Комети

Визначення і загальна характеристика

КОМЕ́ТИ (грец. χομήτης, букв. — волохатий, від χόμη — волос­ся) належать до малих тіл Сонячної системи. На від­міну від астероїдів і величезної кількості метеоритних тіл, що заповнюють між­планетний про­стір, комети мають унікальну здатність при на­ближен­ні до Сонця роз­вивати з порівняно невеликих за роз­мірами ядер (1–20 км) величезні газово-пилові оболонки (атмо­сфери). Головна особливість кометного ядра — без­перервна здатність під дією сонячного ви­промінюва­н­ня від­новлювати та під­тримувати у величезному обсязі газово-пилову атмо­сферу, що складається з різних атомів, молекул, іонів, молекулярних комплексів і порошинок різних роз­мірів. Такий процес можливий унаслідок того, що кометні ядра сформовані в основному з водяного льоду, інших заморожених газів, часом складної хімічної будови, разом з органікою, а також із тугоплавкої метеоритної речовини у ви­гляді пилу та більших фрагментів. Через вихідну крижану природу вони від­різняються крайньою нестаціонарністю фізичних процесів, що від­буваються в них у результаті впливу сонячної корпускулярної і фотон­ної радіації.

Учених цікавлять комети насамперед тому, що кометні ядра вважають реліктовими «це­глинками», з яких утворилася Сонячна система. Вони зберігають первин­ну речовину, з якої 4,6 млрд років тому сформувалися Сонце та планети. По-друге, комети — своєрідні індикатори фізичних умов у між­планетному середовищі та засіб діагностики між­планетної плазми, сонячного вітру і спалахів сонячних космічних променів, причому як на малих, так і на великих геліоцентричних від­станях і геліогр. широтах. По-третє, вони — природні космічні лабораторії: в них від­буваються унікальні великомас­штабні фізичні процеси, неможливі для від­творе­н­ня в земних лабораторіях. По-четверте, існує ймовірність зі­ткне­н­ня ядра комети із Землею, наслідком якого може бути глобальна ката­строфа. Прикладами таких зі­ткнень є ката­строфи на Юкатані 65 млн років тому і Тунгуська 1908.

Комети ві­діграли велику роль у роз­витку науки, особливо фізики, небесної механіки, математики та космонавтики. Так, у результаті дослідже­н­ня комети, на­званої імʼям англ. астронома та геофізика Е. Гал­лея (див. Гал­лея комета), який перед­бачив її поверне­н­ня 1759, був пере­вірений і під­тверджений закон всесвітнього тяжі­н­ня. 1864 італ. астроном Дж. Донаті отримав перший молекулярний спектр комети C/1864 N1, який пізніше правильно витлумачив англ. астроном-любитель В. Гаґ­ґінс. У спектрі були виявлені емісійні лінії молекули вуглецю (смуги Свана), що стало поштовхом для зародже­н­ня молекулярної спектро­скопії. У 19–20 ст. нім. астроном і геодезист Ф.-В. Бес­сель, англ. фізик Дж.-К. Максвелл, рос. астроном Ф. Бредихін та фізик П. Лебедєв теоретично й екс­периментально довели, що кометні хвости демонструють реальність тиску світла на тверді тіла та гази. Англ. астрономи Дж.-К. Адамс, Ф. Коуелл та інші для роз­вʼяза­н­ня рівнянь руху комет роз­винули нові методи чисельного інте­грува­н­ня диференціальних рівнянь. Дослідже­н­ня динамічної еволюції К. виявили разючі зміни їхніх орбіт у полі тяжі­н­ня планет. Цю властивість викори­стано в космонавтиці для пертурбаційних маневрів між­планетних станцій у гравітаційному полі планет, щоб потрапити в будь-яку точку Сонячної системи.

На великих геліоцентричних від­станях комета найчастіше ви­глядає як зіркоподібний точковий обʼєкт. При на­ближен­ні до Сонця вона пере­творюється на туман­ний обʼєкт, в якому починають роз­різнятися дифузна оболонка — кома та центр. конденсація, що містить крижане ядро. Ядро та кома разом складають голову комети. Кометні ядра — неправильної форми малі (100 м — 20 км) тіла Сонячної системи, з яких шляхом сублімації леткої речовини (криги Н₂О, СО, СО₂ та ін.) роз­виваються про­стягнуті газово-пилові коми (10⁵–10⁶ км) i один або кілька хвостів. Плазмовий хвіст найдовший і спрямований майже нав­простець від Сонця, іноді його довжина сягає декількох сотень млн км (комета Хіакутаке 1996 мала хвіст завждовжки 3,8 а. о = 56 848 000 км, а комета Юмасона 1962 — 6 а. о. = 897 600 000 км). Довжина газового хвоста 10⁶–10⁷ км, газово-пилового — 10⁵–10⁶ км. Аномальний віст завдовжки 10³–10⁴ км складається з великих і важких порошинок, на які дія сонячного тяжі­н­ня пере­важає силу світлового тиску (такі хвости завжди спрямовані до Сонця). Між­зоряних комет поки не виявлено. Параболічні та злегка гіперболічні орбіти є наслідком дії планетних збурень на кометах, що рухаються еліптичними орбітами з екс­центриситетом, близьким до 1. За періодом оберта­н­ня навколо Сонця всі комети ділять на коротко- (Р ≤ 200 р.) і довгоперіодичні (Р > 200 р.). Станом на 1 січня 2013 закаталогізовано 631 короткоперіодичну комету, з яких 278 мають по­стійні номери (1Р — комета Гал­лея, 9Р — комета Темпеля, 19Р — комета Борел­лі, 67Р — комета Чурюмова–Герасименко, 81Р — комета Вільда, 103Р — комета Гартлі, 278Р — комета Мак-Нота). За близькістю афеліїв кометних орбіт до орбіт великих планет роз­різняють комети сімейств Юпітера, Сатурна, Урана та Нептуна. За близькістю перигеліїв кометних орбіт до Сонця виділяють сімейство короткоперигелійних комети, або сангрейзерів (1919 К.). У науковій літературі використовують також поділ періодичних комет на комети родини Юпітера (КЮ) та Гал­лея (КГ).

1994 Між­народний астрономічний союз увів нову систему по­значень комет. Нині в назву записують рік від­кри­т­тя, букву, що по­значає половину місяця, в якому від­булося від­кри­т­тя, і номер від­кри­т­тя в цій половині місяця. Для січня першу та другу половину місяця по­значають літерами А і В, для лютого — від­повід­но C і D і так далі. Напр., по­значе­н­ня С/2013 А1 (Сайдінґ Спрінґ) отримала перша К., від­крита в 1-й пол. січня 2013, а по­значе­н­ня С/2013 В2 (Лем­мон) — друга К., від­крита в 2-й пол. січня. Перед по­значе­н­ням ставлять на­ступні префікси, що вказують на природу комети: P/ — короткоперіодична комета (тобто комета, період якої менше 200 р., або яку спо­стерігали в двох або більше проходже­н­нях перигелію); C/ — довгоперіодична комета; X/ — комета, для якої не вдалося обчислити точну орбіту (за­звичай істор. комета); D/ — загублена К.; A/ — астероїди, які помилково прийняли за комети 1986 космічні апарати «Вега-1», «Вега-2» і «Джот­то» вперше до­зволили побачити справжню форму та роз­міри ядра комети Гал­лея. Якщо уявити форму ядра комети Гал­лея у ви­гляді витягнутого еліпсоїда, то його роз­міри осей будуть від­повід­но 15,3 × 7,2 × 7,22 км. Спектральні спо­стереже­н­ня комет у радіо-, ІЧ-, видимому і ультрафіолет. діапазонах спектра до­зволили виявити ряд атомів, молекул і заряджених часток у комет. атмо­сферах, серед яких: ¹²C¹²C, CN, C₃, NH₂, H₂O, SO, SO₂, H₂CS, HC₃N, HNCO, NH₂CHO, HCOOH, CH₃OCHO, С₂^-, Li, Fe. На основі мас-спектрів, отриманих з проліт. траєкторій АМС «Вега-1», «Вега-2» і «Джот­то» побл. ядракомети Гал­лея в березні 1986, були ідентифіковані частки CO/N₂/C₂H₄, H₂CO, H⁺, CH₂⁺/N⁺, CH₃⁺/NH⁺, O⁺/CH₄⁺/NH₂⁺, OH⁺/NH₃⁺/CH₅⁺, H₂O⁺/NH₄⁺, H₃O⁺, H₂S⁺, C₃H₃⁺, C₃H⁺, OH^-, CH^-, CN^-, CHO^-.

Природно, що багато атомів і молекули, свіче­н­ня яких спо­стерігається в спектрах комет. атмо­сфер або мас-спектрах порошинок, що знаходилися в навколоядер. зоні, є такими, що входять і в склад комет. ядра. Це, в першу чергу, метали: натрій, калій, кальцій, ванадій, марганець, хром, залізо, кобальт, нікель, мідь і літій. Виявлені й молекули води, вуглекислого газу, ціановодню, метилціану, формальдегіду, сірководню та ін. батьківських від­носно до багатьох двоха­томних молекул (радикалів) і атомів, що спо­стерігаються в спектрах низкикомет Механізм світі­н­ня комет. молекул — резонансна флюоресценція під дією соняч. фотон. ви­промінюва­н­ня. Довгоперіод.комети потрапляють до внутр. частин Соняч. системи з хмари Оорта–Епіка, що є сферичним утворе­н­ням на від­стані 100 000–200 000 а. о. від Сонця, а короткоперіодичні комети — результат транс­формації та еволюції орбіткомет з поясу Койпера, роз­ташованих на від­станях 40–55 а. о. від Сонця. Станом на 1 березня 2013 найбільшекомет — 1919 — від­крито косміч. апаратом СОХО; 215 — пошук. про­грамою ЛІНЕАР, 100 — Каталін. оглядом неба. Серед від­кривачів комет — Р. Мак-Нот (75), К. і Є. Шумейкери (32), Ж.-Л. Понс (26). Однак остан­ній всі свої комети від­крив під час візуальних пошуків, тоді як Р. Мак-Нот та К. і Є. Шумейкери — за допомогою теле­скопів.

В Україні астрономами та любителями від­крито 14 комет (станом на 2014). 14-ту комету — C/2013 N4 (Borisov) — від­крито за часів Незалежності, інші — у період 1911–1990. До однієї з них — короткоперіодичної комети Чурюмова–Герасименко — виконано політ космічного апарату «Ро­зет­та» (перший космічний апарат, що ви­йшов на орбіту комети і перший, що виконав мʼяку посадку на неї). У листопаді 2014 з нього на ядро комети здійснено посадку модуля «Філи», який до кін. вересня 2016 по телеметрії пере­давав унікальні наукові дані зі своїх 9-ти високочутливих приладів.

Літ.: Всехсвятский С. К. Природа и происхождение комет и метеорного вещества. Москва, 1967; Шульман Л. М. Динамика кометных атмо­сфер. Нейтральный газ. К., 1972; Всехсвятский С. К., Ильчишина Н. И. Физические характеристики комет 1965–1970 гг. Москва, 1974; Цесевич В. П. Что и как наблюдать на небе. 6-е изд. Москва, 1984; K. Donald. Comets. New York, 1991; M. C. Festou, H. U. Keller, H. A. Weaver. Comets II. Tempe, 2004; Чурюмов К. І., Кручиненко В. Г., Чурюмова Т. К. Космічна за­гроза і кінець світу: реальність і міфи. К., 2012; Чурюмов К. И. Ис­следования комет и космогония солнечной системы // Земля и Вселен­ная. 2013. № 1.

К. І. Чурюмов

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю