Реферат: Встреча с кометой Галлея

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------- 1

ВВЕДЕНИЕ--------------------------------------------------------------------------------------------------- 2

Комета Галлея в семье комет-------------------------------------------------------------- 4

История открытия кометы Галлея----------------------------------------------------- 6

1910 год. Земля проходит через хвост кометы Галлея--------------------- 9

Природа и происхождение кометы  Галлея------------------------------------ 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------- 15

Литература---------------------------------------------------------------------------------------------- 16

/>/>/>/>/>ВВЕДЕНИЕ

Кометы – тела Солнечной системы,имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре ихвостом. Они представляют собой остаточный материал, образовавшийся призарождении нашей Солнечной системы. Кометы состоят из различных видов льда –замерзших воды, метана. Аммиака и углекислого газа. В эту ледяную смесьзаключены песочная пыль, крупные камни и куски металла. Все эти материалывходили в межзвездное облако, из которого образовались Солнце и планеты. Кометы- самые эффектные и самые загадочные тела Солнечной системы. Такими они были напротяжении всей истории человечества, такими остаются и до настоящего времени.В течение последних 300 лет астрономы узнали многое о кометах, о физическомстроении и химическом составе их атмосфер, об эволюции их орбит и научились сбольшой точностью предсказывать возвращение периодических комет. Однако целыйряд вопросов кометной астрономии — физическое строение и химический составядер, процессы, происходящие в голове и хвосте кометы во время ее стремительногополета вблизи Солнца, — до сих пор остаются без ответа; данные, которымирасполагает наука, пока не позволяют выходить за рамки гипотез.

Объектом номер «один» для космическихисследований целым рядом стран избрана комета Галлея — самый активный старожилсреди большого семейства короткопериодических комет.

Комета Галлея — первая в истории астрономии, для которойбыл достаточно точно определен период обращения вокруг Солнца (он меняется впределах от 74 до 79 лет). Это исключительно важное открытие было сделановыдающимся и разносторонним английским ученым Э. Галлеем, имя которогоблагодарное потомство сохранило за удивительной кометой. С кометой Галлеясвязано окончательное торжество закона всемирного тяготения; она — единственнаяиз периодических комет, движение которой было прослежено по историческимдокументам в прошлом, и ее история благодаря этому насчитывает 22 века.

/>/>/>/>/>Комета Галлея в семье комет

Многочисленная семья комет Солнечной системы относится кгруппе малых тел, к которой также принадлежат малые планеты (астероиды) иогромное количество метеорных тел. Но в отличие от других малых тел кометыобладают удивительной способностью при приближении к Солнцу развивать изсравнительно небольших по размерам ядер (1 — 5 км) громадные газово-пылевыеоболочки (атмосферы), превосходящие по своей протяженности все известныеобъекты Солнечной системы, включая Солнце.

Среди комет самая знаменитая и широко известная, о которой,вероятно, слышали все, — комета Галлея. В чем же кроется секрет такойпопулярности и почему эта комета представляет такой интерес для науки? Еслиответить кратко, то – в сочетании параметров орбиты с удивительной«молодостью», черты которой комета проявила во всех известных наукепоявлениях, на протяжении по крайней мере более двух тысячелетий. Кроме того,орбита кометы почти касательна к орбите Земли.

Среди короткопериодических комет можно найти кометы достаточноблизкие по одному или двум параметрам к комете Галлея – по периоду обращения ипо эксцентриситету. И тем не менее об этих кометах никто (кроме специалистов)не слыхал и тем более ни для одной из них не обнаружено ни одного появления висторических хрониках; комета Галлея в этом отношении явление исключительное!

Особенности орбиты кометы Галлея выделяют ее из всех периодическихкомет. А сравнительно кратковременное пребывание в окрестности Солнца привозвращении к перигелию – раз в 76 лет! – позволяют ей сохранить в значительнойстепени нерастраченным тот, по-видимому, громадный запас «горючегоматериала», который комета получила при своем «рождении» и которыйтак щедро тратит при встречах с Солнцем. Это обстоятельство в значительной мереи привлекает к ней внимание исследователей.

Средний период обращения кометы вокруг солнца, как ужеговорилось, составляет Р=76 лет. Однако он может колебаться из-за планетныхвозмущений в пределах нескольких лет: от 74,4 г. (оборот 1835 – 1910) до 79,2г. (оборот 451 – 530).

Источником грандиозных голов и хвостов кометы Галлея, наблюдавшихсяразличными поколениями жителей Земли в ее многочисленных появлениях, являетсяпочти трехкилометровое ледяное ядро, загрязненная снежная глыба или ком,состоящий в основном из водяного льда с примесью льдов других жидкостей и газови твердой компоненты из пыли и более крупных минеральных фрагментов.

С кометой Галлея связано два метеорных потока: Акварид иОрионид. Первый поток Акварид наблюдается ежегодно с 21 апреля по 12 мая,достигая максимума активности 5 мая, когда Земля находится в непосредственнойблизости от орбиты кометы Галлея. Однако указанный поток труднодоступен длянаблюдений в северном полушарии, так как его радиант восходит пред утром и кульминируетв светлое время. Зато в южном полушарии он является вторым по активности. Передсамым рассветом, когда восходит созвездие водолея, в начале мая можно увидеть,как по темному небу быстро скользят красивые яркие метеоры, порожденные кометойГаллея. В среднем один такой метеор наблюдается каждые 2 – 3 минуты.

Второй поток – Ориониды – тоже ежегодный, наблюдается с о2 октября по 7 ноября, достигая максимума 21 октября, когда Земля приближаетсяк орбите кометы Галлея, попадая в разреженные части метеорного роя,сопутствующего комете. Пространственная плотность Орионид в 7 раз меньшеАкварид, но этот поток даже кажется более обильным, чем майские Аквариды, из-затого, что радиант Орионид поднимается высоко над горизонтом. В это времякрасивое зрелище пролета яркого метеора по ночному небу можно наблюдатьпримерно через каждые 2 минуты. Оба потока считаются одними из самых древних идлительных.

/>/>/>/>/>История открытия кометы Галлея

История кометы Галлея, теряющаяся в глубине веков, ужетриста лет интересует астрономов. За это время были изучены европейские,китайские, японские, вьетнамские хроники и русские летописи, накоплен богатыйисторический материал о появлении комет, из которого удалось путем тщательногои скрупулезного анализа выделить то, что относится к комете Галлея.

Кометная астрономия не знает ни одной периодической кометы,для которой удалось бы в хрониках найти до ее открытия хотя бы одно упоминание,одно наблюдение. Только комета Галлея удостоилась этой чести, и ее история, еедвижение с большой точностью теперь прослежены в прошлое не на один, не на два,– а на 30 оборотов – более чем на 2 тысячи лет!

Эдмунд Галлей (1656 – 1742) – английский астроном, одиниз руководителей обсерватории в Гринвиче, математик, востоковед, геофизик,инженер, мореплаватель, переводчик, издатель, дипломат. Он жил в бурную,богатую научными и общественно-политическими событиями эпоху. Был другомНьютона, который, открыв закон всемирного тяготения, считал, что кометыдвижутся вокруг Солнца по параболическим орбитам в соответствии с этим законом.Ньютон опубликовал методику расчета этих орбит, и, используя эту методику,Галлей рассчитал орбиты для большого числа комет, появление которых былозафиксировано к тому времени, т. е. наблюдавшихся в промежутке с 1337 по 1698год.

В 1705 г. Галлей опубликовал «Обзор кометнойастрономии». Он непрерывно собирал и обдумывал материал, проводил утомительныевычисления, готовя к публикации один из основных трудов своей жизни,доставивший ему неувядаемую славу. Эта работа, как пишет он сам, «плодобширного и утомительного труда».[1]

В результате этих расчетов выяснилось, что орбиты трех комет,появлявшихся соответственно в 1531, 1607 и 1682 годах, очень схожи между собой.О существовании периодических комет в то время никто еще не подозревал, иГаллей вычислял орбиты в предположении, что кометы движутся по очень вытянутымэллипсам, близким к параболам. Из этого можно было сделать два вывода: либодопустить, что в пространстве по параболическим орбитам, очень близким друг кдругу, движутся три кометы (поразительная случайность), либо предположить, чтоэто появление одной и той же кометы. И Галлей делает чрезвычайно смелое, необычноедля того времени предположение.

«Довольно многое заставляет меня думать, — пишет он,- что комета 1531 г., которую наблюдал Аппиан, была тождественна с кометой 1607г., описанной Кеплером и Лонгомонтаном, а также с той, которую я сам наблюдал в1682 г.: все элементы сходятся в точности, а разность периодов не столь велика,чтобы ее нельзя было приписать каким-нибудь физическим причинам».

Он правильно увидел причину небольших расхождений элементоворбиты кометы в возмущающем влиянии больших планет и, в первую очередь, Юпитераи Сатурна. Определив среднюю величину для периода для этой кометы, Галлейнашел, что она должна вернуться к перигелию либо в конце 1758, либо в начале1759 года. Удостовериться лично в этом ему не удалось, он умер в 1742 г.

Вся последующая история кометы Галлея и ее появление в1759 г. связана с именем Алексиса Клеро (1713 – 1765), одного из самыхвыдающихся математиков Франции, в 25 лет ставшего академиком.

По предложению члена Парижской Академии наук ЖозефаЛаланда (1732 – 1807) Клеро первоначально собирался, руководствуясь идеейГаллея, учесть влияние Юпитера на комету лишь на небольшой части ее орбиты,когда оба тела были близки друг к другу. В конце концов обнаружилось, чтоточное решение задачи невозможно без учета влияния Сатурна, масса которого лишьв три раза меньше массы Юпитера. Объем задачи и связанные с нею трудности,казалось, превосходили человеческие силы.

В процессе этого труда Клеро разработал первый математическийметод численного исследования движения кометы в поле тяготения Солнца с учетомвозмущений от двух больших планет – Юпитера и Сатурна. Для помощи в проведениивычислений Клеро обратился к Лаланду, обладавшему большим опытом вычислений,который, в свою очередь, привлек к этой работе Николь-Рейн-Этабль де ЛабрийерЛепот (1723 – 1788) – женщину, всецело преданную науке, жену знаменитого тогдаконструктора и теоретика часовых механизмов.

Благодаря самоотверженному и героическому труду этого замечательноготрио, гигантская по своим масштабам работа была закончена вовремя. Правда, втечение полугода все торе работали, не щадя здоровья и сил и не считаясь современем, все отдавая вычислениям.

Пришел наконец долгожданный 1758 год. Все астрономы миражаждали получить подтверждение предположения, высказанного Галлеем. Честьоткрытия кометы выпала на долю немецкого астронома-любителя Палича. Врождественскую (25 декабря) 1758 г. ночь ему посчастливилось поймать эту кометув объектив своего небольшого телескопа с фокусным расстоянием 2,4 метра. Этобыл первый случай удачного поиска кометы астрономом-любителем. А также первыйуспех в использовании телескопа для поиска комет.

Таким образом, был установлен факт существования короткопериодическихкомет, которые подобно Венере, Юпитеру, Земле и другим планетам являютсячленами Солнечной системы, движущимся в космическом пространстве вокруг Солнцапод действием его притяжения.

В память о заслугах Галлея эта комета и стала носить егоимя. Впоследствии она появлялась и приближалась к Солнцу в 1835, 1910 и 1986годах.

/>/>/>/>/>1910 год. Земля проходит через хвост кометы Галлея

Еще в 1835 г. были названы две даты следующего возвращениякометы Галлея к перигелию в 1910 г. – 9 мая (Розенбергер) и 24 мая(Понтекулан). В 1907 – 1908 гг. гринвичские астрономы Ф. Г. Коуэлл (1870 –1949) и А. К. Кроммелин (1865 – 1939) опубликовали предварительные результатысвоих вычислений (начатых с целью проверки данных Понтекулана), в соответствиис которыми момент прохождения через перигелий приходился на 8 апреля. В своихвычислениях они впервые использовали численное интегрирование с переменнымшагом, что значительно повышало точность вычислений и уменьшало их объем. Былиучтены возмущения от Венеры, Земли, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.Убедившись в том, что предсказание Понтекулана нуждается в уточнении, Коуэлл иКроммелин предприняли новые, более точные, вычисления с 1759 по 1910 гг. иопубликовали новый момент прохождения через перигелий – 17 апреля 1910 г.поиски кометы начались почти за полтора года до этой даты – с начала 1909 г. –но долго оставались безуспешными. Комету в созвездии Рыб обнаружил 11 сентября1909 г. Макс Вольф – директор Гейдельбергской обсерватории. 15 сентября кометунаблюдали визуально с помощью крупнейшего в мире метрового рефрактора Йерксскойобсерватории (США, Чикаго). Уже первые наблюдения показали, что поправка крезультатам Коуэлла и Кроммелина составляет 3 дня, т. е. точность предсказанияосталась на уровне прошлого появления.

Коуэлл и Кроммелин тщательно проверили свои вычисления,повторили их с уменьшением вдвое шага интегрирования, увеличили точность иустранили некоторые мелкие ошибки. Тем не менее для момента прохождения черезперигелий было получено значение лишь немного лучше данного ими ранее, а именноТ=17,51 апреля 1910 г. После соответствующего анализа они пришли к выводу, чтопо крайней мере 2 дня из оставшегося расхождения не могут быть объясненыошибками вычислений, неточным знанием положений больших планет или их масс.Сейчас мы знаем, что причина этих расхождений кроется в действии негравитационныхсил.

Взаимное положение Земли и кометы при этом появлении былотаково, что утром 19 мая комета точно располагалась между Солнцем и Землей нарасстоянии 22,5 млн. километров от Земли. Так как длина хвоста кометы Галлея кэтому времени превышала 30 млн. км, то Земля, двигаясь по своей орбите, должнабыла пройти через ее хвост. Сообщения об этом проникли в широкую печать.

В это время с помощью спектрального анализа было твердоустановлено, что в составе кометных атмосфер наблюдались молекулярные полосыциана, угарного газа и других соединений. Поэтому быстро распространились слухиоб отравлении земной атмосферы опасными для здоровья людей ядовитыми кометнымигазами. Газеты запестрели тревожными сообщениями о большой опасности, котораягрозит человечеству 19 мая 1910 г.

Как и предсказывали астрономы, Земля 19 мая 1910 г.«столкнулась» с хвостом кометы Галлея. Однако даже самые чувствительныеприборы не зафиксировали никаких необычных явлений в атмосфере Земли, которыеможно было бы однозначно связать с этим событием. Это лишний раз подтверждалоиздавна известную астрономам истину, что кометы – это «видимоеничто», через которое без всяких последствий и прошла наша Земля. Так чтоволна страха, прокатившаяся по многим странам в мае 1910 г., не имела под собойникакой почвы.

Пройдя через хвост кометы Галлея, Земля сыграла роль своеобразногозонда. К сожалению, ученые в то время не располагали космическими ракетами (дозапуска первого искусственного спутника Земли оставалось еще более 47 лет).Между тем тогда достаточно было подняться над земной атмосферой, чтобыоказаться непосредственно в кометном хвосте и собрать некоторое количествокометной пыли и газа для анализа.

Следует отметить, что Земля уже неоднократно проходилачерез хвосты комет и эффект всегда был одним и тем же – никакого влияния напроцессы в земной атмосфере вещество хвостов различных комет не оказывало.

Астрономы, а также многие любители астрономии внимательноследили за всеми изменениями, происходившими в хвосте и голове кометы Галлея смомента ее открытия М. Вольфом 11 сентября 1909 г. и до последнего наблюдения15 июня 1911 г.

За весь период наблюдений кометы Галлея приее появлении 1909 – 1911 гг. было получено более тысячи ее астронегативов,более сотни спектрограмм, много сотен рисунков кометы и большое числоопределений ее экваториальных координат в различные моменты времени. Весь этотбогатый материал позволил детально исследовать характер движения кометы поорбите, изучить изменение блеска и геометрических размеров головы и хвоста сизменением гелиоцентрического расстояния, изучить типы хвостов, структурныеособенности и химический состав головы и хвоста, а также ряд других физическихпараметров ядра кометы и окружающей его атмосферы.

Основные итоги изучения громадного и разнообразного материала,состоящие из 26 пунктов, были опубликованы Бобровниковым в 1931 г.

/>/>/>/>/>Природа и происхождение кометы
 Галлея

Элементы орбит комет претерпевают значительные измененияпри сближениях кометы с планетами. Особенно же сильная трансформация кометнойорбиты происходит при тесных сближениях комет с одной из планет-гигантов. Этообстоятельство необходимо обязательно учитывать при исследовании вековыхизменений элементов орбит комет как в прошлом, так и в будущем. Такие расчетыпозволяют установить, откуда кометные ядра приходят во внутренние областиСолнечной системы, а также решить проблему происхождения короткопериодическихкомет. Совместными усилиями таких выдающихся астрономов, как Эпик, Оорт,Марсден, Секанина, Эверхарт, К. А. Штейнс, Е. И. Казимирчак-Полонская была доказанареальность существования на периферии Солнечной системы неистощимого резервуаракометных ядер, которое получило название «облака Эпика – Оорта».

Как образовалось кометное облако Эпика – Оорта на окраинахСолнечной системы? В настоящее время общепринятой является гипотезагравитационной конденсации всех тел Солнечной системы из первичногогазово-пылевого облака, имевшего такой же химический состав, что и Солнце. Вхолодной зоне протопланетного облака сконденсировались планеты-гиганты Юпитер,Сатурн, Уран и Нептун со своими многочисленными спутниками. Остаткипротопланетного вещества, возможно, наблюдаются и сейчас вблизи этих планет ввиде колец. Планеты-гиганты вобрали в себя наиболее обильные элементыпротопланетного облака, и массы их возросли настолько, что они легко стализахватывать не только пылевые частицы, но и газы. В этой же холодной зонеобразовались и ледяные ядра комет, которые частично пошли на формированиепланет-гигантов, а частично, по мере роста масс планет-гигантов, сталиотбрасываться последними на периферию Солнечной системы, где и образовалиграндиозный источник комет – облако Эпика – Оорта.

Ядро кометы Галлея в далеком прошлом, вероятно, было однимиз бесчисленного множества ледяных кометных ядер облака Эпика – Оорта.Обращаясь вокруг Солнца по почти параболической орбите с периодом 106– 107 лет, это ядро не могло наблюдаться с Земли даже в перигелии,который должен был находиться далеко за планетной системой. Но однажды,возможно, в результате существенной трансформации первичной орбиты какой-тозвездой нашей Галактики, проходившей недалеко от облака Эпика – Оорта, ядрокометы Галлея оказалось в непосредственной близости от Нептуна и было захваченоим в свое кометное семейство. Сейчас нам известно ок. 10 комет этого семейства,и, конечно, их значительно больше, однако вследствие наблюдательной селекции мывидим только те из них, перигелии которых располагаются вблизи Земли.

Среди 10 комет семейства Нептуна три из них, в том числеи комета Галлея, характеризуются обратным движением по орбите. Таким жепериодом как у кометы Галлея, т. е. 76 лет, обладает еще одна комета из этогосемейства – комета де Вико, но она наблюдалась только при одном появлении (в1846 г.) и с тех пор ее больше не видели. Только комета Галлея наблюдалась ужепри 30 возвращениях к перигелию.

/>/>/>/>/>ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Комета Галлея стала первой, открытой «на кончикепера» короткопериодической кометой. Честь величайшего открытия принадлежитанглийскому ученому Э. Галлею. Тщательные расчеты движения этой кометы,выполненные впоследствии астрономами Клеро, Лаландом и Лепот, дали результаты,которые полностью подтвердились, когда комета, совершив полный оборот вокругСолнца, вновь появилась перед изумленными наблюдателями в марте 1759 г. Это былнастоящий триумф закона всемирного тяготения, открытого Ньютоном, а за кометойпосле этого прочно закрепилось название кометы Галлея, предсказавшего ее появление.

Комплексные исследования кометы Галлея как с Земли, так ииз космоса, помогут пролить свет на возможную функцию кометных ядер – оказыватьвлияние на зарождение и развитие жизни на Земле. Это могло произойти, так какядра комет довольно часто сталкивались с Землей, особенно на ранних стадияхразвития планетной системы.

Ученые полагают, что кометы позволят изучить первичноевещество Солнечной системы в сравнительно неизменном состоянии, поскольку они,в противоположность планетам, не подвергались глубоким структурным изменениям врезультате воздействия силы тяжести, тепла и вулканической деятельности.Предполагается, что ядра комет состоят из реликтового вещества и образовалисьпутем аккреции (слипания) еще до того времени, когда сформировались планеты, т.е. около 4,6 миллиарда лет тому назад. Следовательно, кометы хранят«золотой ключик» от дверцы, за которой находится тайна происхожденияболее крупных тел Солнечной системы.

/>/>/>/>/>Литература

üА. Н. Беляев, К. И. Чурюмов. Комета Галлея и еенаблюдение. Москва, 1985 г.

üН. Колдер. Комета надвигается. Москва, 1984 г.

üБ. Ю. Левин, А. Н. Симоненко. Комета Галлея. Москва, 1984г.

üЛ. С. Марочник, Г. А. Скуридин. На встречу с кометойГаллея. Москва, 1982 г.

üД. Н. Пономарев. Комета Галлея. Москва, 1984 г.

üК. Томита. Беседы о кометах. Москва. 1982 г.