Кометы. Странники Солнечной системы - Леонид Владимирович Еленин

что же это за объекты. До понимания их физической природы было еще далеко, но астрономы уже склонялись к тому, что, скорее всего, это тела, пересекающие Солнечную систему по незамкнутым параболическим траекториям.

Великая комета 1664 года

В 1665 году маленькому мальчику Эдмунду Галлею еще девять лет, но именно он внесет неоценимый и революционный вклад в исследования комет. Спустя двенадцать лет, будучи студентом третьего курса Оксфорда, Галлей публикует научную работу «Об орбитах планет» и отправляется на остров Святой Елены для изучения южного неба. Результатом этой работы станет публикация «Каталога южного неба» в 1679 году, после чего Галлей переключится на новую задачу – исследование силы, которая управляет движением планет. В 1680 году германский астроном Готфрид Кирх впервые открывает комету с помощью нового научного инструмента – телескопа. Именно на этой комете Ньютон будет оттачивать свои расчеты. В 1682 году на небе загорается новая яркая странница, и Галлей берется за определение ее орбиты, но сталкивается с трудностями и обращается к Ньютону, зная, что тот уже долгое время работает над этой задачей, но не рассказывает о своих научных результатах. Именно по просьбе Галлея в ноябре 1684 года Ньютон публикует научный трактат «О движении», который станет предтечей его революционной работы «Математические начала натуральной философии» 1687 года. В этой работе Исаак Ньютон постулирует свой закон Всемирного тяготения – фундаментальный закон классической механики, который провозглашает приход нового, гелиоцентрического миропорядка. Но давайте вернемся к Галлею…

Эдмунд Галлей

Вооружившись новейшим математическим аппаратом Ньютона и архивными наблюдательными данными с 1337 по 1698 год, в том числе и наблюдениями Тихо Браге, Эдмунд садится за определение орбит двадцати четырех комет, по которым собраны длинные ряды измерений. После долгой работы, в 1705 году, он публикует фундаментальный труд «Краткий обзор астрономии комет», главной целью которого считает подтверждение закона всемирного тяготения, а также проверку гипотезы Ньютона, что кометы совершают обращение вокруг Солнца по чрезвычайно вытянутым, но все же замкнутым эллиптическим орбитам. Именно в этой работе он впервые отмечает, что орбиты комет 1531, 1607 и 1682 годов очень схожи между собой и все их измерения можно объединить в одну общую орбиту со средним периодом обращения вокруг Солнца равным 75,5 года! А зная период обращения, опять же по закону Ньютона можно легко определить большую полуось орбиты и ее эксцентриситет. И эти параметры с большой точностью совпадают с современными расчетами на эпоху 1682 года. Вот так кометы из бездомных странников превратились в жителей Солнечной системы. Выполнив расчеты с учетом простейшего возмущения кометной орбиты гравитацией Юпитера и Сатурна, Галлей предположил, что в следующий раз небесная странница 1682 года должна прилететь в 1758 году.

Сам Эдмунд Галлей, хотя и прожил долгую и насыщенную жизнь, так и не увидел триумфального возвращения кометы, которая пока еще не носила его имени – он скончался в 1742 году, в возрасте восьмидесяти пяти лет. Шли годы – и вот время настало! Астрономы внимательно следили за небом в ожидании возвращения уже знаменитой кометы. Этим занимался и молодой Шарль Мессье, о котором я еще обязательно расскажу отдельно. Прошло лето, а за ним осень – кометы не было. Неужели ошибка и крушение такой стройной и элегантной теории? За расчеты садятся французские математики и астрономы: Алексис Клод Клеро, Жозеф Жером Лефрансуа де Лаланд и первая французская женщина-математик – Николь-Рейн Лепот. Плодом их титанических усилий станет уточнение орбиты кометы и расчетов даты прохождения перигелия – при более точном учете гравитационных возмущений дата сдвигалась на 13 апреля 1759 года. Комета должна была прилететь, но немного «запаздывала» относительно расчетов самого Галлея. Но все же она будет открыта в 1758 году, точно в канун католического Рождества. И сделает это немецкий астроном-любитель Иоганн Георг Палич[42]. Комета пройдет перигелий 13 марта 1759 года – французские ученые ошибутся всего на месяц. И в том же году французский астроном Никола-Луи де Лакайль впервые назовет эту комету именем Галлея. А годом позже Алекси Клеро опишет свои методы расчета движения комет (эфемериды) и приближенного решения задачи трех тел в научном труде «Теория комет».

В следующий раз комету ожидали в 1835 году. Более точные расчеты немецкого астронома Отто Августа Розенбергера, учитывающие гравитационные возмущения от открытой к тому времени планеты Уран[43], дали ошибку определения даты прохождения перигелия всего в четверо суток. А первое прохождение перигелия в XX веке, намеченное на 20 апреля 1910 года, было с высокой точностью предсказано в 1907 году английскими астрономами Филипом Гербертом Коуэллсом и Эндрю Клодом де ля Шеруа Кроммелином с помощью новейшего математического аппарата – численных методов интегрирования движения небесных тел, основные принципы которого современные астрономы используют и по сей день. В этих расчетах, разумеется, учитывались все восемь[44] планет Солнечной системы, о которых мы знаем. По иронии судьбы, планета Нептун также была открыта благодаря математическим расчетам. В начале XX века ученым наконец-то удалось «связать» воедино все разрозненные наблюдения кометы Галлея начиная с 240 года до нашей эры, тем самым ее наблюдательная дуга превысила 2200 лет! Последний перигелий комета Галлея прошла 8 февраля 1986 года. Именно тогда, впервые в истории человечества, комету изучали несколько космических аппаратов, выводя исследования космических странников Солнечной системы на абсолютно новый уровень. Об этом мы поговорим в конце главы, а пока давайте вернемся на Землю.

На протяжении тысячелетий люди наблюдали кометы визуально, сначала используя лишь зрение, а позже применяя оптические инструменты, которые расширили наши возможности. В 1680 году впервые была открыта комета с помощью телескопа – комета Кирха или, как ее еще называли, комета Ньютона. А спустя 178 лет, в сентябре 1858 года, комету впервые запечатлели на фотографии. Это стало началом новой эры изучения хвостатых странниц – фотографического наблюдения и исследования. Первой в истории космической фотомоделью стала комета Донати (C/1858 L1), открытая итальянским астрономом Джованни Баттиста Донати 2 июня 1858 года. Ее семисекундный снимок был получен 27 сентября в Уолтоне-на-Холме английским фотографом-портретистом Уильямом Ашервудом с помощью объектива диаметром 82 мм и фокусным расстоянием 305 мм. К сожалению, эта историческая фотография не сохранилась. А первую фотографию, полученную через телескоп, сделал на следующую ночь американский астроном Джордж Филлипс Бонд в обсерватории Гарвардского колледжа. Это был тот самый ученый, который получил первую фотографию звезды – ею стала Вега – и первый фотоснимок двойной звезды – известного всем Мицара из ручки Ковша Большой Медведицы. С этого момента все яркие кометы, появлявшиеся на земном небе, активно фотографировали, и ученые уже могли скрупулезно изучать морфологию как головы кометы, так и ее хвостов.

Как раз в 1858 году выдающийся российский астроном Федор Александрович Бредихин занялся исследованием строения хвостов комет. Немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель первым сделал вывод о