«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2008 № 01 (20) - Журнал «Наука и Техника» (НиТ)

Ежегодно открывают около сотни комет, а тысячи, вероятно, остаются необнаруженными. Элементы орбит определены у менее 1000 комет.

Образование тел кометных размеров происходило на периферии планетной системы путем гравитационной неустойчивости в пылевом субдиске, который фрагментировал на множество пылевых сгущений. Обладая большими сечениями столкновений, сгущения росли значительно быстрее частиц и в итоге превратились в тела километровых размеров (ядра комет). В настоящее время большинство комет непосредственно примыкает к пограничной области Солнечной системы (а порядка 100000 а.е.). Значительно ближе к Солнцу — с афелиями, располагающимися между орбитами Юпитера и Нептуна, — находится лишь несколько семейств комет.

ОРБИТАЛЬНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ КОМЕТ

Кометы в зависимости от возраста (числа прохождения кометами своего перигелия), а также удаленности их перигелиев от Солнца и размеров ядер подразделяются на активные, спящие и угасшие. Не исключено, что к числу последних относится значительная часть астероидов из групп Аполлона и Амура.

По типам орбит кометы принято подразделять на короткопериодические, с периодом обращения Т < 100 лет (основу составляет семейство комет Юпитера, Т < 20 лет) и долгопериодические Т > 100 лет.

Предполагается, что на дальних окраинах Солнечной системы расположены две зоны повышенной концентрации кометных ядер. Первая — сферическое облако Хиллса с большими полуосями орбит его членов 1000 < а < 20000 а.е. Вторая — квазисферическое облако Оорта (20000 < а < 100000 а.е.). Облако Хиллса состоит из комет, сформировавшихся в уран-нептуновой области протосолнечной системы и мигрирующих затем на периферию Солнечной системы под действием растущих протопланет. Число кометных ядер в облаке Хиллса ~1013-1014. Масса его может превышать на два порядка суммарную массу тел облака Оорта. Последнее образовано из планетезималей, выброшенных под влиянием гравитационных возмущений из области планет-гигантов. Образно говоря, облако Оорта представляет собой лишь слабый ореол — гало, который окружает намного более вместительное хранилище комет — банк Хиллса. Гравитационные возмущения от Юпитера и Сатурна преимущественно должны были удалять планетезимали за пределы Солнечной системы, в то время как Уран и Нептун вызывали миграцию планетезималей в пояс Койпера и облака Хиллса, Оорта.

Две группы малых планет, “греки” и “троянцы”, одинаково удаленные от Солнца и Юпитера, движутся в окрестностях устойчивых точек либрации L4 и L5

Долгопериодические кометы — выходцы из внешнего облака Оорта. Из некоторых модельных оценок следует, что за время существования Солнечной системы примерно половина комет из облака Оорта была потеряна. Современный поток новых комет, достигающий ближайших окрестностей Солнца (~ 10÷30 а.е.), составляет 5÷10 комет в год. Отток комет из облака Оорта компенсируется притоком их из более плотного внутреннего сферического облака.

Кометы не способны вырваться из облака Хиллса и направиться во внутренние области Солнечной системы. Внутренний “банк комет” более жестко связан с Солнцем и потому устойчивее к внешним возмущениям. Значительный вклад банка Хиллса в потоки новых кометных ядер в облако Оорта, а оттуда в глубины Солнечной системы происходит лишь при особенно тесных сближениях Солнца со звездами или массивными молекулярными межзвездными облаками, находящимися вблизи галактической плоскости (раз в десятки миллионов лет). Тогда возможны “кометные ливни”, с которыми может быть связано вымирание некоторых биологических видов и возникновение значительного числа кратеров на Земле.

Среднее время дрейфа комет из облака Оорта к Солнцу составляет несколько миллионов лег. Почти половина из них затем покидает Солнечную систему, а остальные трансформируются в периодические кометы. Максимальная потеря массы у наиболее ярких комет вблизи перигелия достигает 0,1–0,5 %, поэтому кометы, часто проходящие вблизи Солнца, существуют недолго. Они могут полностью “рассыпаться”, превратившись в метеорный поток. Но возможен и другой вариант: после многократных про хождений вблизи Солнца, за счет постепенного утолщения (упрочнения) внешней оболочки ее ядра (или пылевой мантии), возможна ее эволюция в “астероидальное тело”. Это вызывает увеличение времени “кометной жизни”.

У комет с перигелийным расстоянием q < 1,5 а.е. уменьшение блеска за один оборот составляет в среднем около 0,01m, а у комет с q >= 1,5 а.е. оно достигает ~0,04m. Подобное изменение блеска сопровождается неупорядоченными вариациями, но основная тенденция сохраняется, и типичное время жизни кометы — от нескольких сот до тысяч прохождений вблизи Солнца.

Но кометы могут “жить” и меньше, если вследствие внутренних напряжений из-за тепловых деформаций или приливного воздействия (Солнца или планет) их ядра разрушатся. Это произошло, например, с кометами Брукса, Веста, Шумейкеров-Леви-9. Разрушают кометные ядра и столкновения с другими небесными объектами — метеороидами, астероидами. Катастрофическое разрушение ядра приводит к заметному ослаблению блеска, а затем и к исчезновению комет.

Существование групп комет, обладающих близкими элементами орбит, может свидетельствовать о том, что эти группы образовались в результате распада одной кометы. Так, группа из девяти комет с малыми перигелиями орбит составляет семейство комет Крейца, связанных, по-видимому, общностью происхождения из одного массивного ядра (или двух столкнувшихся ядер комет) кометы-родоначальницы, распавшейся при прохождении через перигелий.

Комета Шумейкеров-Леви-9 в 1992 году сблизилась с Юпитером и была разорвана силой его тяготения, а в июле 1994 года ее осколки столкнулись с Юпитером, вызвав фантастические эффекты в атмосфере планеты

В январе 2005 года любители астрономии в северном полушарии могли наблюдать комету Мачхолц. Комета двигалась довольно быстро по вечернему небу и была видна даже невооруженным глазом в неосвещенных местах. Этот снимок с телефотообъективом получен 1 января в небе над Колорадо (США). У кометы Мачхолц отчетливо видны два хвоста. Ионно-газовый хвост кометы, который тянется налево, подвержен давлению солнечного ветра и указывает в сторону от Солнца. Хвост, состоящий из пыли, ориентирован в направлении орбиты кометы

Комета Аренда-Роллана

Периодическая комета Биелы (1846 II) разделилась на две части в середине января 1846 г. При этом каждая из компонент попеременно оказывалась ярче другой. В 1992 г. комета Шумейкеров-Леви-9 имела неосторожность сблизиться с Юпитером. В результате мощные гравитационные объятия Юпитера разнесли ядро кометы на 22 фрагмента. Летом 1994 г. они вонзились в атмосферу Юпитера, образовав гигантские вихревые образования, сравнимые по размерам с Землей.

Ядро кометы Галлея при прохождении перигелия в 1986 г., по-видимому столкнувшись с небольшим метеоритом, выбросило пылевое облако, растянувшееся на сотни тысяч километров. Блеск короткопериодической кометы Туттля-Джакобини-Кресака за два дня до прохождения через перигелий в 1973 г. внезапно увеличился почти на 10 звездных величин (в 10 тыс. раз)! Затем в течение месяца уменьшался, но 6 июля 1973 г. произошла повторная сильная вспышка. Указанные изменения блеска, очевидно, были вызваны столкновением ядра кометы