Реферат: Кометы
ПРЕДИСЛОВИЕ.
Поиски комет — увлекательнейшее дело.Они захватывают и молодых, и старых, и мужчин, и женщин, иастрономов-профессионалов, и любителей астрономии.
Как ищут кометы? Вдали от Солнцакаждая комета имеет вид туманного пятнышка. Но не любое туманное пятнышкоявляется новой кометой. На небосводе, кроме звезд, часто попадаются диффузныетуманные объекты — планетарные и диффузные туманности, галактики, шаровые ирассеянные звёздные скопления. Все они по внешнему виду очень напоминаюткометы. Поэтому для того, чтобы приступить к систематическим обзорам неба сцелью поиска новых комет нужно хорошо, с помощью звёздных атласов изучитьзвездное небо.
Кометы являются самыми эффективныминебесными телами в Солнечной системе. Кометы — это своеобразные космическиеайсберги, состоящие из замороженных газов, сложного химического состава,водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и более крупныхфрагментов. Кометы относятся к группе малых тел, куда входят также астероиды,метеориты, метеорные рои и облака межпланетной пыли. Хотя кометы подобноастероидам движутся вокруг Солнца по коническим кривым, внешне они разительноотличаются от астероидов. Если астероиды светят отражённым солнечным светом и вполе зрения телескопа напоминают медленно движущиеся слабые звёздочки, токометы интенсивно рассеивают солнечный свет в некоторых наиболее характерныхдля комет участках спектра, и поэтому многие кометы видны невооружённым глазом,хотя диаметры их ядер редко превышают 1 — 5 км.
Кометы интересуют многихучёных: астрономов, физиков, химиков, биологов, газодинамиков, историков и др.И это естественно. Ведь кометы подсказали ученым, что в межпланетномпространстве дует солнечный ветер; возможно кометы являются«виновниками» возникновения жизни на Земле, так как могли занести ватмосферу Земли сложные органические соединения. Кроме того, кометы,по-видимому, несут в себе ценную информацию о начальных стадиях протопланетногооблака, из которого образовались также Солнце и планеты.
АНАТОМИЯ КОМЕТЫ: ЯДРО, КОМА И ХВОСТ.
При первомзнакомстве с яркой кометой может показаться, что хвост — самая главная частькометы. Но если в этимологии слова «комета» хвост явился главнойпричиной для подобного наименования, то с физической точки зрения хвостявляется вторичным образованием, развившимся из довольно крохотного ядра, самойглавной части кометы как физического объекта. Ядра комет — первопричина всегоостального комплекса кометных явлений, которые до сих пор всё ещё не доступнытелескопическим наблюдениям, так как они вуалируются окружающей их светящейсяматерией, непрерывно истекающей из ядер. Применяя большие увеличения, можнозаглянуть в более глубокие слои светящейся вокруг ядра газо-пылевой оболочки,но и то, что остаётся, будет по своим размерам всё ещё значительно превышатьистинные размеры ядра. Центральное сгущение, видимое в диффузной атмосферекометы визуально и на фотографиях, называется фотометрическим ядром. Считается,что в центре его находится собственно ядро кометы, т.е. располагается центрмасс кометы.
Туманная атмосфера, окружающаяфотометрическое ядро и постепенно сходящая на нет, сливаясь с фоном неба,называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы. Вдали от Солнцаголова выглядит симметричной, но с приближением к Солнцу она постепенно становитсяовальной, затем голова удлиняется ещё сильнее, и в противоположной от Солнцастороне из неё развивается хвост.
Итак, ядро — самая главная частькометы. Однако, до сих пор нет единодушного мнения, что оно представляет собойна самом деле. Ещё во времена Бесселя и Лапласа существовало представление оядре кометы как о твердом теле, состоящем из легко испаряющихся веществ типальда или снега, быстро переходящих в газовую фазу под действием солнечноготепла. Эта ледяная классическая модель кометного ядра была существеннодополнена и разработана в последнее время. Наибольшим признанием средиисследователей комет пользуется разработанная Уиплом модель ядра — конгломератаиз тугоплавких каменистых частиц и замороженной летучей компоненты (СН4, СО2,Н2О и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются спылевыми слоями. По мере прогревания солнечным теплом газы типа испаряющегося«сухого льда» прорываются наружу, увлекая за собой облака пыли. Этопозволяет, например, объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет, атакже способность небольших ядер комет к активному газовыделению.
Головы комет при движении комет поорбите принимают разнообразные формы. Вдали от СОЛНЦА головы комет круглые, чтообъясняется слабым воздействием солнечных излучений на частицы головы, и еёочертания определяются изотропным расширением кометного газа в межпланетноепространство. Это бесхвостые кометы, по внешнему виду напоминающие шаровыезвездные скопления. Приближаясь к Солнцу, голова кометы принимает формупараболы или цепной линии. Параболическая форма головы объясняется«фонтанным» механизмом. Образование голов в форме цепной линиисвязано с плазменной природой кометной атмосферы и воздействием на неёсолнечного ветра и с переносимым им магнитным полем.
Иногда голова кометы столь мала, чтохвост кометы кажется выходящим непосредственно из ядра. Кроме измененияочертаний в головах комет то появляются, то исчезают различные структурныеобразования: галсы, оболочки, лучи, излияния из ядра и т.п.
ГАЛОСЫ.
Галосообразование в кометахзаключается в появлении на фоне диффузного свечения комы системы расширяющихсяконцентрических светящихся колец. Расширяясь со скоростью 1-2 км/сек., галосыпостепенно сливаются с фоном неба и становятся невидимыми. Наиболее рельефногалосы наблюдались в головах ярких комет.
Впервые галосы были обнаруженыШмидтом в голове яркой кометы Донаты (1858). После этого галосы были обнаруженыв кометах Поиса-Брукса (1884), Галлея (1910), Олкола (1963) и Хонда (1955).
Галосообразование, как показываютнаблюдения, обычно происходят в период сильных изменений яркости кометы — вспышек блеска. Особенно наглядно эта связь проявилась в комете 1892, открытой Холмсом в Лондоне 6 ноября1892 г. во время сильной вспышки блеска, так каккомета уже прошла перигелий (на 4,5 месяца раньше, чем она была открыта). Приэтом наблюдалось постепенное расширение головы и падение поверхностной яркости.Спектральные наблюдения галосов комет Галлея (1910) и Олкока (1963) указывалина присутствие в галосах излучений СN и С2 Однако, в отличие от молекул СN и С2, наблюдавшихся в других структурных образованиях комет,например, оболочках, которые заметным образом подвергаются отталкивательнымсилам, на те же молекулы в галосах лучевое давление не действует. С.В.Орловпредложил считать галосы аномальным образованием в кометах.
Так какгалосы всегда обладают сферической симметрией, их формирование должнопроисходить без участия магнитных сил. Л.М.Лульман предложил механизмобразования галоса при условии сверхзвукового истечения вещества из ядра. Втаком потоке по законам гидродинамически образуется скачок плотности(аналогичный наблюдавшимся скачкам плотности при сверхзвуковом истечении газаиз сопла Лаваля). Этот скачок плотности и будет наблюдаться как галос. Такой механизмпозволяет объяснить, почему галосы не подвергаются действию лучевого давления(эффект Орлова). Если галос представляет собой скачок плотности в сверхзвуковомпотоке кометного газа, то он будет являться волновым образованием, на котороелучевое давление не действует.
ЛУЧИ
Довольно часто в хвостах I типа наблюдаются тонкиепрямолинейные лучи, выходящие под углами из ядра и составляющие в совокупностихвост.
В спектре лучистых хвостов в основномнаблюдаются линии ионов СО, N идр., непрерывный спектр отсутствует. Таким образом, лучи — это плазменныеобразования. Поэтому наиболее вероятно, что лучи представляют собой кометнуюплазму, сжатую в волокна под действием внешних магнитных и электрических полей.Волокнистая структура космической плазмы — чрезвычайно распространенное явлениев природе: волокнистая структура межзвездной среды и туманностей, лучи и тонкиеволокна солнечной короны, лучевые формы полярных сияний и, наконец, лучевыесистемы кометных хвостов.
Большой интерес вызывает образованиелучевой системы с чрезвычайно интенсивными волнистыми струями, наблюдавшиеся укометы Беннета (1970) 2 апреля 1970 года. В ночь с 3 на 4 апреля структурахвоста стала ещё сложнее и запутаннее; в конце концов весьма активный процесс,происходивший в указанное время в атмосфере кометы Беннета, увенчалсяобразованием красивого пламенного облачка, обладавшего сложной волокнистойструктурой.
Иногда наблюдаются лучевые системы,связанные с облачными образованиями, движущимися с большими ускорениями вхвосте кометы. Вместе с облачными образованиями двигались и их лучевые системы.Например, у кометы Морхауза (1908) 15-17 октября 1908 года наблюдалисьодновременно лучевые системы, выходящие из головы кометы и из несколькихоблачных образований, напоминающих собой как бы отдельные кометные головы.Альвен предложил следующий механизм образования лучевых систем в хвостах комет.Солнечный ветер с «вмороженными» в него магнитными силовыми линиями,сталкиваясь с нейтральной головой кометы, ионизует часть газа. На ионизованнойкоме происходит торможение солнечного ветра, и силовые линии начинаютизгибаться, повторяя контуры головы. При этом некоторые силовые линиизагибаются почти на 90 к начальному направлению поля. Так как кометные ионымогут распространяться только вдоль силовых линий, последние постепенноматериализуются и становятся видимыми как лучи. Движение кометных ионов вдольсиловых линий объясняет также появление спиралеобразных, винтовых лучей.
Лучевыеструктуры в хвосте 1 типа могут представлять собой токовую систему,генерируемую вихревыми магнитными полями, переносимыми солнечным ветром.Вследствие гигантских размеров ионизованных хвостов электрические токи в нихбудут определяться самоиндукцией. Возникновение лучей (токов) может быть связанос «падающей» характеристикой, т.е. электрическое поле, необходимоедля поддержания тока, будет убывающей функцией. При постоянстве полнойплотности тока локанизация токов в лучах требует более слабого поля, чем тогда,когда ток равномерно заполняет весь объём хвоста кометы. Таким образом,развитие лучей, по которым распространяются токи, делает электрическое поле вхвосте минимальным.
ОБОЛОЧКИ.
Явление сжимающихся оболочек былообнаружено в комете Морхауза (1908). Как показали наблюдения А.Эддингтона,оболочки возникали приблизительно на одном и том же расстоянии от ядра, причёмсначала появлялись вершины оболочек с интервалами порядка нескольких десятковминут, так что можно было одновременно наблюдать в голове кометы сразунесколько оболочек. Как только появлялся сгусток свечения (вершина), он сразу же начинал двигаться кядру, становясь по мере приближения все резче и протяжённее. При этом уоболочек начинали развиваться боковые ветви (одна или две). Вблизи ядраоболочка становилась размытой. Полное формирование дуги из оболочки происходилов интервале десятков минут или часа. Форма оболочки в течение всего времениразвития оставалась сферической. Боковые ветви оболочки (лучи) уходили в хвостк оси хвоста, сливаясь затем с главным хвостом 1 типа, расположенным вдольрадиуса-вектора. Оболочки целиком состояли из ионов СО.
В других кометах столь явно, как вкомете Морхауза, явление сжимающихся оболочек не наблюдалось, однако, об ихобразовании в таких кометах, как комета Даниэля (1907), Финслера (1937), Мркоса (1957) Тато-Сато-Косака (1969), Беннета (1970) и др., можно судить поналичию остатков таких оболочек в виде лучей, формирующих характерную«луковичную» структуру.
Сжимающиеся плазменные оболочкиформируются под воздействием солнечного ветра, однако, физический механизм ихобразования до конца не ясен.
Происхождением и формой кометныххвостов учёные заинтересовались давно. Например, И.Ньютон, наблюдая за яркойкометой 1680 г. пришёл к выводу, что хвост должен развиваться следующимобразом: «Приближаясь к Солнцу, вещество головы кометы постепеннонагревается и начинает испаряться в эфирную среду, заполняющую межпланетноепространство, которая таким образом и сама нагревается. От нагреваниямежпланетный эфир становится разрежённым и движется по направлению от Солнца,увлекая за собой кометные испарения, подобно тому, как горячий воздух,поднимаясь из печных труб, увлекает за собой частицы топлива и пара. С механическойточки зрения кометные испарения отталкиваются от Солнца и движутся, сохраняяорбитальную скорость кометы». Исходя из такой мысли, И.Ньютон рассчитал,что хвост кометы 1680 г., который он наблюдал 25 января, мог сформироваться за45 суток.
Не оставил без внимания кометы иМ.В.Ломоносов. Наблюдая большую комету 1744 г., он писал: «На теневойстороне ядра холод, на солнечной — жар. Около тени сильное движение атмосферы итрение...», а это является той причиной, по которой «возбуждается ирождается великая электрическая сила. Хвосты комет здесь почитаются за одно ссеверным сиянием».
Ф.Бессель, исследуя форму хвостакометы Галлея в её появлении в 1835 г., впервые объяснил её действиеотталкивательных сил, исходящих из Солнца и изменяющихся обратнопропорционально квадрату гелиоцентрического расстояния. Им же была введенавеличина отталкивательного ускорения, численное значение которой показывало, восколько раз сила отталкивания превышает силу тяготения.
Но наиболее разработаннуюмеханическую теорию кометных хвостов построил Ф.А.Бредихин. Он вычислил длянескольких десятков хвостов различных комет величины и обнаружил, что их можноразбить на три обособленные группы.
1 тип. По внешнему виду — этопрямолинейные хвосты, стелющиеся по продолженному радиусу-вектору; очертания ихнеправильные, часто винтовой формы; кроме того, хвосты 1 типа могут состоять изнабора отдельных струек или лучей;
вдоль таких хвостов с огромнымускорением проносятся сгустки ионизованной кометной материи — облачныеобразования.
II тип. Сюда относятся хвосты, повнешнему виду напоминающие сильно изогнутый конус и воловий рог. В конце такиххвостов часто наблюдаются полоски дуплетного строения, направленные к ядрукометы. Эти полоски получили название синхрон, так как предполагалось, что ониобразуются при одновременном (синхронном) выбросе облака вещества из ядракометы, частицы которого движутся под действием различных отталкивательных сил.Если набор ускорений, с которыми движутся частицы этого облака, начинается отнуля, то и синхрона начинается непосредственно от ядра. Серия последовательныхвыбросов приводит к образованию нескольких синхрон в хвосте кометы. Синхроны,не выходящие из ядра называются концевыми синхронами. Свечение хвостов II типахарактеризуется непрерывным спектром.
III тип. По внешнему виду — этокороткие прямые хвосты, представляющие собой одну полную синхрону, начинающуюсянепосредственно от ядра; при этом угол отклонения оси хвоста от продолженногорадиуса-вектора, т.е. линии, соединяющей Солнце с ядром кометы непрерывноувеличивается.
Принцип механической теории,положенной в основу деления хвостов на типы и основанной на различии в силелучевого давления, действующего на хвосты, оказался совершенно не применимым кионизованным хвостам, или хвостам 1 типа по Бредихину. В дальнейшем надусовершенствованием Бредихинской классификации хвостов работали С.В.Орлов,К.Вурм и др. Но обойти все трудности механической теории, в основе которойлежала результирующая сила двух взаимно противоположных сил, лучевого давленияи тяготения, им так и не удалось.
К особому типу относились аномальныехвосты, направленные прямо к Солнцу. Они состоят из крупных пылевых частицразмером 0,1-1 мм, на которые действие светового давления намного меньше силыпритяжения к Солнцу. Среди аномальных хвостов комет встречаютсяпсевдоаномальные хвосты, направленные к Солнцу и имеющие значительнуюпротяжённость. Такие хвосты наблюдались, например, у комет 1882 и Аренда-Ролана(1957) Однако, их направленность к Солнцу объяснялась условиями проектирования,а не реальным движением крупных частиц к Солнцу. Особенно этот эффектстановится заметным, когда Земля проходит через плоскость орбиты кометы, иземной наблюдатель видит кометное вещество, рассредоточенное вдоль её орбиты.Орбита как бы материализуется и часть орбиты, направленная к Солнцу,представляется ему в виде прямого хвоста. Если бы это был настоящий аномальныйхвост, состоящий из крупных частиц, то по законам Кеплера эти частицы двигалисьбы с различными скоростями, вследствие чего хвост казался бы искривленным, каку кометы Аренда-Ролана.
Так как механическая теория Бредихинаимеет ограниченное применение и не в состоянии объснить многие особенностиголов и хвостов комет (например, форму головы — цепная линия, большие ускоренияв хвостах, ориентацию хвостов 1 типа и т.д.), классификацию кометных формследует производить на другой основе. Например, хвосты можно классифицировать взависимости от агрегатного состояния вещества, как это было предложеноМ.Белтоном: I) чистый 1 тип — плазменные хвосты и 2) чистый II тип — пылевыехвосты. Конечно, термин «чистый» здесь употреблён в относительномсмысле, так как хвосты 1 типа могут накладываться на хвосты II типа, вкладкоторых в оптику и динамику общего хвоста несуществен. Однако, встречаетсяпромежуточный тип хвостов, когда развиваются оба типа хвостов к равноправнымвкладам в оптику и динамику. Такие хвосты М.Белтоном
предлагает называть хвостамисмешанного типа. Так как хвосты комет эволюционируют вследствие меняющихсяфизических условий в межпланетном пространстве, некоторые кометы могутпоследовательно обладать всеми указанными типами хвостов. Огромное разнообразиекометных хвостов ещё требует более детального обобщения всех их особенностей:динамических, кинематических, химических, агрегатных, структурных и др., исоздания на этой основе более строгой научной классификации, чем рассмотренные выше.
ДВИЖЕНИЕ КОМЕТ И ИХ И3МЕНЕНИЯ.
Большие кометы схвостами, далеко простиравшимися по небу, наблюдались с древнейших времен.Некогда предполагалось, что кометы принадлежат к числу атмосферных явлений. Этозаблуждение опроверг Браге, который обнаружил, что комета 1577 года занималаодинаковое положение среди звёзд при наблюдениях из различных пунктов, и,следовательно, отстоит от нас дальше, чем Луна.
Движение комет по небу объяснилвпервые Галлей (1705г.), который нашёл, что их орбиты близки к параболам. Онопределил орбиты 24 ярких комет, причём оказалось, что кометы 1531 и 1682 г.г.имеют очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что эта одна и та жекомета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодомоколо 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 году она должна появиться вновь и вдекабре 1758 года она действительно была обнаружена. Сам Галлей не дожил доэтого времени и не мог увидеть, как блестяще подтвердилось его предсказание.Эта комета (одна из самых ярких) была названа кометой Галлея.
Кометы обозначаются по фамилиям лиц,их открывших. Кроме того, вновь открытой комете присваивается предварительноеобозначение по году открытия с добавлением буквы, указывающейпоследовательность прохождения кометы через перигелий в данном году.
Лишь небольшая часть комет,наблюдаемых ежегодно, принадлежит к числу периодических, т.е. известных посвоим прежним появлениям. Большая часть комет движется по очень вытянутымэллипсам, почти параболам. Периоды обращения их точно не известны, но естьоснования полагать, что они достигают многих миллионов лет. Такие кометыудаляются от Солнца на расстояния, сравнимые с межзвездными. Плоскости их почтипараболических орбит не концентрируются к плоскости эклиптики и распределены впространстве случайным образом. Прямое направление движения встречается так жечасто, как и обратное.
Периодические кометы движутся поменее вытянутым эллиптическим орбитам и имеют совсем иные характеристики. Из 40комет, наблюдавшихся более, чем 1 раз, 35 имеют орбиты, наклоненные меньше, чемна 45^ к плоскости эклиптики. Только комета Галлея имеет орбиту с наклонением,большим 90^ и, следовательно, движется в обратном направлении. Средикороткопериодических (т.е. имеющих периоды 3 — 10 лет) комет выделяется«семейство Юпитера» большая группа комет, афелии которых удалены отСолнца на такое же расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что«семейство Юпитера» образовалось в результате захвата планетой комет,которые двигались ранее по более вытянутым орбитам. В зависимости от взаимногорасположения Юпитера и кометы эксцентриситет кометной орбиты может, каквозрастать, так и уменьшаться. В первом случае происходит увеличение периодаили даже переход на гиперболическую орбиту и потеря кометы Солнечной системой,во втором — уменьшение периода.
Орбиты периодических комет подверженыочень заметным изменениям. Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, апотом притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту истановится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда ненаблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера илиСатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений, известныхлишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенныеизменения.
Изменения орбит не являютсяединственной возможной причиной исчезновения комет. Достоверно установлено, чтокометы быстро разрушаются. Яркость короткопериодических комет ослабевает современем, а в некоторых случаях процесс разрушения наблюдался почтинепосредственно. Классическим примером является комета Биэли. Она была открытав 1772 году и наблюдалась в 1813, 1826 и 1832. г.г. В 1845 году размеры кометыоказались увеличенными, а в январе 1846г. наблюдатели с удивлением обнаружилидве очень близкие кометы вместо одной. Были вычислены относительные движенияобеих комет, и оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около годаназад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и разделение былозамечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё один раз, причём один компонентмного слабее другого, и больше её найти не удалось. Зато неоднократнонаблюдался метеорный поток, орбита которого совпадала с орбитой кометы Биэли.
СПЕКТРЫИХ ИМ ХИМИЯ КОМЕТ.
При решении вопроса о происхождениикомет нельзя обойтись без знания химического состава вещества, из которогосложено кометное ядро. Казалось бы, что может быть проще? Нужносфотографировать побольше спектров комет, расшифровать их — и химический составкометных ядер нам сразу же станет известным. Однако, дело обстоит не такпросто, как кажется на первый взгляд. Спектр фотометрического ядра может бытьпросто отражённым солнечным или эмиссионным молекулярным спектром. Отражённыйсолнечный спектр является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составетой области, от которой он отразился — ядра или пылевой атмосферы, окружающейядро. Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о химическом составе газовойатмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом составеповерхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такиекак С2, СN, СH, МH, ОНи др., являются вторичными, дочерними молекулами — «обломками» болеесложных молекул или молекулярных комплексов, из которых складывается кометноеядро. Эти сложные родительские молекулы, испаряясь в околоядерное пространство,быстро подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов илираспадаются или диссоциируются на более простые молекулы, эмиссионные спектрыкоторых и удаётся наблюдать от комет. Сами родительские молекулы даютнепрерывный спектр.
Первым наблюдал и описал спектрголовы кометы итальянец Донати. На фоне слабого непрерывного спектра кометы1864 он увидел три широкие светящиеся полосы: голубого, зелёного и жёлтогоцвета. Как оказалось это стечение принадлежало молекулам углерода С2, в изобилии оказавшегося в кометнойатмосфере. Эти эмиссионные полосы молекул С2 получили название полос Свана, по имени ученого,занимавшегося исследованием спектра углерода. Первая щелевая спектрограммаголовы Большой Кометы 1881 была получена англичанином Хеггинсом, которыйобнаружил в спектре излучение химически активного радикала циана СN.
Вдали от Солнца, на расстоянии 11а.е., приближающаяся комета выглядит небольшим туманным пятнышком, порой спризнаками начинающегося образования хвоста. Спектр, полученный от кометы,находящейся на таком расстоянии, и вплоть до расстояния 3-4 а.е., являетсянепрерывным, т.к. на таких больших расстояниях эмиссионный спектр невозбуждается из-за слабого фотонного и корпускулярного солнечного излучения.
Этот спектр образуется в результатеотражения солнечного света от пылевых частиц или в результате его рассеиванияна многоатомных молекулах или молекулярных комплексах. На расстоянии около 3а.е. от Солнца, т.е. когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в спектрепоявляется первая эмиссионная полоса молекулы циана, которая наблюдается почтиво всей голове кометы. На расстоянии 2а.е. возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул С3 и NН3, которые наблюдаются в болееограниченной области головы кометы вблизи ядра, чем все усиливающиеся излученияСN. На расстоянии 1,8 а.е. появляютсяизлучения углерода — полосы Свана, которые сразу становятся заметными во всейголове кометы: и вблизи ядра и у границ видимой головы.
Механизм свечения кометных молекулбыл расшифрован ещё в 1911г. К.Шварцшильдом и Е.Кроном, которые, изучаяэмиссионные спектры кометы Галлея (1910), пришли к заключению, что молекулыкометных атмосфер резонансно переизлучают солнечный свет. Это свечениеаналогично резонансному свечению паров натрия в известных опытах Ауда, которыйпервый заметил, что при осещении светом, имеющим частоту желтого дублетанатрия, пары натрия сами начинают светиться на той же частоте характернымжёлтым светом. Это — механизм резонансной флуоресценции, являющийся частымслучаем более общего механизма люминесценции. Всем известно свечениелюминесцентных ламп над витринами магазинов, в лампах дневного света и т.п.Аналогичный механизм заставляет светиться и газы в кометах.
Для объяснения свечениязеленой и красной кислородных линий (аналогичные линии наблюдаются и в спектрахполярных сияний) привлекались различные механизмы: электронный удар,диссоциативная рекомбинация и фотодиссациация. Электронный удар, однако, не всостоянии объяснить более высокую интенсивность зелёной линии в некоторыхкометах по сравнению с красной. Поэтому больше предпочтения отдаётся механизмуфотодиссоциации, в пользу которого говорит распределение яркости в головекометы. Тем не менее, этот вопрос ещё окончательно не решён и поиски истинногомеханизма свечения атомов в кометах продолжаются. До сих пор остаетсянерешённым вопрос о родительских, первичных молекулах, из которых состоиткометное ядро, а этот вопрос очень важен, так как именно химизм ядерпредопределяет необычно высокую активность комет, способных из весьма малых поразмерам ядер развивать гигантские атмосферы и хвосты, превосходящие по своимразмерам все известные тела в Солнечной системе.
ПЕРВОМАТЕРИЯ КОМЕТНЫХ ЯДЕР.
Вопрос о родительских молекулах вкометных ядрах был впервые поставлен Вурмом ещё в 30-х годах нашего века идискутируется в настоящее время. Ведь все кометные радикалы, эмиссии которыхобнаруживаются в кометных спектрах, являются химически активными молекулами ипоэтому могут сохранять свою стабильность в газовом агрегатном состоянии придостаточно низких плотностях или в твердой фазе при низких температурах и вприсутствии инертного наполнителя, тормозящего химические реакции междурадикалами и другими молекулами. Радикалы, а также тугоплавкое вещество, тапауглерода, не могут непосредственно испаряться с поверхности ядра. На расстоянии^-1 а.е. от Солнца температура близка к комнатной, а мы знаем из повседневнойжизни, что углерод при такой температуре не испаряется. Следовательно, ирадикалы, и углерод, и другие молекулы, наблюдающиеся в атмосферах комет,входят в состав более сложных родительских молекул, распад которых послеиспарения из ядра в поле солнечной радиации приводит к образованию наблюдаемойв кометных атмосферах совокупности радикалов и других молекул, а также ионов.
Окончательно проблема родительскихмолекул, из которых состоят кометные ядра, возможно, будет разрешена толькопутем посылки космического аппарата к ядру кометы, сближения и возможной посадкиаппарата на ядро, на котором будет произведён химический анализ кометногогрунта или же кометное вещество, набранное в стерильную капсулу, будетвпоследствии доставлено на Землю, где и будет произведен его окончательныйанализ.
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМЕТ С ПОМОЩЬЮКОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.
Многие кометныезагадки, такие, как истинная химическая природа родительских молекул, изкоторых состоит ядро, физическое строение ядра и, естественно, проблемапроисхождения комет, смогут проясниться только при посылке космического зонда кядру кометы.
Сближение космического аппарата сядром кометы позволит детально изучить физические и геометрические параметрыядра, что недостижимо для наземной аппаратуры ни в настоящее время, ни вближайшем будещем. Много новой научной информации дают орбитальныеастрономические обсерватории (например, открытие водородной атмосферы у кометыБеннета в 1970г., а затем и у других комет), крупным шагом вперёд явитсясоздание астрономических обсерваторий на Луне, но ничто не заменит пролётакосмического аппарата сначала вблизи ядра, а затем и осуществления посадкизонда на кометное ядро. Аппаратура, установленная на борту такого космическогозонда, позволит в первую очередь установить наличие твердого ядра у кометы, егоплотность, форму, массу, альбедо, особенности рельефа кометного ядра, степеньзагрязненности поверхности ядра, химический состав слагающих ядро льдов идругих пород, скорость вращения ядра.
Как сообщила газета«Правда» от 18 марта 1980 года, советский космический корабль«Венера-12», возвращаясь из космического путешествия к планетеВенера, куда им был доставлен спускаемый космически аппарат, сблизился скометой Бредфилда (1979) и сфотографировал её спектр с помощьюультрафиолетового спектрометра, разработанного советскими и французскими учёными.В полученном спектре кометы обнар^ жен ряд новых линий, принадлежащихэлементам, ранее в кометах не наблюдавшимся.
В литературе уже рассматривалисьварианты полета космический аппаратов к кометам Энке, Галлея,Дкакобини-Циннера, Борелли и
Темпеля-2.
Космический Кометный экспериментпозволит окончательно расшифровать природу того реликтового вещества, изкоторого сформировались Солнце, планеты и малые тела Солнечной системы.
/>