиям, которые обрушивались на людей: войнам, голоду, наводнениям, засухе и т. п. Поскольку в человеческой истории такие испытания не были редкостью, то зачастую, действительно в год, когда появлялась какая-нибудь комета, происходили памятные события. Это еще больше укрепляло в людях убеждение, что кометы проходят достаточно близко от места бедствия. Современные астрономы и даже любители астрономии, занимающиеся
исследованием этих небесных тел, могут рассказать о природе и поведении
комет уже довольно много: откуда появляются кометы, чем объясняется их
необычный облик и даже предскажут, когда и где можно будет наблюдать какую-
нибудь из них. В отличие от мерцающих звезд и четко очерченных планет комета выглядит
как туманное светящееся пятнышко. Это пятнышко называют головой кометы. Как выглядят слабые кометы, едва различимые глазом или практически
невидимые, можно установить, анализируя их фотографии, полученные с помощью
больших телескопов. Эти кометы также имеют едва заметные короткие хвостики. Голова или, как еще называют, кома – самая яркая часть кометы. Внутри ее предполагается твердое ядро. «Основа» любой кометы – ее ядро – огромный ком космической пыли,
камней, замерзших газов и сложных химических соединений, накрепко спаянных
космическим холодом. Его размеры по космическим масштабам просто ничтожны Предполагается, что на больших расстояниях от Солнца, кометы представляют собой голые ядра, т.е. глыбы твердого вещества, состоящего из обыкновенного водяного льда и льда из метана и аммиака. В лед вморожены каменные и металлические пылинки и песчинки. При приближении к Солнцу этот очень грязный лед начинает испаряться, создавая вокруг ядра огромную газопылевую оболочку. Под действием давления солнечного света часть газов оболочки отталкивается в сторону, противоположную Солнцу, образуя хвост. У некоторых комет эти процессы протекают настолько интенсивно, что оболочка и хвост достигают чудовищных размеров. Так, например, диаметр оболочки сверх гигантской кометы Холмса в 1882 году был равен 1,5 миллиона километров, а длина ее хвоста достигала 300 миллионов километров! Плотность и комы, и особенно хвоста, чрезвычайно мала. Хвост у кометы
бывает прямой или изогнутый и направлен от ядра в сторону, противоположную Форма и протяженность хвостов различны. У кометы 1843 года хвост имел
длину не менее 300 млн. км. (диаметр головы ее составлял 1,5 млн. км., т.
е. несколько превышал диаметр Солнца). У большой кометы 1744 года было
шесть ярких хвостов. Неоднократно наблюдались кометы, у которых хвост даже
не развился с приближением их к Солнцу. Например, «бесхвостой» была
довольно странная комета, открытая в 1881 году английским астрономом Классификацию кометных хвостов предложил в XIX в. замечательный
русский астроном Ф.А. Бредихин. Хвосты I типа – прямые, направленные от Иногда в хвостах I типа наблюдаются «облачные образования» голубого цвета, покидающие ядро кометы со скоростью около 200 км/с. Бывают «аномальные хвосты », направленные в сторону Солнца. Интерес ученых к кометам связан главным образом с желанием изучить их состав. Многие полагают, что это – своеобразный “строительный мусор”, оставшийся после образования планет Солнечной системы из первоначального газо-пылевого облака. Наблюдение комет может дать представление о первичной материи, из
которой сформировались их тела, причем эта материя дошла до нас в Советская астрофизическая станция «Астрон» вела космические наблюдения
кометы Галлея (комета названа по имени английского астронома, дипломата и
переводчика Эдмунда Галлея) почти восемь месяцев с декабря 1985года по июль Однако через несколько десятков сближений кометы с Солнцем ее ядро полностью потеряет запас льда и превратится в «высохшую комету», похожую на астероид. Тогда ядро уже не будет иметь светящейся головы и хвоста, а будет выглядеть как очень слабенькая звездочка, найти которую на небе можно будет в очень мощный телескоп. Комету Веста открыли в 1975 году, когда она была чрезвычайно слаба и
абсолютно не представляла интереса для астрономов-любителей. Ее просто не
было видно. А когда к марту следующего она «разгорелась» почти до яркости Главными виновниками оказались, конечно, астрономы, не давшие своевременно «пищи для пера» журналистам, умеющим оповестить мир о действительных и мнимых чудесах. Если триумф кометы Веста прошел так сказать в тени общественного
мнения, то одной из ее предшественниц достались и огонь, и вода, и медные
трубы, правда, в обратном порядке. Но главным было предположение, что комета Когоутека должна столкнуться
с Солнцем, К сожалению, многое из того, что ожидалось, не подтвердилось в
действительности. Столкновения не произошло, хотя комета сблизилась с Однако с точки зрения профессиональных астрономов комета дала неоценимые сведения. Это произошло, прежде всего, благодаря тому, что впервые комету исследовали не только с помощью наземных средств, но и с привлечением космических методов. Была открыта огромная внешняя оболочка кометы, состоящая из нейтрального водорода, размеры которой превышали диаметр Солнца! Трудно себе вообразить, что крошечное кометное ядро способно сформировать такую огромную атмосферу, однако совершенно невидимую с поверхности Земли. Поперечники кометных ядер не превышают десятка километров, а поперечник Солнца составляет 1400 000 километров! Расположение кометы Когоутека в пространстве было таково, что видна она была лишь вблизи горизонта, да и то очень быстро скрывалась из поля зрения. Решено было наблюдать ее по цепочке: каждая более западная обсерватория вела наблюдения вслед за своей восточной соседкой. Совершенно ясно, что такая цепочка была бы неполной, поэтому программа носила международный характер. В итоге результаты последовательных единичных наблюдений были смонтированы в одну киноленту, просмотр которой выявил динамическую картину «взаимоотношений» головы и хвоста кометы.
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 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 Однако эта мысль утвердилась не сазу. Еще 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. Хотя некоторые ученые склонны были думать, что кометы все-таки приходят из каких-то далеких, неведомых нам глубин космического пространства. Только в конце XVI века идея Аристотеля была опровергнута. В конце XVI века астрономы 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. Трудно сказать, сколько времени продолжалось бы такое положение, если бы не одно важнейшее событие в истории человечества. 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 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. Галлей обратился к Ньютону с предложением рассмотреть, как должны двигаться кометы в соответствии с законами всемирного тяготения. Даже сейчас обработка данных, полученных в результате космического
эксперимента и наземных наблюдений, продолжается. 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 .Гипотезы захвата комет из межзвездного пространства и их вулканического происхождения весьма немирно сосуществовали рядом, не желая уступить друг другу пальму первенства. Однако в 1950 году они были сильно потеснены одной старой идеей в новом оформлении. Еще в 1932 году один из выдающихся астрономов, Эрнст Эпик, высказал идею о возможной концентрации большого количества облаков кометных и метеоритных тел, «подчиняющихся» Солнцу, несмотря на то, что размещались они на расстоянии четырех световых дней от него. В 1950 году голландский астроном Ян Оорт, исследуя ряд
долгопериодических комет, обнаружил, что их афелии (наиболее удаленные от 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. Однако не все зародыши обрастали веществом с
одинаковой скоростью. Некоторые значительно опережали своих ближайших и
дальних соседей. Так, будущие планеты-гиганты, не набрав еще массы Земли и 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. 3. Кометные орбиты. Согласно результатам исследований Ньютона, кометы движутся либо по
эллиптическим, либо по параболическим, либо по гиперболическим орбитам,
причем в фокусе каждой орбиты находится Солнце. Фокус кривой – это
некоторая точка F , лежащая в плоскости этой кривой. Фокусы у парабол,
гипербол и эллипсов расположены вблизи закруглений этих кривых. Очевидно,
что у параболы и гиперболы имеется по одной такой точке, в ней и находится Астрономам достаточно вычислить орбиту кометы, и эта орбита сама 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 Оорта (по имени голландского ученого Совсем другое дело, если орбита окажется эллиптической. Поскольку эллипс – линия замкнутая, комета должна обязательно вернуться в ту точку пространства, в которой ее уже наблюдали с Земли. Сколько же времени нужно комете, движущейся по эллипсу, чтобы сделать один оборот? Это зависит от различных параметров эллипса, в частности от расстояния между его фокусами. Чем меньше это расстояние, тем быстрее комета совершит оборот вокруг Солнца. Точная форма любого эллипса однозначно определяется величиной а большой его полуоси и значением некоторой величины е – эксцентриситета, характеризующего «степень сплюснутости» эллипса. Эксцентриситет е=0 для окружности, а для эллипса 0 |
|