Что представляет собой хвост кометы: Хвост кометы » Детская энциклопедия (первое издание)

Хвост кометы » Детская энциклопедия (первое издание)

«Падающие звезды» и метеориты

Комета с несколькими хвостами.

Еще в 80-х годах XIX в. в Пулковской обсерватории велись исследования спектров комет. Постепенно было установлено, что в голове кометы светятся главным образом газы — углерод и циан, а вблизи ядра головы — молекулы углеводородов и соединений азота с водородом. В хвостах же комет были обнаружены ядовитый газ — окись углерода и азот, находящиеся в наэлектризованном состоянии. Из сравнения спектров комет был сделан вывод, что все кометы по характеру спектра похожи друг на друга и, следовательно, имеют родственную природу. Мы уже видели, что свечение комет объясняется действием солнечных лучей, так как оно начинается лишь при приближении кометы к Солнцу. Вместе с тем свечение появляется на таком расстоянии от Солнца, где тепло его лучей еще не может согреть комету. Значит, свечение вызывается не теплом Солнца, а чем-то другим.

В чем же его причина?

Мы знаем, что на раскаленной поверхности Солнца происходят грандиозные вспышки, сопровождаемые излучением ультрафиолетовых лучей. При этом выбрасываются с громадными скоростями мельчайшие частицы вещества — атомы и электроны. Попадая в атмосферу Земли, эти частицы вызывают полярные сияния и магнитные бури. Эти же частицы могут бомбардировать поверхность ядра кометы, содействуя выделению газов. Ультрафиолетовые и обычные лучи Солнца, действуя на кометные газы, вызывают их свечение. Надо помнить, однако, что все высказанные здесь соображения не дают полного объяснения свечения комет. Советские астрономы определили количества вещества в кометах — их массы. Было доказано, что массы комет в миллиарды раз меньше массы Земли. Если сдавить вещество средней по размерам кометы до такой плотности, как, например, плотность Земли, то получится тело поперечником не больше нескольких километров. При этом надо принять во внимание, что ядро, т.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({}); е. твердое тело кометы, в некоторых случаях не превышает по своим размерам и нескольких сотен метров. А так как хвосты комет протягиваются на миллионы километров, мы можем себе представить, как сильно разрежено составляющее их вещество.

Типы кометных хвостов: 1— прямые, узкие; 2 — широкие, искривленные; з — короткие. Стрелка показывает направление к Солнцу.

В наших лабораториях, откачивая воздух из плотно закупоренного сосуда, мы не можем еще добиться такой степени разрежения вещества, какая существует в хвостах комет.

Поэтому, хотя в состав комет и входят ядовитые газы, они не могут причинить нам вреда, если Земля попадет внутрь кометного хвоста, как это и было в 1910 г. при прохождении Земли сквозь хвост кометы Галлея.

По сути дела, хвосты комет — это «видимое ничто», и мы можем наблюдать их только потому, что сверхразреженный газ светится под действием солнечных лучей и потоков частиц, выбрасываемых с солнечной поверхности.

Сопоставляя силу света комет, можно сравнить их между собой. При этом выяснилось одно очень важное обстоятельство. Оказалось, что для многих периодических и особенно для короткопериодических комет, таких, которые совершают свое обращение вокруг Солнца за 5—10 лет, отмечается очень быстрое падение яркости. Кометы буквально за несколько десятков лет из яркого светила превращаются в чуть заметные пятнышки. Многие кометы, которые раньше наблюдали невооруженным глазом, становятся видимы лишь при помощи самых мощных телескопов, а затем и совсем исчезают.

Следовательно, короткопериодические кометы возникли совсем недавно. В самом деле, раз вещество головы и хвоста кометы так быстро истощается, следовательно, эта комета произошла недавно, иначе ее вещество давно бы истощилось. Вот какой важный вывод вытекает из сравнения яркости короткопериодических комет.

Было установлено, что кометы не могут приходить к нам из межзвездного пространства, так как в этом случае их орбиты были бы совсем иными. А отсюда надо сделать и другой важный вывод: место рождения комет — солнечная система. Ученые работают над выяснением того, как образуются кометы.

В этом вопросе еще далеко не все ясно. Несомненно, однако, то, что происхождение комет тесно связано с происхождением и развитием других тел солнечной системы — малых планет, метеоров и т. д.

Превращение распадающейся кометы в метеорный поток.

Поиски комет когда-то производились визуально, т.е. глазом, при помощи небольшого телескопа. С телескопом астрономы тщательно осматривали различные участки неба. Если встречалось туманное пятнышко среди звезд, нужно было еще убедиться в том, что это комета, а не туманность. Ведь мы уже говорили, что на небе видно большое число туманностей, входящих в нашу звездную систему и состоящих из громадных облаков газа и пыли.

Разница только в том, что кометы передвигаются среди звезд, а туманности представляются неподвижными.

За последние десятилетия небо стали фотографировать специальными фотографическими камерами и по фотографиям стали отыскивать кометы. История астрономии знает несколько имен неутомимых наблюдателей — «ловцов» комет. К ним принадлежал известный советский астроном Григорий Николаевич Неуймин. Он работал на Симеизской обсерватории (теперь Крымская астрофизическая обсерватория Академии наук) и занимался изучением небесных тел. В течение долгих ночей он фотографировал звездное небо со специальными фотокамерами, приспособленными для астрономических наблюдений (так называемыми астрографами). Неуймин прославился открытием многих малых планет и ряда новых комет.

Кометы с одинаковым успехом можно искать во всех частях неба -— визуально или при помощи фотографии. Каждый любитель астрономии, каждый человек, внимательно, с интересом следящий за небом, может открыть комету. Здесь не надо длительной теоретической подготовки к поискам. Так, например, замечательную, довольно яркую комету, которая была видна невооруженным глазом, открыли в 1939 г. любители астрономии —два советских педагога Ахмаров и Юрлов. Интерес к небу и знакомство с созвездиями позволили им первыми во всем мире увидеть новое светило. Быстро сообщив о своем открытии в астрономическую обсерваторию, они закрепили за собой первенство открытия.

Комета Ахмарова — Юрлова вечно будет носить их имена. Вернувшись к Солнцу через 7500 лет (таков период, ее обращения вокруг Солнца), она напомнит людям будущего об этих двух любителях науки.

Комета Ахмарова — Юрлова.

Каждый год астрономы наблюдают по нескольку комет, среди них возвращающиеся периодические кометы, а также и новые — чаще всего слабые кометы. В конце 1947 г. и в конце 1948 г. наблюдались большие кометы, но они были видны только в Южном полушарии Земли.

Невооруженным глазом в 1957 г. хорошо были видны две яркие кометы с хвостами.

Интересно, что вторая из этих ярких комет была открыта любителями неба еще за несколько дней до того, как ее стали наблюдать ученые-астрономы.

Изучение каждой кометы — интереснейшего светила — приносит новое в сокровищницу науки, позволяет ученым еще ближе подойти ь полному изучению особенностей комет и выяснению их происхождения. Познание свойств этих когда-то загадочных небесных тел помогает установить природу явлений, происходящих на Солнце.

Кометы оказываются своеобразными показателями солнечной активности. Величайшее достижение советской науки — искусственные спутники — лаборатории, отправленные в космос. Но и кометы оказываются своеобразными лабораториями, двигающимися в космическом пространстве. Надо только уметь читать «сигналы», идущие от этих небесных тел. И астрономы, пользуясь все более совершенными телескопами и радиотелескопами, делают это все лучше и лучше, раскрывая все особенности строения комет.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

.

«Падающие звезды» и метеориты

.

Почему у комет есть хвосты?

Когда комета приближается к Солнцу, газ на его поверхности ионизируется, что создает хвост, который струится в противоположном направлении.

Астрономия и чудеса космоса, кажется, сбивают нас с ног каждый день. Это, конечно, имеет смысл, потому что чем больше мы узнаем о небесных объектах, тем более увлекательными они становятся. Самое приятное в этой области науки заключается в том, что у нас никогда не хватает ресурсов для исследований. Есть бесчисленное множество вещей, которые мы не знаем или полностью не понимаем, что держит нас готовыми и жаждущими большего.

Например,вы никогда не задумывались, что это за мерцающие хвосты за кометами? Ну, ты вот-вот это узнаешь!

Когда комета пролетает близко от солнца, ультрафиолетовое излучение Солнца заставляет газ ионизироваться с поверхности кометы в форме хвоста. Интересно, что комета не обязательно имеет только один хвост. Это явление можно объяснить тем фактом, что поверхность кометы не ровная, как у планет. Из-за этой неровной поверхности ионизация может привести к откачке множества струй великолепных трасс.

Что такое кометы?

Как и все в науке, кометы издавна ассоциировались со знаками Бога. В раннем возрасте кометы могли означать хорошие предзнаменования для некоторых королей, но плохой знак для других! В 1910 году люди в Чикаго закрыли свои окна в ответ на слух, что хвост кометы может ввести яд в атмосферу Земли. Однако наше нынешнее знание отбрасывает такие вымышленные идеи!

Кометы — это небесные тела, которые в основном состоят из льда. Обычное название, которое используют исследователи, — «снежные комья грязи». Они «снежные», потому что состоят изо льда, в то время как «грязный комок» указывает на присутствие большого количества пыли. Известно, что большинство этих комет вращаются вокруг Солнца, но они, как правило, обитают в отдаленной области Солнечной системы, называемой Облаком Оорта.

Положение облака Оорта

Строение кометы можно разделить на две части: ядро и кома. Ядро — это темная часть кометы, которая состоит из скалистого ядра и имеет на поверхности пыль, лед и различные газы. Эти газы чаще всего включают окись углерода, аммиак, двуокись углерода и метан. Блестящая часть, которая вылетает из ядра, называется комой. Слово происходит от латинского Comida, что означает «волосатый».

Что такое кома и почему они тянутся как хвост?

Каждый раз, когда вы видите изображение кометы, вы неизбежно обнаруживаете нечеткий след. Это потому, что все снимки комет, которые вы видели, были сделаны с Земли, а наша планета довольно близко к Солнцу. Таким образом, кажется, что Солнце ответственно за хвост комет.

Когда комета, находясь на орбите Солнца, оказывается в непосредственной близости от звезды, лед на поверхности ядра начинает превращаться в газ. Если вам интересно, как это возможно, позвольте мне объяснить на примере из нашего повседневного опыта.
Если холодильник перестает работать, лед превращается в воду, а это означает, что твердые вещества могут превращаться в жидкости. Однако на поверхности кометы, как лед превращается в газ, не проходя через жидкую стадию?

Простой ответ на этот вопрос — сублимация. Сублимация происходит, когда молекулы поглощают достаточно тепла, чтобы преодолеть силы притяжения соседних соседей и уйти прямо в стадию пара. Сублимация — герой этой истории. В комете с двумя хвостами одна может быть частицами ионизированного газа, которые сублимируются под действием солнечного ветра.

Другой хвост может состоять из пыли, которая выходит с поверхности кометы после ионизации льда.

Важно отметить, что ионизирующее давление, вызванное солнечным ветром, более интенсивно воздействует на молекулы газа, что означает, что ионный хвост более интенсивен. Для сравнения, пылевой хвост стреляет более лениво. Более того, неправильная форма кометы также может быть причиной появления множества хвостов.

Являются ли хвосты комет на самом деле ядовитыми?

Это может звучать странно, но люди думали об этом много лет! Как ни странно, если ядро ​​кометы содержит много углерода, то хвост после ионизации может вытеснить жуткий зеленый цвет. Для людей, которые часто связывают зеленые жидкости с ядом, путаница неизбежна!

Комета Галея (официальное название 1P/Halley[1]) — яркая короткопериодическая комета, возвращающаяся к Солнцу каждые 75—76 лет.В 1910 году земля прошла через хвост кометы Галлея, но никакого ущерба не было. Хотя хвосты комет, как известно, содержат смертельный газ, называемый цианогеном, он редко оказывает влияние. Наша планета, проходящая через этот хвост, могла принять ничтожно малую долю цианогена хвоста, которого было недостаточно для того, чтобы повлиять на Землю!

С каждым прошедшим десятилетием мы склонны накапливать больше фактов об этих мигрирующих небесных объектах, которые когда-то считались приносящими чуму или хороший урожай. Наука и астрономия, от необоснованных и необычных убеждений до понимания химического состава на поверхности этих “волосатых” грязных шаров, несомненно, прошли долгий путь!

Почему хвост кометы всегда направлен в сторону от Солнца?

Строго говоря, у кометы два хвоста — узкий газовый, состоящий из заряженных частиц (атомов и ионов), и более широкий пылевой хвост, который, как следует из его названия, состоит из пылевых частиц.

Под действием давления солнечного света пылевые частицы движутся в сторону, противоположную Солнцу. Давлением солнечного света нельзя объяснить, почему газовый хвост кометы тоже направлен в сторону, противоположную Солнцу. Примерно 50 лет назад астрономы пришли к выводу, что из Солнца исходит поток частиц — так называемый солнечный ветер — который и «сдувает» газовый хвост кометы.

Как вы уже знаете, у кометы не один, а два хвоста. Первый – это просто пыль и космический мусор. Этот хвост маленький и изогнутый. И, чем ближе комета к Солнцу, тем больше он сливается со вторым.

Второй хвост – это плазма, состоящая из ионизированного газа. И вот этот хвост всегда направлен от Солнца, потому что, как мы уже говорили, солнечный ветер легко сдувает его. Почему так происходит? Все достаточно просто: плазма, в отличие от космической пыли, отлично взаимодействует с солнечным ветром, приобретая просто немыслимую скорость. Поэтому ее хвост вытягивается на многие километры. И, так как солнечный ветер его непременно сдует, получается, что хвост кометы всегда будет направлен в противоположную от Солнца сторону.

Важно понимать, что комета не просто камень, как астероид. По большей части комета состоит изо льда. И чем она ближе к Солнцу, тем быстрее лед испаряется, и под действием солнечного ветра уносится вдаль от кометы, образуя тот самый второй хвост, который покрывает собой первый, значительно увеличивая его в размерах.

Что же такое солнечный ветер и как он дует в космосе? Это не совсем тот ветер, который вы привыкли наблюдать на улице. Точнее, совсем не тот. Солнечный ветер состоит из элементарных частиц: электронов, протонов и прочих. Это просто поток частиц, который сбивает молекулы воды с поверхности кометы, заставляя их уноситься вдаль. Ну, и так, как этот поток бьет от Солнца, то хвост кометы всегда будет направлен от него. Самая известная комета, комета Галлея, пролетала над Землей в 1986 году. У нее был самый большой и красивый хвост из всех, что мы когда-либо видели. Причем Земля тогда проходила аккурат через ее хвост, поэтому вид открывался воистину шикарный.

Кометы обладают не только этой интересной особенностью. Больше о них вы можете узнать здесь.

Как образуется хвост кометы и почему он светится | Проект Б.

О.Б

Любая уважающая себя комета имеет вытянутый хвост. Но откуда он берется и почему светится? Давайте разберемся.

Фото кометы из архива NASA. Обычно кома и газовый хвост имеют синий или зеленый цвет. Пылевой хвост, как правило — красный. Источник: nasa.gov

Комета — небольшое (по космическим меркам) тело, состоящее, в основном из льда (водяного, азотного, метанового и др.) и, иногда, с примесями твердых веществ.

Хвост у кометы образуется лишь при подлете к Солнцу достаточно близко, чтобы вещество кометы начало кипеть (не настолько близко, как вы могли подумать. В космическом вакууме температура кипения разных веществ многократно ниже, чем на Земле).

Это приводит к возникновению, так называемой, комы — облака вокруг твердого тела кометы, состоящего из газа и, возможно, пыли, если в составе кометы есть твердые вещества.

Диаметр комы может достигать 100 тысяч километров, хотя ее твердое тело редко превышает несколько десятков километров.

Хвост же образуется при еще большем приближении к Солнцу. Солнечный ветер, буквально, выталкивает газ из комы. При этом, заметьте, газовый хвост всегда направлен в обратную от Солнца сторону, и не зависит от направления полета кометы. Газовый хвост может иметь протяженность более 100 миллионов километров (для сравнения: между Солнцем и Землей почти 150 миллионом километров).

Иногда у кометы может образовываться второй хвост. Он значительно короче газового и состоит из частиц пыли. На них солнечный ветер не действует, а выталкиваются из комы они давлением самого света.

Почему комета и ее хвост светятся?

И голова кометы (кома) и ее хвост светятся лишь из-за отражения солнечного света частицами газа и пыли. Только благодаря этому кометы становятся видимыми и могут наблюдаться даже невооруженным глазом.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: в 1910 году Земля прошла сквозь хвост кометы Галлея. Благо это не опасно и никаких последствий за собой не повлекло.

ЭТО ИНТЕРЕСНО 2: возможно, Тунгусский метеорит был кометой. Вообще, столкновения Земли с кометами происходят каждые 2-3 миллиона лет. Правда, чаще всего они слишком малы, чтобы долететь до поверхности планеты.

Астраномія. Планеты

Комета Хейла – Боппа

Комета – это небольшое (массы комет обычно составляют 1013–1014 кг) небесное тело, которое движется относительно Солнца по вытянутому коническому сечению.

Ядра трёх комет

Кометы состоят из ядра, комы и хвоста. На больших расстояниях от Солнца кометы наблюдаются как звёздообразные объекты. Вблизи Солнца кометы приобретают специфический вид – у них образуется (или становится заметным) хвост. Почти вся масса кометы сосредоточена в ядре. Вероятнее всего, ядра комет состоят из водяного льда (с примесями замерзших двуокиси CO2 и окиси CO углерода, синильной кислоты HCN, аммиака NH3 и других летучих соединений), в котором содержатся вкрапления тугоплавких частиц (силикатов, металлов). При этом слои замороженных газов чередуются со слоями пыли. Следует отметить, что после эксперимента Deep Impact «ледяная» гипотеза строения ядер комет поставлена под сомнение. Судя по строению кометы 9P/Темпеля, ядра комет могут представлять собой рыхлые образования из пыли с многочисленными порами. Размеры кометных ядер составляют от нескольких сотен метров до нескольких сотен километров.

Тройное ядро кометыC/2001 A2 (LINEAR)в ИК-диапазоне

«Модель» ядра кометы

Когда комета приближается к Солнцу на расстояние в несколько а.е., лёд начинает испаряться. Испаряющий газ при этом увлекает за собой частицы твёрдого вещества (пылинки). Покидающие ядро молекулы газа и пыль образуют кому кометы. Кома имеет вид туманной оболочки, окружающей ядро. Её протяжённость составляет от 100 тыс. до 1,4 млн. км от ядра. Давление света может деформировать кому, вытянув её в противоположном Солнцу направлении. В коме преобладает свечение не первичных молекул, испарившихся с поверхности ядра, а продуктов их диссоциации в результате действия ультрафиолетовой части солнечного спектра – радикалов (CN, OH) и отдельных атомов и ионов.

Ионный хвосткометы 17P/Holmes

Антихвост (слева) и ионный хвост (справа)кометы C/2007 N3 (Lulin)

Действие солнечных излучений на кому приводит к появлению у кометы хвостов, протяжённость которых может превышать 100 млн. км. Принято выделять нескольких типов хвостов комет. Хвост I типа образован имеющими малую массу ионами, которые при соударениях с частицами солнечного ветра разгоняются до скоростей 10–100 км/c, что, как правило, много больше орбитальной скорости кометы. В связи с этим хвост I типа направлен почти точно от Солнца. Голубоватое свечение этого хвоста обусловлено флуоресценцией составляющих его ионов. Хвост II типа, также направленный от Солнца, состоит из пылинок, которые разгоняются не частицами солнечного ветра, а в результате давления света. Поэтому движение частиц в пылевых хвостах в основном определяется начальной орбитальной скоростью пылинок. Вследствие этого пылевые хвосты имеют изогнутую форму. Свечение пылевых хвостов обусловлено рассеянием солнечного излучения. У комет существует также ещё один тип хвостов, которые направлены в сторону Солнца, а не от него. Такие антихвосты состоят из особенно крупных пылинок, которые слабо подвержены воздействию как частиц солнечного ветра, так и давлению света, и остаются в плоскости орбиты кометы. Облако такой пыли принимает форму диска. Из-за малой концентрации частиц пыли этот диск можно наблюдать только с ребра в тот момент, когда Земля пересекает плоскость орбиты кометы. Тогда пылевой диск виден в форме хвоста, направленного к Солнцу, поскольку по бокам кометы он не виден из-за свечения ядра, а позади – из-за более ярких ионного и пылевого хвостов.

Большая часть кометных орбит – это вытянутые эллипсы или гиперболы, очень близкие к параболе. Кометы, имеющие эллиптические орбиты, называются периодическими. Если период обращения кометы менее 200 лет, то она считается короткопериодической, если более, то долгопериодической. Около 80% орбит периодических комет имеют наклоны к плоскости эклиптики менее 45º (редкое исключение – комета Галлея, имеющая ретроградную орбиту). Среди короткопериодических комет выделяется «семейство Юпитера» – большая группа комет с периодами 3–10 лет, афелии которых удалены от Солнца на такое же расстояние, как и орбита Юпитера. Существуют также семейства комет Сатурна, Урана и Нептуна. Кометы, наблюдаемые только один раз и имеющие почти параболические орбиты, приходят с расстояний 104–105 а.е. Плоскости этих орбит не концентрируются вблизи плоскости эклиптики и случайным образом распределены в пространстве. При этом прямое направление движения встречается также часто, как и обратное.

Эдмунд Галлей (1656 – 1742)

Комета Галлея

Самой известной кометой, вероятно, является комета Галлея (или 1P/Halley) – короткопериодическая комета с периодом обращения, лежащим в интервале 74–79 лет. Она названа в честь английского астронома Эдмунда Галлея, который в 1705 году установил, что кометы, появлявшиеся в 1531, 1607 и 1682 годах, представляют собой один и тот же небесный объект. Галлей предсказал новое появление кометы в 1758 году. Это предсказание подтвердилось, и комета Галлея стала первой, для которой определили эллиптическую орбиту и периодичность появлений. Позже было доказано, что комета Галлея наблюдалась ещё в 240 году до н.э. Последнее прохождение кометы Галлея через перигелий состоялось 9 февраля 1986 года, а следующее ожидается 28 июля 2061 года. Комета Галлея представляет собой небесное тело с линейными размерами 15×8 км, массой 2,2×1014 кг и средней плотностью около 0,6 г/см3. В настоящее время большая полуось орбиты кометы равна 17,83 а.е., перигелийное расстояние – 0,59 а.е., афелийное расстояние – 35,08 а.е., эксцентриситет орбиты – 0,967, наклонение орбиты равно 162º (ретроградная орбита), период обращения – 75,3 года.

Ионный и пылевой хвосты кометы Хейла – Боппа

Комета Хейла – Боппа (C/1995 O1) – долгопериодическая комета, прошедшая перигелий 1 апреля 1997 года, одна из самых ярких комет XX века. Она была видна невооружённым глазом в течение 18 месяцев. При прохождении перигелия видимая звёздная величина кометы достигала –0m,7. Комета была открыта независимо двумя американскими астрономами – Аланом Хейлом и Томасом Боппом 23 июля 1995 года. Большая полуось орбиты кометы равна 186 а.е., перигелийное расстояние – 0,91 а.е., афелийное расстояние – 370,8 а.е., эксцентриситет орбиты – 0,995, наклонение орбиты – 89º (плоскость орбиты почти перпендикулярна плоскости эклиптики), период обращения – примерно 2534 года.

Комета SL-9

Столкновение кометы SL-9 с Юпитером

24 марта 1993 года супруги Каролин и Юджин Шумейкеры вместе с Дэвидом Леви (сотрудники обсерватории в Паломаре, США) открыли очередную комету (девятую по счёту). Расчёты показали, что короткопериодическая (период около 18 лет) комета SL9 первоначально двигалась по орбите с большой полуосью 6,9 а. е. и эксцентриситетом 0,22, а диаметр её ядра составлял около 5 км. Примерно за год до её обнаружения (7 июля 1992 года) SL9 была разорвана приливными силами Юпитера на 17 отдельных фрагментов. Комета прошла на расстоянии около 40000 км от внешней оболочки Юпитера (средний радиус Юпитера ~70000 км). К маю 1994 года фрагменты кометы растянулись в цепочку протяжённостью более 1 млн. км. Кроме этого, результаты расчётов позволи предсказать падение этой кометы на Юпитер. Столкновение Юпитера с первым фрагментом произошло 16 июля 1994 года. Фрагмент А вошёл в верхние слои атмосферы Юпитера на скорости около 60 км/с. Наблюдение за столкновением производилось с борта автоматического КА «Галилео», находящегося в тот момент вблизи Юпитера. В месте удара температура достигла значения 24000 К, при этом типичная температура верхних слоёв атмосферы Юпитера всего около 130 К. Диаметр пятна от взрыва составил 3000 км. В течение следующих 6 дней наблюдалось 21 столкновение фрагментов кометы SL9 с «поверхностью» Юпитера. Наиболее крупное столкновение произошло 18 июля (фрагмент G), при котором выделилась энергия, в 600 раз превышающая весь ядерный арсенал Земли. Размер пятна в атмосфере Юпитера после этого столкновения превысил 12000 км. Последнее столкновение (фрагмент W) произошло 22 июля.
Your browser does not support the video tag.

Следы от столкновения кометы SL9 с Юпитером

След от падения кометы на Юпитер 23 июля 2009 года

Принято считать, что Юпитер, благодаря своей гравитации играет роль своеобразного «космического пылесоса», вычищая пространство во внутренней части Солнечной системы от мелких тел (астероидов и комет). Если бы не наличие в Солнечной системе такого массивного объекта, как Юпитер, вероятность катастрофического столкновения планет земной группы с другими небесными телами была бы существенно выше. Этот тезис подтверждают новые данные: столкновение ещё одной кометы с Юпитером в июле 2009 года и падение 11 сентября 2012 года на Юпитер неизвестного небесного тела.
Your browser does not support the video tag.

11 сентября 2012 года на Юпитер упало неизвестное небесное тело(7-я – 8-я секунды видео)

Импактор сталкивается с ядром кометы 9P/Tempel 1

Вспышка после падения импактора

В 2005 году NASA осуществило космический эксперимент, который заключался в столкновении специального снаряда (импактора) с ядром кометы. В качестве объекта столкновения была выбрана короткопериодическая (в настоящее время период равен 5,52 года) комета 9P/Темпеля (9P/Tempel 1) из семейства Юпитера. Миссия Deep Impact была запущена 12 января 2005 года и спустя 7 месяцев (4 июля) импактор массой 370 кг столкнулся с ядром кометы. В результате этого произошёл выброс кометного вещества, спектральный анализ которого позволил определить химический состав поверхности ядра кометы и уточнить модели его строения. Кроме этого, при подлёте к комете импактора с установленной на нём камерой были получены изображения высокого разрешения поверхности её ядра.

В настоящее время принято считать, что источником долгопериодических комет является облако Оорта. Орбиты ледяных тел, которые, как предполагается, находятся в этой области Солнечной системы, близки к круговым, а величины наклонений этих орбит произвольны. В результате гравитационных возмущений от других звёзд, проходящих вблизи Солнечной системы, объекты облака Оорта переходят на более вытянутые орбиты и устремляются во внутреннюю часть Солнечной системы. Здесь они испытывают дополнительные возмущения от планет-гигантов и, в результате этого, оказываются вблизи Солнца. Предполагается, что семейства комет, принадлежащие планетам-гигантам, образуются в результате захватов планетой комет, которые ранее двигались по более вытянутым орбитам. В зависимости от взаимного положения планеты (например, Юпитера) и кометы эксцентриситет кометной орбиты может как возрастать, так и уменьшаться. В первом случае происходит увеличение периода или даже переход на гиперболическую орбиту и потеря кометы Солнечной системой, а во втором – уменьшение периода. Изменения орбит не являются единственной возможной причиной исчезновения или эволюции комет. Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются. Здесь примерами могут являться комета Биэлы (3D/Biela) и комета C/2012 S1 (ISON). Комета Биэлы открыта в 1826 году австрийским астрономом Вильгельмом фон Биэлой. Было установлена её тождественность с кометами, появлявшимися в 1772 и 1805 годах. Она также наблюдалась в 1832 году, а в 1846 году разделилась на два части. Последний раз комета Биэлы наблюдалась в 1852 году, а 27 ноября 1872 года из точки пересечения орбит Земли и кометы Биэлы впервые пришёл метеорный дождь, впоследствии названный Андромедидами (радиант находится в созвездии Андромеды). Этот метеорный поток генетически связан с кометой Биэлы и встречается с Землёй каждые 13 лет. После 1898 года Андромедиды невозможно наблюдать невооружённым глазом, поскольку возмущения Юпитера изменили их орбиту, и основной поток уже не пересекает орбиту Земли.

Комета C/2012 S1 (ISON)

Прохождение кометы C/2012 S1 (ISON) около Солнца

Комета C/2012 S1 (ISON) открыта 21 сентября 2012 года астрономами-любителями Виталием Невским (Беларусь) и Артёмом Новичонком (Россия). Было установлено, что эта комета вероятнее всего имеет параболическую орбиту и 28 ноября 2013 года пройдёт через перигелий на расстоянии всего 0,012 а. е. (1,8 млн. км) от центра Солнца. Учитывая, что радиус Солнца равен 0,7 млн. км, минимальное расстояние между его поверхностью и кометой составит всего 1,1 млн. км. Были высказаны предположения, что в результате такого сближения с Солнцем комета C/2012 S1 не сохранится. Предположения в целом оправдались: спустя несколько часов после прохождения через перигелий яркость кометы начала расти, и у неё появился новый хвост, что свидетельствовало о частичном разрушении ядра кометы, а спустя сутки ядро перестало быть различимым, яркость кометы уменьшилась, и она стала выглядеть как вытянутое облако газа.

Фаэтон (диаметр равен 5.1 км) ближе всех других астероидов подходит к Солнцу – на расстояние 0.14 а. е. Наклонение орбиты равно 22°. При этом скорость Фаэтона вблизи Солнца может достигать почти 200 км/с (720000 км/ч). Из-за чрезвычайно большого эксцентриситета, близкого к 0.9, Фаэтон пересекает орбиты всех четырёх планет земной группы. Орбита Фаэтона больше похоже на орбиту кометы, чем на орбиту астероида. Установлено, что его поверхность состоит из твёрдых пород, и за всё время наблюдений у него не разу не удалось зафиксировать появление ни комы, ни хвоста, ни ещё каких либо проявлений кометной активности. Элементы орбиты Фаэтона практически совпадают с орбитальными параметрами метеорного потока Геминиды. Возможно, Фаэтон представляет собой выродившуюся комету, которая исчерпала весь свой запас летучих соединений, либо же они находятся под толстым слоем пыли. Диоретса – один из 20 известных астероидов, которые движутся по ретроградным орбитам (Диоретса – слово «астероид», написанное в обратном порядке). Эксцентриситет орбиты астероида Диоретса равен 0.901, перигелийное расстояние – 2.36 а. е., афелийное расстояние – 45.30 а. е., наклонение орбиты – 160.4°. Предполагается, что Диоретса может иметь кометное происхождение и первоначально принадлежал облаку Оорта.

В настоящее время существует гипотеза, что произошедший около 65 млн. лет назад кризис в естественном развитии Земли (вымирание динозавров, исчезновение коралловых рифов и др.) был вызван столкновением крупного небесного тела (астероида) с Землёй.

Кратер Чиксулуб

На полуострове Юкатан (Мексика) обнаружен большой кратер диаметром около 300 км. Расчёт показал, что такой кратер мог образоваться при столкновении с астероидом диаметром 10 км, имевшем скорость в 15 км/с. Пыль, поднятая в атмосферу после взрыва, полностью затмила Солнце, что могло привести к катастрофическому понижению температуры Земли и вымиранию многих видов животных и растений. Оценка возраста кратера приводит к цифре в 65 млн. лет. В Солнечной системе имеется несколько тысяч астероидов диаметром более 1 км, орбиты которых пересекают орбиту Земли. Астероид (1566) Икар (диаметр 1,4 км) в перигелии проникает внутрь орбиты Меркурия, и приближается к Солнцу на расстояние всего 28,5 млн. км (за что и получил своё имя). В 1968 году Икар прошёл на расстоянии всего 6,36 млн. км от Земли. Икар сближается с Землёй каждые 9, 19 и 38 лет. Последний раз астероид сближался с Землёй в 1996 году, и пролетел на расстоянии 15,1 млн. км. Следующее приближение к нашей планете будет в 2015 году — астероид должен пролететь на расстоянии 8,1 млн. км от Земли. Астероид (1991) ВА диаметром 9 м 17 января 1991 года прошёл на расстоянии всего 170 тыс. км от Земли, т. е. разница во времени прохождения точки пересечения Земли и астероида составила всего полтора часа.

Количество сближающихся с Землёй астероидов

17 (30) июня 1908 года в районе реки Подкаменная Тунгуска (Сибирь, Россия) произошёл сильный взрыв, который предварялся пролётом большого огненного шара. Предполагается, что причиной послужил надповерхностный взрыв кометного тела диаметром 90 м. На основе имеющихся данных об ударных кратерах на поверхности Земли, планет и спутников были выполнены следующий оценки:

Траектория астероида Апофис вблизи Земли13 апреля 2029 года

• столкновения с крупными астероидами, которые могут привести к глобальным катастрофам в развитии Земли, происходят примерно 1 раз в 500 тыс. лет; • столкновения с малыми астероидами происходят каждые 300 лет, но последствия столкновений носят только локальный характер. На основе расчетов и наблюдений уже изученных орбит астероидов был составлен список известных астероидов, орбиты которых пройдут на критическом расстоянии от Земли до конца XXI века. В этом списке около 300 объектов. Число же потенциально опасных и пока не обнаруженных астероидов оценивается в 2500. Астероид (99942) Апофис открыт 19 июня 2004 года. Его диаметр равен 270 м, масса – 27 млн. тонн, период обращения – 0.886 года, перигелийное расстояние – 0.746 а. е., афелийное расстояние – 0.922 а. е. В 2029 году Апофис пройдёт на расстоянии всего 37 тыс. км от Земли. Также имеется ненулевая вероятность столкновения этого астероида с Землёй в 2036 году. Дополнительная литература: Б.А. Клумов, В.В. Ким, И.В. Ломоносов, В.Г. Султанов, А.В. Шутов, В.Е. Фортов. Возможные наблюдательные эффекты в эксперименте Deep Impact Л.В. Ксанфомалити. Разрушение ядер комет

Комета Галлея — комета

Комета Галлея – самая известная из периодических комет. Ее движение вокруг Солнца можно проследить по летописям с 466 г. до н.э.

Впервые движение комет объяснил Галлей в 1705 г. Он предположил, что одна из ярких комет, которую наблюдали в 1531, 1607 и 1682 годах, является периодической, и должна возвратиться в 1758 году. Это предсказание блестяще подтвердилось, а комету назвали кометой Галлея в его честь. Каждые 76 лет знаменитая комета Галлея приближается к Солнцу. В следующий раз комета приблизится к Солнцу в 2061 году. В последний раз комета приближалась к Солнцу и Земле в 1986 году.

Комета Галлея движется по эллиптической траектории, обращаясь с периодом Р = 76,1 лет вокруг Солнца. Наклон орбиты =162° к плоскости эклиптики,  эксцентриситет орбиты е = 0,97. Расстояние в перигелии = 0,59 а.е., расстояние в афелии = 17.8 а.е. 

Кометы, находясь вдали от Солнца, представляют собой глыбы размером до нескольких десятков километров, состоящие из льда, перемешанного с пылью и скалистыми породами.

Когда комета приближается к нашему светилу, лед под действием солнечного излучения начинает испаряться, а солнечный ветер относит частицы газа по направлению от Солнца. Так образуется кометный хвост. Иногда у кометы появляется сразу несколько хвостов, например, один газовый и один пылевой (частицы пыли более массивны, и солнечный ветер разгоняет их медленнее). Хвост кометы представляет собой внушительное зрелище, протягиваясь иногда на миллионы километров.

Рис. Структура кометы: голова, ядро, пылевой хвост, плазменный хвост

В 1986 комету Галлея исследовали АМС «Вега-1», «Вега-2», «Джотто». Ядро кометы Галлея представляет собой космическое тело размером 14×8×7,5 км и массой 6∙1014 кг. Ядро кометы медленно вращается с периодом 53 часа. Поверхность кометы очень темная, альбедо 0,04, сравнима с цветом каменного угля. Таким образом, ядро кометы Галлея является одним из самых темных объектов в Солнечной системе.

Рис. Ядро кометы Галлея. Космический аппарат Джотто, 1986 год

Рис. Комета Галлея. Хорошо видны два хвоста

На этом изображении видно, что у кометы образовались два хвоста. Голубой ионный хвост состоит из ионизованных молекул газа. Среди них особенно сильное голубое свечение дают молекулы окиси углерода, которые рекомбинируют с электронами. Голубой ионный хвост направлен точно в противоположную Солнцу сторону. Светлый пылевой хвост состоит из пылинок, выброшенных из ядра кометы, которые отталкиваются давлением солнечного света. Этот хвост также направлен от Солнца, но не так точно, как ионный.

Ионно-газовый хвост кометы подвержен давлению солнечного ветра и направлен в сторону от Солнца. Плазменный хвост в десятки и даже сотни миллионов километров длиной – это видимое проявление сложного взаимодействия между кометой и солнечным ветром. Молекулы газа, выделяемого ядром кометы, облучаясь солнечным ультрафиолетовым светом, разрушаются, образуя молекулярные ионы (H2O+, OH+, CO+, CO2+) и электроны,  возбуждаются, производя при этом особенное свечение. Это свечение ответственно за видимое излучение хвоста. Плазменный хвост имеет голубой цвет  из-за спектральных полос CO+.

Температура поверхности на расстоянии 0,8 а.е. была около 360 К. В выбрасываемых струях были обнаружены углекислый газ и пыль. Каждую секунду возле перигелия комета выбрасывает 45 тонн газа и 8 тонн пыли. Плотность ядра кометы Галлея очень низкая, всего около 0. 1 г/см3, что говорит о том, что ядро имеет пористую структуру, поскольку состоит в основном из пыли со льдом.

Кометы — Кто здесь? — LiveJournal


Комета Сван. отсюда

Хотела показать ребёнку видео и фото кометы ISON (C/2012 S1), но решила сначала подготовиться к тысяче “почему”, которыми засыпет ребёнок.
Кометы хранят множество загадок и своего происхождения, и строения и периодически подбрасывают учёным новые задачи своим необычным поведением, нарушающим их стройные теории. Вот и ISON, достигнув вчера перигелия, скрылся от глаз учёных всего мира. И пока те ищут комету или то, что от неё осталось, предлагаю вместе познакомиться или освежить в памяти общепринятые в настоящее время знания о кометах, и полюбоваться красочным звёздным небом.


Коме́та (от др.-греч. Komḗtēs — волосатый, косматый) — небольшое небесное тело, имеющее туманный вид, обращающееся вокруг Солнца по коническому сечению с весьма растянутой орбитой.

Строение.
Комета состоит из ядра, комы и хвоста.


Строение кометы. отсюда

Ядро – твёрдое тело или конгломерат тел диаметром в несколько км, в котором состеродочена почти вся масса кометы. По наиболее распространённой модели Уиппла ядро — смесь льдов с вкраплением частиц метеорного вещества (теория «грязного снежка»). При таком строении слои замороженных газов чередуются с пылевыми слоями. По мере нагревания газы, испаряясь, увлекают за собой облака пыли. Это позволяет объяснить образование газовых и пылевых хвостов у комет.
Однако согласно исследованиям, проведённым с помощью запущенной в 2005 г американской автоматической станции Deep Impact, ядро состоит из очень рыхлого материала и представляет собой ком пыли с порами, занимающими 80 % его объёма.


Ядро кометы 103P/Hartley. отсюда

Когда комета приближается к Солнцу её ядро нагревается, и замёрзшие газы сублимируются, т.е. испаряются без плавления. Образовавшийся газ разлетается во все стороны, унося с собой пылинки, образуя кому, тянущуюся от 100000 км до 1. 4 млн км от ядра. Молекулы газов в коме поглощают солнечный свет и переизлучают его затем на разных длинах волн (это явление называется флуоресценцией), а пылевые частицы рассеивают солнечный свет в различных направлениях без изменения длины волны. Оба эти процесса приводят к тому, что кома становится видимой для стороннего наблюдателя. Давление света может деформировать кому, вытянув её в сторону, противоположную Солнцу.
Кома вместе с ядром образует голову кометы.


Комета Холмса. отсюда

С приближением к Солнцу голова увеличивается и появляется хвост. Хвосты комет различаются длиной, формой, т.к. частицы, из которых состоят кометы, обладают неодинаковым составом и свойствами и по-разному отзываются на солнечное излучение. На молекулы газа действует давление солнечного ветра, вытягиваю кому в длинный хвост (возможная протяжённость более 100 млн км) голубоватого свечения, а кометную пыль выталкивает давление солнечного света, такие хвосты имеют изогнутую форму и светятся рассеянным красноватым светом. При движении от Солнца хвост движется впереди головы.


Комета Хиякутаке. отсюда

Но иногда появляются и аномальные хвосты в виде заострённой пики, направленной прямо к Солнцу.
Замечательное зрелище представляет «отрыв хвоста». В нормальном состоянии плазменный хвост связан с головой кометы магнитным полем. Однако нередко хвост отрывается от головы и отстает, а на его месте образуется новый. Это случается, когда комета проходит через границу областей солнечного ветра с противоположно направленным магнитным полем. В этот момент магнитная структура хвоста перестраивается, что выглядит как отрыв и формирование нового хвоста.


Комета Лулинь до и после отрыва ионного хвоста. отсюда

Хвосты комет не имеют резких очертаний и практически прозрачны — сквозь них хорошо видны звёзды, — так как образованы из чрезвычайно разрежённого вещества (его плотность гораздо меньше, чем плотность газа, выпущенного из зажигалки). По сути, это «видимое ничто»: человек может наблюдать хвосты комет только потому, что газ и пыль светятся. Хотя в хвосте и коме заключено менее одной миллионной доли массы кометы, 99,9% света исходит именно из этих газовых образований, и только 0,1% – от ядра. Дело в том, что ядро очень компактно и к тому же имеет низкий коэффициент отражения (альбедо).

Происхождение и гибель
Происхождение комет точно не известно. Полагают, что у комет имеется две отдельные области происхождения в Солнечной системе. Короткопериодические кометы (с периодами до 200 лет) по общепринятой теории происходят из пояса Койпера или рассеянного диска, двух связанных плоских дисков ледяного материала, начинающихся в районе орбиты Плутона около 38 а. е. и совместно простирающихся вплоть до 100 а. е. от Солнца.
В свою очередь считают, что долгопериодические кометы, с периодами в тысячи лет, происходят из облака Оорта – гипотетической сферической области находящейся во внешних областях Солнечной системы. Теория предложена голландским учёным в 1950 г.


Художественное представление облака Оорта и пояса Койпера. отсюда

Хотя подтверждённых прямых наблюдений облака Оорта не было, астрономы считают, что оно является источником всех долгопериодических комет и комет галлеевского типа, прилетающих в Солнечную систему, а также многих кентавров и комет семейства Юпитера. Внешняя часть облака Оорта всего лишь является приблизительной границей Солнечной системы, и, таким образом, она легко может подвергаться воздействию гравитационных сил как проходящих мимо звёзд, так и самой Галактики. Эти силы иногда заставляют кометы направляться в центральную часть Солнечной системы.
Существует несколько вариантов развития судьбы кометы.
С каждым приближением к Солнцу масса кометного ядра уменьшается за счет безвозвратно покидающих его газов, превращая её в маленький, тёмный булыжник, который может стать астероидом. Ядра некоторых комет могут оказаться хрупкими, вызывая распад кометы на части и преобразование её в метеорный поток.


Метеорный поток Леониды. отсюда

Более красочная гибель комет происходит при падении на Солнце или столкновении с другими телами.

Комета Lasco

При достаточно большой скорости комета может быть вытолкнута за пределы Солнечной системы, например, при взаимодействии с другим объектом, таким как Юпитер.

Знаменитые кометы.
Список не полный и несколько субъективный 🙂 Если не указанно отдельно, то источник картинки здесь. При нажатии на картинку можно перейти на сайт, где есть авторы фото, пояснение, и иногда изображение большего размера.

Комета Галлея. Наблюдалась 30 раз с 239 до н.э. Названа в честь Э.Галлея, который после появления кометы в 1682 рассчитал ее орбиту и предсказал ее возвращение в 1758. Орбитальный период кометы Галлея – 76 лет; последний раз она появилась в 1986 и в следующий раз будет наблюдаться в 2061.

Комета Лекселя. Названа в честь А. Лекселя, исследователя её орбиты, опубликованные в 1771 году, хотя открыл эту комету Ш. Мессье. Эта комета является самой близко подошедшей к Земле, расстояние составляло 0,015 а.е. (2,2 млн. км.). С того дня комету Лекселя никто больше не видел. И теперь уже она считается утраченной. Предполагается, что сближение с Юпитером вывело эту комету за пределы Солнечной системы.

Комета Энке. Названа в честь немецкого астронома И. Энке, вычислившего её орбиту в 1819 году. Комета Энке обладает самым коротким периодом обращения и возвращается каждые 3,3 года. Комета Энке ответственна за метеорный поток Тауриды, наблюдающийся ежегодно в октябре и ноябре.


Комета Джакобини-Циннера. Эту комету открыл М.Джакобини в 1900 и переоткрыл Э.Циннер в 1913. Ее период 6,59 лет. Именно с ней 11 сентября 1985 впервые сблизился космический зонд «International Cometary Explorer», который прошел через хвост кометы на расстоянии 7800 км от ядра, благодаря чему были получены данные о плазменной компоненте хвоста. С этой кометой связан метеорный поток Джакобиниды (Дракониды).

Комета Аренда-Ролана. 1956. Хвост у этой кометы появился 22 апреля 1957 г., а в самом начале мая он неожиданно исчез. Да и раньше таких хвостов у комет вообще не наблюдалось. Вместе с обычным хвостом, направленным, как полагается, в сторону от Солнца, комета имела очень узкий, копьевидный хвост, который был направлен в сторону Солнца, что вообще нарушало все представления о газодинамике комет.

отсюда

Комета Икея-Секи. Открыта 18 сентября 1965 г двумя японскими любителями астрономии. Проходя перигелий она фактически задевает внешние слои (корону) Солнца на расстоянии 500 тыс. км. от поверхности. Полученные спектры кометы, после их изучения дали информацию о присутствии металлов в составе.

отсюда

Комета Веста. Была открыта в ноябре 1975 года, очень яркая комета с огромными плазменными хвостами. После прохождения перигелия распалась на четыре фрагмента. На фото можно увидеть синий газовый и светлый пылевой хвосты.

Комета Шумейкеров-Леви. К моменту открытия в 1993 г уже представляла из себя цепочку фрагментов. Столкнулась в 1994г с Юпитером. Этот случай стал первым наблюдавшимся столкновением двух небесных тел Солнечной системы.

Комета Хейла-Боппа. Комета открытая А. Хейлом и Т. Боппом 22 июля 1995 года. Была видима невооруженным глазом в 1997 г.

Комета Макнота. Долгопериодическая комета, была открыта 7 августа 2006 года. Самая яркая комета за последние 40 лет, яркость кометы составляла -6m и её наблюдали при свете дня в январе 2007 года.

Комета ISON. Названа в честь сети дистанционного наблюдения International Scientific Optical Network (Пулковская кооперация оптических наблюдателей). Первооткрыватели Виталий Невский и Артем Новичонок сначала приняли ее за астероид, поэтому комета не получила их имен. Обнаружена в 2012 г.
ISON вчера 28 ноября должна была приблизиться на расстоянии всего 1,1 млн. км от поверхности Солнца, пройдя через крону светила. От гравитационного воздействия и приливных сил она могла разделиться на несколько фрагментов. По расчётным данным максимальное сближение орбиты ISON и Земли должно произойти 26 декабря, расстояние составит около 64,2 млн. км. Предполагалось, что в январе планета сблизится с хвостом кометы ISON и можно будет наблюдать “падающие звёзды”.


отсюда

Как только будут официальные данные о судьбе ISON, пост обновлю.

UPD. Есть вероятность того, что ISON выдержал испытание. ISON уменьшился, но учёные верят, что ядро могло сохраниться. Здесь фото и видео прохождения перигея.

Ещё интересные ссылки:

http://habrahabr.ru/post/203940/ — о «Пулковской кооперации оптических наблюдателей» (ISON)
http://www.astronomer.ru/publications.php?act=view&id=115 про астероидную опасность
http://cometasite.ru/kometa-schumeykera-levi/ о столкновении кометы Шумейкеров-Леви с Юпитером

Хвосты комет — обзор

Введение

Задолго до того, как кометы стали известными как большие тела, путешествующие через Солнечную систему, их опасались как дурных предзнаменований, с изменениями погоды как одним из их возможных последствий. Открытие истинной природы комет в 1600-х годах вскоре привело к появлению драматических теорий о Земле, связанных с кометами и их катастрофическим воздействием на климат. Например, в своей «Новой теории Земли» (1696) Уильям Уистон предложил космогенез, в котором наша планета возникла, когда комета превратилась в идеальный мир с круговой орбитой, без наклона или вращения.Позже Бог послал другую комету к Земле, и ее столкновение изменило орбиту планеты и заставило ее вращаться. Удар расколол кору, высвободив воды Потопа, в то время как пары хвоста кометы конденсировались в проливные дожди. К 18 веку расчеты показали, что большие кометы могут обычно пересекать путь Земли, а научные сообщения о возможных катастрофических климатических последствиях столкновений или близких столкновений комет вызвали панику среди населения в целом (Heuer, 1953).

В униформистском взгляде на геологическую летопись, предложенном Джеймсом Хаттоном и систематизированном Чарльзом Лайелем в его «Принципах геологии» (1830–1833), использование таких экстраординарных событий для объяснения геологических изменений было отвергнуто. Прошлые климатические колебания были объяснены Лайелем постепенными геологическими процессами, такими как изменения в распределении суши и моря в результате эрозии и поднятия. Лайель специально утверждал, что резкие изменения климата могут происходить «без помощи кометы или каких-либо астрономических изменений» (цитата из Марвина, 1990).

Теперь мы знаем, что столкновение инопланетных тел с Землей представляет собой естественный процесс, который можно наблюдать во время падений метеоритов и воздушных взрывов (Chapman and Morrison, 1994). Распределение размеров комет и астероидов, которые движутся через Солнечную систему по орбитам, пересекающим Землю, и записи ударных кратеров на планетах земной группы можно использовать для определения средних интервалов между ударами различных размеров. Подобно многим подобным природным процессам, удары подчиняются обратному степенному закону распределения, и ожидается, что большие тела диаметром ∼5–10 км будут падать на Землю примерно каждые 20–100 миллионов лет (Barlow, 1990; Shoemaker et al., 1990).

Хотя в ряде современных исследований до 1980 г. обсуждались возможные климатические, биологические и геологические эффекты крупного планетезимального удара (например, DeLaubenfels, 1956; Urey, 1973; Napier and Clube, 1979), этой работе уделялось мало внимания до тех пор, пока публикация геохимических свидетельств столкновения крупного астероида или кометы в конце мелового периода (~ 65 миллионов лет назад) группой Альвареса в Беркли (Alvarez et al., 1980) и другими (Smit and Hertogen, 1980; Ganapathy , 1980).Основная геологическая граница между меловым периодом и последующим третичным периодом (так называемая граница К / Т) отмечена массовым исчезновением около 75% видов морских организмов (Raup, 1992), в том числе более 95% морских организмов. планктон и очевидно внезапное исчезновение динозавров (Sheehan et al., 1991) и других наземных животных и растений (Johnson, 1992a).

Обнаружение аномальных концентраций иридия и других микроэлементов в тонком глобально распределенном глинистом слое, который встречается в геологических разрезах, совпадающих с границей K / T (рис.1) сопровождались сообщениями о микросферах различного состава, диагностических ударно-деформированных минералах, стекловидных микротектитах и ​​отложениях ударных волн (например, Alvarez, 1986; Alvarez and Asaro, 1990; Sigurdsson, 1990; Smit, 1990; Smit et al., 1992). Сейчас неопровержимые доказательства того, что несколько миллиметров основания глинистого слоя представляют собой выбросы в результате удара о Землю большого астероида или кометы (например, Glen, 1990). Большой (более 200 км в диаметре) кратер-кандидат, ударная структура Чиксулуб на севере Юкатана (Hildebrand et al., 1991) датируется 65.2 ± 0.4 млн лет (Sharpton et al., 1992).

Рис. 1. Измерения иридия на границе K / T в Губбио, Италия (Glen, 1990, по Alvarez et al., 1980). Показанный разрез длиной 4 м представляет около 750 000 лет.

Очевидное совпадение столкновения (или столкновений) с внезапным вымиранием, включая вымирание динозавров, и возможность того, что климатические и экологические изменения, вызванные воздействием, привели к вымиранию, возродили интерес к физическим последствиям крупных столкновений.Хотя большое внимание было сосредоточено на относительно краткосрочных (немедленных до нескольких сотен тысяч лет) последствиях воздействий на окружающую среду, также существует возможность того, что воздействия ударных воздействий могут вызвать или привести в действие более долгосрочные экологические и геологические изменения, такие как ледяной покров. возрастов (например, Kyte et al., 1988) или пульсации вулканической и / или тектонической активности, которые сами по себе могут повлиять на долгосрочный глобальный климат (Urey, 1973; Napier and Clube, 1979; Rampino and Stothers, 1984a, b, 1988; Рампино и Калдейра, 1993).

Возможная связь между изменением климата и массовыми вымираниями была предметом многочисленных дискуссий, причем некоторые утверждали, что вымирание обычно связано с похолоданием климата (например, Stanley, 1984, 1988), в то время как другие связывали потепление с массовым вымиранием. сценарии (например, McLean, 1978). К оценке климатических и экологических изменений, которые могут быть вызваны воздействием крупных внеземных тел, подходили двумя основными способами: теоретические исследования, которые пытаются оценить виды и масштабы климатических и геологических изменений, которые могут вызвать воздействия различных размеров, и изучение косвенные индикаторы окружающей среды и климата в геологической летописи во время задокументированных или предполагаемых воздействий крупных тел и связанных с ними массовых вымираний.

Что такое хвосты кометы? — Вселенная сегодня

Кометы известны своими большими красивыми хвостами, тянущимися по небу. Но что вообще в этих штуках? И как у комет может быть несколько хвостов?

В прошлом люди обычно использовали одно из двух приветствий для комет:
1. Дорогой Бог, что это? Страшные приметы! Конечно, мы все умрем в огне.
2. Дорогой Бог, что это за штука? Великие приметы! Наверняка у всех нас будет большая вечеринка… где мы все умрем в огне?

Например, появление кометы Галлея в 1066 году было воспринято как плохое предзнаменование для короля Гарольда II.Наоборот, это было хорошим предзнаменованием для Вильгельма Завоевателя.

Из-за их хвостов и преходящей природы кометы долгое время считались продуктом атмосферы Земли. Так продолжалось до 1500-х годов, когда Тихо Браге использовал параллакс для определения расстояния до кометы. Он понял, что это объекты Солнечной системы, как и планеты.

Итак, хорошие новости, мы больше не считаем их предзнаменованием, и все перестали паниковать. Верно? Неправильный. Когда комета Галлея приблизилась к Земле в 1910 году, астрономы обнаружили в ее хвосте цианид.По словам французского астронома Камиля Фламмариона, газ может «пропитать атмосферу и, возможно, уничтожить все живое на планете». Это вызвало большую истерику. Многие купили противогазы и «пилюли от комет», чтобы защитить себя.

С развитием фотографической астрономии было обнаружено, что кометы часто имеют два типа хвостов. Яркий хвост состоит из ионизированного газа, а более тусклый — из пылевых частиц. Ионный хвост всегда направлен от Солнца. На самом деле ее отталкивает от кометы солнечный ветер.

У комет часто появляется два хвоста, когда они находятся рядом с Солнцем — изогнутый пылевой хвост и прямой ионный хвост. Предоставлено: NASA

. Теперь мы знаем, что ионный хвост кометы содержит «летучие вещества», такие как вода, метан, аммиак и углекислый газ. Эти летучие вещества замораживаются у поверхности кометы и по мере приближения к Солнцу нагреваются и становятся газообразными. Это также заставляет пыль с поверхности кометы уноситься прочь. Нагрев кометы Солнцем неоднороден.

Из-за неправильной формы и вращения кометы некоторые части поверхности могут нагреваться солнечным светом, в то время как другие части остаются холодными.В некоторых случаях это может означать, что у кометы может быть несколько хвостов, что создает удивительные эффекты, когда разные области кометы текут из летучих веществ.

Комета Лавджоя, проходящая за зелеными слоями кислорода и натрия 22 декабря 2011 года, видна с космической станции. Предоставлено: НАСА / Дэн Бербанк

. Эти ионные хвосты могут быть довольно большими, и некоторые из них, по наблюдениям, почти в 4 раза превышают расстояние Земли от Солнца. И хотя они заполняют большой объем, они также довольно расплывчаты.Если бы вы сжали хвост кометы до плотности воды, он не смог бы заполнить даже бассейн.

Теперь мы знаем, что нет четкой границы между кометами и астероидами. Дело не в том, что кометы — это грязные снежки, а астероиды — это сухие камни. Существует множество вариаций, и астероиды могут приобретать пыльные или газообразные хвосты и принимать кометоподобный вид. Кроме того, мы также обнаружили кометы, вращающиеся вокруг других звезд, известные как экзокометы.

И, наконец, последний факт: термин «комета» происходит от латинского слова «комета», обозначающего волосатую звезду.

Итак, какая ваша любимая комета? Расскажите нам в кометах ниже. И если вам нравится то, что вы видите, заходите на нашу страницу Patreon и узнайте, как вы можете получить эти видео заранее, помогая нам предоставлять вам больше отличного контента!

Подкаст (аудио): Загрузить (40,5 МБ)

Подписка: Apple Podcasts |

Подкаст (видео): Загрузить (40,5 МБ)

Подписка: Apple Podcasts |

Нравится:

Нравится Загрузка …

Кометы: факты о «грязных снежках» космоса

Кометы — это ледяные тела в космосе, которые выделяют газ или пыль.Их часто сравнивают с грязными снежками, хотя недавние исследования побудили некоторых ученых назвать их снежными шарами. Кометы содержат пыль, лед, углекислый газ, аммиак, метан и многое другое. Астрономы считают, что кометы — это остатки материала, который изначально сформировал Солнечную систему около 4,6 миллиарда лет назад.

Некоторые исследователи считают, что кометы могли изначально принести на Землю часть воды и органических молекул, которые сейчас составляют здесь жизнь. Для исследования этой гипотезы миссия Rosetta приземлила зонд на комету 11 ноября.12, 2014, изучает его ядро ​​и окружающую среду, наблюдая, как оно меняется по мере приближения к Солнцу.

Кометы вращаются вокруг Солнца, но считается, что большинство из них обитает в области, известной как Облако Оорта, далеко за орбитой Плутона. Иногда комета пронизывает внутреннюю часть Солнечной системы; некоторые делают это регулярно, некоторые — раз в несколько столетий. Многие люди никогда не видели комету, но тем, кто видел, нелегко забыть небесное шоу.

Физические характеристики

Твердое ядро ​​или ядро ​​кометы состоит в основном из льда и пыли, покрытых темным органическим материалом, согласно НАСА, причем лед состоит в основном из замороженной воды, но, возможно, также из других замороженных веществ, таких как аммиак, углекислый газ, окись углерода и метан.Ядро может иметь небольшое каменистое ядро.

Когда комета приближается к Солнцу, лед на поверхности ядра начинает превращаться в газ, образуя облако, известное как кома. Излучение от солнца отталкивает частицы пыли от комы, образуя пылевой хвост, в то время как заряженные частицы от солнца превращают часть газов кометы в ионы, образуя ионный хвост. Поскольку хвосты комет формируются под воздействием солнечного света и солнечного ветра, они всегда направлены от Солнца. Хвосты комет могут распылять планеты, как это было в 2013 году с Кометным источником и Марсом.

На первый взгляд кометы и астероиды могут показаться очень похожими. Отличие заключается в наличии комы и хвоста. Иногда комета может быть ошибочно идентифицирована как астероид до того, как последующие наблюдения покажут наличие одной или обеих этих особенностей.

Считается, что ядра большинства комет имеют размер 10 миль (16 километров) или меньше. У некоторых комет ширина кометы может достигать почти 1 миллиона миль (1,6 миллиона км), а у некоторых есть хвосты, достигающие в длину 100 миллионов миль (160 миллионов км).

Мы можем видеть несколько комет невооруженным глазом, когда они проходят близко к Солнцу, потому что их кома и хвосты отражают солнечный свет или даже светятся из-за энергии, которую они поглощают от Солнца. Однако большинство комет слишком малы или слишком слабы, чтобы их можно было увидеть без телескопа.

Кометы оставляют за собой след из обломков, который может привести к метеоритным дождям на Земле. Например, метеорный поток Персеиды происходит каждый год с 9 по 13 августа, когда Земля проходит по орбите кометы Свифта-Туттля.

Орбитальные характеристики

Астрономы классифицируют кометы на основе продолжительности их обращения вокруг Солнца. Короткопериодическим кометам требуется примерно 200 лет или меньше, чтобы завершить один оборот по орбите, долгопериодическим кометам требуется более 200 лет, а кометы с одним призраком не привязаны к Солнцу на орбитах, которые выводят их за пределы Солнечной системы, согласно данным НАСА. Недавно ученые также обнаружили кометы в главном поясе астероидов — эти кометы главного пояса могут быть ключевым источником воды для внутренних планет земной группы.

Ученые считают, что короткопериодические кометы, также известные как периодические кометы, происходят из дискообразной полосы ледяных объектов, известной как пояс Койпера за пределами орбиты Нептуна, с гравитационным взаимодействием с внешними планетами, притягивающим эти тела внутрь, где они становятся активными. кометы. Считается, что долгопериодические кометы исходят из почти сферического Облака Оорта, находящегося еще дальше, которое отбрасывается внутрь под действием гравитационного притяжения проходящих звезд. В 2017 году ученые обнаружили, что больших долгопериодических комет может быть в семь раз больше, чем считалось ранее.

Некоторые кометы, называемые солнечными насекомыми, врезаются прямо в солнце или подходят так близко, что распадаются и испаряются. Некоторые исследователи также обеспокоены тем, что кометы могут представлять угрозу и для Земли.

Комета McNaught C / 2009 R1 была видна 6 июня 2010 года. (Изображение предоставлено Майклом Джегером)

Именование

В общем, кометы названы в честь их первооткрывателя. Например, комета Шумейкер-Леви 9 получила свое название, потому что это была девятая короткопериодическая комета, открытая Юджином и Кэролайн Шумейкер и Дэвидом Леви.Космические аппараты также оказались очень эффективными для обнаружения комет, поэтому названия многих комет включают названия миссий, таких как SOHO или WISE.

История

В древности кометы вызывали трепет и тревогу, «волосатые звезды», напоминающие огненные мечи, непредсказуемо появлялись в небе. Часто кометы казались предзнаменованием гибели — самая древняя из известных мифов, вавилонский «Эпос о Гильгамеше», описывал огонь, серу и наводнение с прибытием кометы, а римский император Нерон спас себя от «проклятия» комета «казнью всех возможных наследников его трона.Этот страх не ограничивался далеким прошлым — в 1910 году люди в Чикаго закрыли окна, чтобы защитить себя от того, что они считали ядовитым хвостом кометы.

На протяжении веков ученые считали, что кометы путешествуют в атмосфере Земли, но в 1577 году наблюдения датского астронома Тихо Браге показали, что они действительно путешествовали далеко за пределы Луны. Позже Исаак Ньютон обнаружил, что кометы движутся по эллиптическим, овальным орбитам вокруг Солнца, и правильно предсказал, что они могут возвращаться снова и снова.

Китайские астрономы веками вели обширные записи о кометах, в том числе наблюдения кометы Галлея, датируемые по крайней мере 240 г. до н.э., исторические анналы, которые оказались ценными ресурсами для более поздних астрономов.

Ряд недавних миссий совершили полет к кометам. НАСА Deep Impact столкнулся с кометой Tempel 1 в 2005 году и зафиксировал резкий взрыв, который выявил внутренний состав и структуру ядра. В 2009 году НАСА анонсировало образцы, полученные миссией «Звездная пыль» с Comet Wild 2, которые показали строительный блок жизни.

В 2014 году космический аппарат Rosetta Европейского космического агентства вышел на орбиту кометы 67P / Чурюмова-Герасименко. Посадочный модуль Philae приземлился 12 ноября 2014 года. Среди многих открытий миссии Rosetta было первое обнаружение органических молекул на поверхности кометы; странная песня от кометы 67P / Чурюмова-Герасименко; возможность того, что странная форма кометы может быть связана с ее вращением в стороны или в результате слияния двух комет; и тот факт, что кометы могут иметь твердые, хрустящие снаружи и холодные, но мягкие внутренности, как у жареного мороженого.30 сентября 2016 года «Розетта» намеренно совершила аварийную посадку на комету, завершив свою миссию.

Знаменитые кометы

Комета Галлея, вероятно, самая известная комета в мире, она даже изображена на гобелене Байе, который ведет хронику битвы при Гастингсе 1066 года. Она становится видимой невооруженным глазом каждые 76 лет, когда приближается к Солнцу. Когда комета Галлея приблизилась к Земле в 1986 году, пять космических кораблей пролетели мимо нее и собрали беспрецедентные детали, приблизившись достаточно близко, чтобы изучить ее ядро, которое обычно скрыто комой кометы.Комета, имеющая форму картофеля, длиной 9 миль (15 км) в равных частях состоит из льда и пыли, причем около 80 процентов льда состоит из воды, а около 15 процентов — из замороженного окиси углерода. Исследователи считают, что другие кометы химически похожи на комету Галлея. Ядро кометы Галлея неожиданно оказалось чрезвычайно темно-черным — его поверхность, как и, возможно, поверхности большинства других, очевидно, покрыта черной коркой пыли над большей частью льда, и она выделяет газ только тогда, когда дыры в этой коре открывают лед для льда. солнце.

Наблюдения космического телескопа Хаббла кометы 103P / Hartley 2, сделанные 25 сентября 2010 года, помогают в планировании пролета кометы 4 ноября с помощью Deep Impact eXtended Investigation (DIXI) на космическом корабле НАСА EPOXI. (Изображение предоставлено НАСА, ЕКА, Х. Уивер (Университет Джона Хопкинса / Лаборатория прикладной физики))

Комета Шумейкера-Леви 9 впечатляюще столкнулась с Юпитером в 1994 году, при этом гравитационное притяжение гигантской планеты разорвало комету на части по крайней мере на 21 год. видимые воздействия.В результате крупнейшего столкновения образовался огненный шар, который поднялся примерно на 1800 миль (3000 км) над верхушками облаков Юпитера, а также гигантское темное пятно диаметром более 7460 миль (12000 км) — размером с Землю — и, по оценкам, взорвалось мощностью 6000 гигатонн в тротиловом эквиваленте.

Недавно появившаяся хорошо заметная комета Хейла-Боппа пролетела на расстоянии 122 миллионов миль (197 миллионов км) от Земли в 1997 году. Ее необычно большое ядро ​​испускало большое количество пыли и газа — примерно на расстоянии от 18 до 25 миль. (30-40 км) в поперечнике — невооруженным глазом казались яркими.

Комета ISON должна была дать захватывающее зрелище в 2013 году. Тем не менее, зверобой не пережил близкого столкновения с солнцем и был уничтожен в декабре.

Дополнительная информация от Нолы Тейлор Редд, участника Space.com

Изучите солнечную систему

Дополнительные ресурсы

Почему у кометы NEOWISE два хвоста?

Эта выдающаяся композиция показывает синий ионный хвост и серо-белый пылевой хвост кометы NEOWISE… [+] по мере приближения к Земле. Пылевой хвост изогнут и рассеян, а ионный хвост прямой и сильно коллимирован. Оба они вызваны совершенно разными физическими процессами.

Дамиан Пич / Ян Шарп

Впервые за много лет в ночном небе Земли невооруженным глазом видна комета NEOWISE. Его видит большая часть населения мира, которая в настоящее время находится чуть ниже и немного восточнее ковша Большой Медведицы.Если вы посмотрите на него невооруженным глазом, оно может показаться слабым рассеянным облаком: его можно идентифицировать как комету, если вы знаете, где его искать, но без видимых деталей.

Однако в бинокль, телескоп или фотографии с большой выдержкой можно внезапно увидеть невероятный набор явлений. Главное ядро ​​кометы ярко светит: само по себе оно такое же яркое, как 100 лучших звезд на небе. Видно, что главный хвост кометы простирается на 10 ° вверх от ядра, широкий, диффузный и изогнутый.Но рядом с ним виден также узкий, прямой и тусклый второй голубоватый хвост. Эти два хвоста сопровождают многие кометы, включая комету NEOWISE, и могут показать нам то, что мы иначе никогда бы не увидели в нашей Солнечной системе. Вот почему их двое.

Когда комета приближается к Солнцу, часто можно увидеть два независимых хвоста: пылевой хвост, состоящий из … [+] частиц серого цвета, и ионный хвост, который имеет голубоватое свечение. Хотя сам пылевой хвост всегда изогнут, ионный хвост направлен только прямо от Солнца.Хотя он обозначен как «газовый» хвост, все частицы, составляющие его, ионизированы.

Сергей Прокудин-Горский; Юкатан / Wikimedia Commons

Еще до изобретения телескопа «большие кометы», украшавшие небо Земли, показали это двустороннее явление. Известно, что в конце 1500-х годов Тихо Браге задокументировал, что главный яркий хвост всегда кажется изогнутым, но второй хвост, независимо от того, где находится комета в небе Земли, всегда кажется направленным точно, прямо от Солнца.

Кроме того, главный хвост всегда имеет серо-белый цвет: он довольно хорошо отражает солнечный свет на всех длинах волн. Какого бы цвета ни был материал, из которого сделана сама комета, главный хвост тоже всегда того же цвета: того же цвета, что и родительское тело, которое дает начало хвосту. Но вторичный хвост никогда не бывает того же цвета, что и сама комета, а вместо этого синий, тусклый и всегда образует идеально прямую линию, направленную от Солнца в виде луча.

На этой фотографии 1997 года последней «большой кометы» Земли, Хейла-Боппа, отчетливо виден изогнутый пылевой хвост и … [+] более слабый, но гораздо более прямой синий ионный хвост, который является общим практически для всех комет. (Образовательные изображения / Универсальная группа изображений через Getty Images)

Universal Images Group через Getty Images

К концу 1600-х годов, почти целое столетие спустя, мы начали идентифицировать некоторые кометы как периодические: происходящие из внешней Солнечной системы и поддерживающие очень эксцентричную эллиптическую орбиту.Время от времени эти кометы проходят через внутреннюю часть Солнечной системы — некоторые из них возвращаются через десятилетия, столетия или тысячелетия — и при этом претерпевают всевозможные изменения.

Когда они находятся очень далеко от Солнца, эти тела остаются полностью замороженными, поскольку солнечное излучение слишком слабое на таких больших расстояниях, чтобы вызывать какие-либо заметные эффекты. Но по мере приближения кометы к Солнцу ее излучение становится все более интенсивным. Примерно в то время, когда комета движется по орбите Юпитера, летучие льды на ее поверхности начинают нагреваться и сублимироваться, выбрасывая крошечные фрагменты кометы и создавая два эффекта:

  1. кома или ореол вокруг «носа» кометы,
  2. и хвост пыли, где эти крошечные фрагменты выбрасываются из самой кометы.

Как и у многих комет, у C / 2014 Q2 (Lovejoy) видна ярко-зеленая кома в голове, за которой следует … [+] массивный пылевой хвост и гораздо более узкий ионный хвост. Хотя хвосты кометной пыли часто кажутся изогнутыми, это всегда вопрос перспективы, поскольку мы видим их только из нашего конкретного положения в космосе.

Джон Верметт / Wikimedia Commons

Хотя хвост кометы выглядит изогнутым, мы можем видеть его только в двух измерениях, а не во всех трех. В конце концов, физически происходит то, что хвост всегда изгибается на за пределами эллипса, по которому проходит путь кометы, и мы можем понять почему, если взглянем на физику.Когда частица пыли выбрасывается из самой кометы, это может происходить в результате различных процессов.

Его можно выбросить, потому что в комете образуется крошечная трещина, выталкивающая нагретый материал. Он может быть выброшен, потому что молекулы под ним сублимируются, освобождая его от электромагнитных сил, связывающих ядро ​​кометы вместе. Или он может быть выброшен, потому что тепло заставляет крошечные фрагменты кометы отделяться от основного тела. Независимо от причины, частицы пыли отделяются от основного тела кометы и образуют пылевой хвост: то, что мы обычно называем основным хвостом кометы.

Эволюция кометы по мере того, как она приближается, проходит и покидает внутреннюю часть Солнечной системы. Газовая … [+] кома и ионный хвост образуются намного раньше, чем пылевой хвост, но когда он достигает внутренней части Солнечной системы, пылевой хвост доминирует в наших представлениях.

Лаборатория атмосферных и космических наук / НАСА

Как только частица пыли перестает быть привязанной к самому главному ядру кометы, на нее начинает действовать комбинация трех сил:

  1. гравитационная сила на нем от Солнца,
  2. сила тяжести на нем от основного тела кометы,
  3. и сила солнечного излучения — самого света — на эти частицы пыли.

В каждой точке орбиты кометы кажется, что пыль удаляется от Солнца, но положение кометы со временем меняется; его путь изогнут. Пыль, которую вы видите в дальнем конце хвоста, была выброшена на орбиту кометы раньше, чем пыль в сторону ядра кометы, и путь кажется искривленным только из-за того, что эти относительные силы меняются по значению со временем, с движением кометы. , и с их расстоянием от Солнца.

Комета МакНота, изображение, полученное в 2006 году из Виктории, Австралия.Пылевой хвост белый и рассеянный (и … [+] изогнутый), тогда как дальний более слабый ионный хвост тонкий, узкий, синий и направлен прямо от Солнца. Специфические свойства пылевого хвоста обусловлены множеством сложных факторов, связанных с протяженной атмосферой Солнца и солнечным ветром.

ОБЩИЕ ЗНАЧЕНИЯ SOERFM / ВИКИМЕДИА

Но есть совершенно другой, независимый хвост, который становится заметным даже раньше, чем пылевой хвост: синий ионный хвост. Существует критический порог, зависящий в основном от расстояния кометы от Солнца, когда количество ультрафиолетового солнечного света, падающего на комету, становится достаточно сильным, чтобы начать ионизацию самой слабой молекулы льда, из которой состоят кометы: окиси углерода ( CO).

Когда мы заявляем, что кометы состоят из летучих льдов, мы имеем в виду не только лед на водной основе (h3O), но также сухой лед (твердый CO2), метан (Ch5), аммиак (Nh4) и окись углерода ( CO), которые составляют «большую пятерку». Окись углерода ионизируется легче всего, и это ультрафиолетовое излучение создает положительный ион окиси углерода (CO + ), который является первым признаком кометного хвоста. Если вы посмотрите на очень ранние изображения комет, когда они находятся на довольно большом расстоянии от Солнца, этот синий ионный хвост — единственный, который можно увидеть.

Когда комета ISON находилась на том же расстоянии от Солнца, что и Юпитер, примерно в пять раз превышающем расстояние Земля-Солнце … [+], присутствовали только кома и ионный хвост (синий). По мере того, как он приближался к Солнцу, появились дополнительные особенности, в том числе массивный пылевой хвост. Позднее комета ISON была уничтожена при столкновении с Солнцем.

НАСА, ЕКА, Ж.-Й. LI (ИНСТИТУТ ПЛАНЕТАРНЫХ НАУК) И КОМПАНИЯ HUBBLE COMET ISON IMAGING SCIENCE TEAM

Когда вы сравниваете эти два разных хвоста друг с другом — пылевой и ионный — цвет — это лишь одно из многих различий.Одно заметное различие между ними заключается в ширине хвоста. Пылевой хвост чрезвычайно рассеян, занимая очень большую площадь на небе и еще больший объем в космосе. С другой стороны, ионный хвост всегда узкий, независимо от того, насколько далеко комета находится от Солнца.

Почему?

Когда комета испускает пылинки, они бывают самых разных размеров. В результате, даже несмотря на то, что гравитационное ускорение каждого зерна одинаково, величина давления, которое они получают от солнечного излучения, сильно варьируется, при этом более мелкие зерна непропорционально подвержены влиянию солнечного света по сравнению с более крупными.С другой стороны, в случае ионов все они представляют собой одиночные молекулы или даже свободные электроны с одинаковой массой. В результате силы, действующие на каждую ионную частицу, идентичны, поэтому все они движутся по одному и тому же пути.

Это изображение кометы NEOWISE, сделанное Патриком Кнаупом в Германии, иллюстрирует ее большой яркий пылевой … [+] хвост и более тусклый и узкий ионный хвост рядом с ним. Невооруженным глазом отчетливо виден только пылевой хвост, но бинокль, телескоп или фотография с длинной выдержкой также могут выявить детали ионного хвоста.

Патрик Кнауп

Самая большая причина «разброса» в ионном хвосте связана с тем, что кома кометы, состоящая из смеси газа, пыли и ионов, является диффузной, а само Солнце представляет собой сферу, а не истинную точку. источник. Солнечный свет, который взаимодействует с комой, сбрасывает материал в слегка конической форме, что приводит к хвосту с небольшим, но немаловажным углом раскрытия. С другой стороны, пылевой хвост сильно разносится, в основном из-за того, что зерна имеют разные размеры и движутся с разными скоростями.

Но это еще не все, как только вы поймете, что ионный хвост, несмотря на то, что он образован в разных точках орбиты кометы, совсем не изогнут. Почему ионный хвост должен быть идеально прямым, а пылевой хвост изогнутым? Даже если бы все пылинки каким-то образом имели одинаковый точный размер и массу, силы, действующие на пылевой хвост, все равно заставили бы его изгибаться. Однако каким-то образом ионный хвост никогда не изгибается: это явление было отмечено Браге более 400 лет назад.

В то время как серый / белый пылевой хвост никогда не выглядит идеально прямым, ионный хвост всегда выглядит, поскольку … [+] магнитный «след», создаваемый за кометой, всегда направлен прямо от Солнца из-за взаимодействия различных заряженных частиц , солнечный ветер и магнитное поле Солнца. Ионный хвост слабый, но все еще присутствует.

Лием Банеман

Причина, по которой ионный хвост в данном случае прямой, заключается как раз в том, что это заряженные частицы. Само Солнце может быть невероятно массивным, но оно также обладает электромагнитными свойствами, которые могут — особенно для заряженных частиц — преобладать над его гравитационными эффектами.В частности, Солнце — это не просто шар из газа и плазмы, ограниченный областью пространства радиусом около 700 000 километров в центре нашей Солнечной системы.

Вместо этого он имеет большую протяженную атмосферу, охватывающую всю Солнечную систему, населенную частицами солнечного ветра, корональными стримерами и крупномасштабным магнитным полем. В самом прямом смысле сама Земля находится во внешней атмосфере Солнца, как и кометы, проходящие через нашу Солнечную систему.

Ионизированные частицы кометы в движении образуют плазму, которая создает вокруг кометы магнитосферу, которая сама взаимодействует с солнечным ветром: заряженные частицы испускаются Солнцем.Комбинация как кометных, так и солнечных ионов, следующих за этими силовыми линиями магнитного поля, ответственна за особенности, видимые в синем ионном хвосте: впечатляющий случай совпадения результатов моделирования и наблюдений.

Эта анимация изображает комету, приближающуюся к внутренней части Солнечной системы. Когда комета приближается к Солнцу, … [+] ядро ​​нагревается и создает кому, которая ионизируется и создает плазму, которая взаимодействует с магнитным полем Солнца, а также с солнечным ветром. Это создает синий прямой ионный хвост; хвост пыли появляется только позже.

НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех

23 июля 2020 года комета NEOWISE приблизится к планете Земля, где она появится прямо под ковшом Большой Медведицы для всех наблюдателей на северных и экваториальных широтах. Как только Солнце опустится достаточно далеко за горизонт, чтобы небо достаточно потемнело, больше наблюдателей, чем когда-либо, смогут его увидеть. Несмотря на то, что мы уже прошли пик яркости кометы, она будет хорошо видна до конца месяца, особенно впечатляюще в бинокль, телескоп и при фотографировании с большой выдержкой.

Но одна особенность, на которую следует обратить внимание, — это наличие этих двух очень разных хвостов: пылевой хвост, который кажется ярким, серо-белым, широким и изогнутым, а также ионный хвост, который выглядит сравнительно тусклым, синим, узким и прямым. Пылевой хвост состоит из крошечных фрагментов самой кометы, имеющих самые разные размеры и массу, в то время как ионный хвост состоит только из частиц чрезвычайно малой массы, отслеживая комбинированное магнитное поле, созданное Солнцем и кометой. все вместе. Это лучшая комета, украшающая наше ночное небо более чем за десять лет, и оставшаяся часть этого месяца — ваш лучший шанс испытать ее на себе.

О кометах

Что такое кометы?
Кометы прозвали «грязными снежками». Это небольшие небесные объекты, состоящие из льда, газа, пыли и небольшого количества органического материала, которые вращаются вокруг нашего Солнца. Известно около 1000 комет, и каждый год открываются новые.

Какие части у кометы?
Каждая комета имеет ядро ​​ , стабильную пористую центральную массу из льда, газа и пыли, которая часто составляет от 1 до 10 километров (0.От 6 до 6 миль) размером. Лед состоит из разного количества воды, углекислого газа, аммиака и метана. Пыль может содержать водород, кислород, углерод, азот, кремнезем и некоторые металлы. В ядре могут быть следы углеводородов.

Ядро кометы Галлея из проекта Джотто, Европейское космическое агентство. Обратите внимание на струи газа, выходящие с поверхности.
Астрономическое изображение дня

Когда кометы приближаются к нашему Солнцу [на расстояние около 450 миллионов километров (280 миллионов миль)], они нагреваются, и лед начинает сублимироваться (превращаться из твердого тела непосредственно в газ).Газ (водяной пар, окись углерода, двуокись углерода и следы других веществ) и пыль образуют вокруг ядра «атмосферу», называемую « кома ». Материал из комы попадает в хвост.

По мере приближения кометы к Солнцу у них образуется хвостов пыли и ионизированного газа. Кометы имеют два основных хвоста: пылевой хвост и плазменный хвост . Пыльный хвост выглядит беловато-желтым, потому что он состоит из крошечных частиц размером с частицы дыма, которые отражают солнечный свет.Пыльные хвосты обычно составляют от 1 до 10 миллионов километров (от 600 000 до 6 миллионов миль) в длину. Плазменный хвост часто бывает синим, потому что он содержит ионы окиси углерода. Солнечный ультрафиолетовый свет разрушает молекулы газа, заставляя их светиться. Плазменные хвосты могут простираться в космос на десятки миллионов километров. Редко они достигают 150 миллионов километров (почти 100 миллионов миль). Третий хвост натрия наблюдался на комете Хейла-Боппа.

Комета Хейла Боппа, сделанная Джо Орманом, демонстрирует длинный прямой синий плазменный хвост и более широкий, более короткий белесый пылевой хвост.
[email protected]

Кометы окутаны широким тонким (разреженным) облаком водорода , которое может простираться на миллионы километров. Эту оболочку нельзя увидеть с Земли, потому что ее свет поглощается нашей атмосферой, но она была обнаружена космическими кораблями.

Как называются кометы?
Кометы названы в честь человека, который первым сообщил о своем открытии. Например, комета Галлея названа в честь Эдмунда Галлея, который определил, что кометы, наблюдавшиеся в 1531, 1607 и 1682 годах, имели по существу одинаковые орбиты и, следовательно, были единой кометой.Основываясь на своих расчетах, он правильно предсказал возвращение кометы в 1758 году, но, к сожалению, он не дожил до кометы Галлея. Иногда более одного человека сообщают о новой комете одновременно. В этом случае имена объединяются — как в случае кометы Хейла-Боппа или кометы Шумейкера-Леви.

Насколько велики кометы?
Ядро кометы обычно имеет диаметр от 1 до 10 километров (от 0,6 до 6 миль). А вот хвост может растягиваться на десятки миллионов километров.

Из чего состоят кометы?
Большая часть нашей информации получена в результате изучения спектров различных комет.Ученые изучают свет, отраженный разными частями кометы. Газы содержат разные элементы. Каждый элемент (например, водород), молекула (например, вода) или ион (электрически заряженный элемент или молекула) имеет особый образец излучения или поглощения, который можно определить в лаборатории; этот образец известен как его спектр. Сопоставляя образцы между лабораторными измерениями и наблюдениями за кометами, ученые могут определить состав кометы.

Каждая комета состоит из одних и тех же основных ингредиентов — льда и пыли.Однако кометы, вероятно, различаются по тому, какая часть льда состоит из водяного льда и сколько льда состоит из других веществ, таких как метан, аммиак и углекислый газ. Кометы также различаются по различным типам микроэлементов и углеводородов.

Несколько космических миссий, таких как миссия Джотто Европейского космического агентства, исследовали кометы и предоставили подробные изображения поверхности комет. Несколько миссий предназначены для комет выборки . После успешной встречи с кометой Wild 2 миссия NASA Stardust вернет на Землю образцы кометной пыли и газа в январе 2006 года.Миссия НАСА Deep Impact встретит комету Tempel 1 в июле 2005 года и выпустит снаряд в поверхность кометы, чтобы выкопать дыру и обнажить новую поверхность ядра. Космический корабль будет собирать данные об эмиссии комет и передавать их ученым на Земле. Хотя данные этих миссий будут получены только по нескольким кометам и могут не быть репрезентативными, эти данные значительно улучшат наше понимание состава комет.

Как выглядят орбитальные пути комет?
Основываясь на наблюдениях за движением комет по небу, ученые определили, что кометы движутся вокруг нашего Солнца по сильно эллиптическим (овальным) орбитам.Время, необходимое для полного обращения по орбите, называется периодом кометы. Периоды комет обычно составляют от нескольких лет до миллионов лет.

Откуда берутся кометы?
Кометы делятся на короткопериодических комет и долгопериодических комет . Короткопериодические кометы, такие как комета Галлея, обращаются вокруг Солнца по орбитам, которые занимают менее 200 лет. Их орбитальные пути близки к той же плоскости орбиты, что и Земля и другие планеты, и они вращаются вокруг нашего Солнца в том же направлении, что и планеты.Основываясь на этих орбитальных характеристиках, считается, что короткопериодические кометы происходят из пояса Койпера , области в форме диска, простирающейся за пределы Нептуна. Пояс Койпера содержит небольшие ледяные планетные тела, лишь некоторые из которых были изображены. Это «остатки» раннего формирования Солнечной системы. Иногда орбита объекта пояса Койпера будет нарушена взаимодействиями планет-гигантов таким образом, что он будет близко встречаться с Нептуном и либо будет выброшен за пределы Солнечной системы, либо вытолкнут на орбиту в пределах нашей Солнечной системы.

Долгопериодические кометы, такие как комета Хейла-Боппа или комета Хиякутаке, вращаются вокруг Солнца более 200 лет. Их орбитальная траектория случайна с точки зрения направления и плоскости орбиты. Основываясь на расчетах по наблюдаемым ими траекториям, предполагается, что долгопериодические кометы происходят из облака Оорта. Облако Оорта представляет собой сферическую оболочку, которая может простираться на 30 триллионов километров (примерно 20 триллионов миль) за пределы нашего Солнца. Объекты облака Оорта никогда не отображались.

Что происходит, когда комета приближается к нашему Солнцу?
В холодных далеких уголках нашей Солнечной системы, в поясе Койпера и облаке Оорта, кометы по сути представляют собой небольшие куски льда и пыли.Кометы почти невидимы, за исключением случаев, когда они приближаются к нашему Солнцу.

Когда комета приближается к нашему Солнцу, она начинает нагреваться, и лед начинает сублимироваться — превращаться из твердого тела в газ без жидкого состояния. Некоторая часть пыли остается после сублимации льда. Он образует темную защитную корку на поверхности ядра и замедляет плавление. В некоторых местах защитный слой тоньше, и сквозь него пробиваются струи газа. Газ и пыль образуют облако комы.

Наше Солнце излучает солнечный ветер, постоянный поток газа и частиц (в основном протонов и электронов), который движется наружу со скоростью 350 километров (около 220 миль) в секунду.Солнечный свет и солнечный ветер сметают пыль и газ комы в хвосты. Поскольку солнечный свет и солнечный ветер всегда исходят от поверхности нашего Солнца, хвосты всегда направлены от Солнца, независимо от того, в каком направлении комета движется по своей орбите. Это означает, что хвосты могут находиться перед кометой, когда комета удаляется от нашего Солнца, возвращаясь на внешнюю часть своей орбиты.

Развиваются два отчетливых хвоста — плазменный и пылевой. Различные формы и углы хвостов вызваны воздействием нашего Солнца на различные частицы.Более тонкий и длинный плазменный хвост образует прямую линию, идущую от кометы. Частицы в этом ионном хвосте электрически заряжены и отталкиваются от Солнца солнечным ветром. Более короткий пылевой хвост слегка изогнут. Более крупные частицы в пылевом хвосте не имеют электрического заряда и не подвержены влиянию солнечного ветра. Вместо этого частицы пыли, исходящие от кометы, отталкиваются силой солнечного света и «отстают» от кометы в ее движении вокруг нашего Солнца.

Хвосты кометы становятся длиннее и более впечатляющими по мере приближения кометы к нашему Солнцу.По мере приближения кометы к нашему Солнцу она становится горячее, и материал выделяется быстрее, образуя более крупный хвост. Ученые подсчитали, что комета теряет от 0,1 до 1 процента своей массы каждый раз, когда вращается вокруг нашего Солнца.

Что происходит, когда Земля проходит по пути кометы?
Метеорные потоки происходят, когда Земля проходит через след из пыли и газа, оставленный кометой по ее эллиптической орбите. Частицы попадают в атмосферу Земли, и большинство из них сгорает в ярком световом шоу — метеоритном дожде.Некоторые метеорные потоки, такие как Персеиды в августе и Леониды в ноябре, происходят ежегодно, когда орбита Земли проходит через путь мусора, оставленный вдоль орбиты кометы. Следы кометы Галлея ответственны за метеорный поток Орионид. Чтобы узнать о предстоящих метеорных потоках и предложениях по просмотру, ознакомьтесь со списком StarDate, который включает метеорные потоки этого года.

Почему ученых интересуют кометы?
Ученые считают, что кометы образовались вместе с нашими планетами 4,5 миллиарда лет назад, поэтому они содержат важные ключи к разгадке материалов и процессов в нашей ранней Солнечной системе.Ученые надеются узнать еще больше о кометах с помощью таких миссий НАСА, как Stardust и Deep Impact, и миссии Европейского космического агентства Rosetta.

Последнее обновление
31 октября 2012 г.

К началу

Canon: Технология Canon | Canon Science Lab

Для этого сайта требуется браузер с поддержкой JavaScript.

Почему у комет есть хвосты?

Кометы оставляют длинные красивые хвосты, когда подходят близко к Солнцу.Какая связь между солнечным светом и этими хвостами?

Кометы состоят из горных пород, металлической пыли и замороженной пыли летучих веществ. Они похожи на грязные снежки. Находясь далеко от Солнца, комета похожа на камень, катящийся по Вселенной. Но когда она приближается к Солнцу, тепло испаряет газы кометы, заставляя ее испускать пыль и микрочастицы (электроны и ионы). Эти материалы образуют хвост, на поток которого влияет давление солнечной радиации.

У кометы два типа хвоста

Мы можем наблюдать два типа кометных хвостов, которые по-разному отражают световой спектр.Один из них — плазменный след, который рисует прямую линию, как метла. Другой — пылевой хвост, который открывается, как щетина на метле. Плазменный хвост состоит из электронов и ионов, которые ионизируются ультрафиолетовым излучением Солнца. Пылевой хвост состоит из частиц микрометрового размера. Пылевой хвост широкий и слегка изогнутый из-за давления солнечного света и орбитального действия ядра кометы.

Свет оказывает давление

«Световое давление» относится к давлению на поверхность объекта, когда он поглощает или отражает свет.Другой термин — «радиационное давление». Это давление возникает из-за изменения импульса, когда фотон ударяется о объект и отражается. Изменение импульса действует как давление (и вы помните, что свет также действует динамически). Фотоны не имеют массы (веса), но поскольку они обладают характеристиками волн, у них также есть импульс. Сила может быть довольно значительной. Радиационное давление солнечного света на один квадратный метр земли такое же сильное, как и давление от одного грамма объекта со скоростью семь миллиметров в секунду.

В действительности земная поверхность практически не влияет на трение и гравитацию. Но воздействие на частицы пыли в космосе может быть огромным. Итак, была предложена концепция изготовления «фотонной ракеты», которая приводилась бы в движение с помощью этой силы.

Солнце притягивает космическую пыль

Давайте подробнее рассмотрим взаимосвязь между световым давлением и космической пылью. Мы знаем, что на орбите Земли небольшая частица (пыль) диаметром около 0,1 мкм (1 мкм = одна миллионная метра) может двигаться к Солнцу за счет водоворота, вызванного давлением света.Примерно через 2000 лет частица попадает в Солнце. Это называется эффектом Пойнтинга-Робертсона. Казалось бы, давление света унесет космическую пыль далеко. Почему же тогда оно приближается к солнцу? Это связано с тем, что объект движется, поэтому направление давления солнечного света отличается от фактического направления солнца. Сила притяжения солнца сильнее, чем составляющая силы, которая пытается оттолкнуть пыль от солнца.

Наше ощущение изменения направления света

Мы знаем, что направление света от звезды в космосе может казаться измененным из-за вращения Земли и обращения вокруг Солнца.Это называется «феномен аберрации». Ученые обнаружили это явление, наблюдая за разницей направлений, в которых появляются звезды от сезона к сезону. Положение звезды, казалось бы, меняется из-за движения Земли, но сам свет идет прямо на Землю. Аберрация возникает по той же причине, что дождь, кажется, льет перед вами, когда вы бежите, но на самом деле падает вертикально. Также известно, что углы аберрации можно вычислить.

Почему у кометы изогнутый хвост?

Исходя из этого (я знаю, что это непростой путь), я получаю радиационное давление как функцию расстояния как:

Мы действительно не слишком заботимся о радиационном давлении.Вместо этого мы заботимся о силе на пылинке. Вот диаграмма, показывающая силы, действующие на типичный кусок пыли.

Если пыль имеет плотность ρ и радиус R , то я могу записать величину этих двух сил как:

Несколько примечаний — я поместил это постоянное давление туда (K) для представления числового значения константы функции давления. c в выражении силы, создаваемой светом, учитывает отражательную способность пыли. c из 1 будет полностью черным, а c из 2 будет полностью отражающим. Для этой пыли я буду использовать коэффициент отражения 1,5 — просто потому, что. Также помните, что R — это радиус пыли, а r — это расстояние от пыли до Солнца. Я знаю, что это может немного сбить с толку.

Теперь мне нужны только две оценки. Мне нужно угадать плотность пыли и радиус. Если пыль представляет собой камень, возможно, она будет иметь плотность около 3000 кг / м 3 .Для начала скажу, что радиус пыли составляет 0,5 микрометра.

Вот траектория кометы и одной частицы пыли, которые стартуют с одинаковой скоростью и в одном и том же положении около Солнца.

Кажется, что пыль движется почти по прямой линии, потому что сила света и сила гравитации очень близки к одной и той же величине, но они не совсем одинаковы, и путь не является идеально прямой линией. Однако вы можете видеть, что пыль и комета идут разными путями.

А весь хвост? Все, что мне нужно сделать, это посмотреть на несколько других пылинок. Есть три варианта использования этой пыли. Помните, я здесь просто думаю вслух. Я действительно не так много знаю о кометах — я просто смотрю, как далеко я могу зайти в этом и получить разумный ответ. Что касается пыли, я подозреваю, что верно одно из следующего:

  • Большая часть пыли образуется (высвобождается), когда комета находится рядом с Солнцем. Однако частицы пыли имеют разный размер, поэтому они имеют разные пути.
  • Большая часть пыли имеет одинаковый размер (примерно одинаковый размер). Однако со временем пыль выделяется. Это означает, что одна пыль начинает свою траекторию позже, чем другая пыль с другими траекториями.
  • Оба утверждения верны.

Позвольте мне начать с моделирования первого варианта. Здесь я сделаю 4 частицы пыли с радиусом от 0,5 микрометра до 5 микрометров. Для эффекта я добавил две вещи. Сначала я соединил эти 4 частицы пыли линиями, чтобы было легче увидеть форму хвоста.Во-вторых, я добавил ионный хвост. Это просто указывает в сторону от Солнца, но это хороший ориентир для пылевого хвоста.

Думаю, неплохо выглядит. Трудно сказать, слишком ли велик хвост кометы — но все это довольно близко к Солнцу. Солнце масштабируется до нужного размера, чтобы вы могли видеть, насколько близко подходит эта комета. Поскольку это основано на ISON, возможно, именно поэтому прогнозируется такой ОГРОМНЫЙ хвост. Если вы хотите поиграть с пылью разного размера — вот код vpython, получайте удовольствие.

Хорошо, следующая модель. В этом случае я собираюсь сделать 4 частицы пыли с радиусом 0,5 микрометра. Однако вместо того, чтобы вся пыль выделялась в одно и то же время, я произведу одну из кометы через некоторый промежуток времени, как если бы комета все время таяла. Вот еще одно видео — ох, не в реальном времени (для ясности).