Удивительная Солнечная система - Александр Громов

Так или иначе, теперь достоверно известно, что ядро кометы – это просто большая грязная ледышка, довольно рыхлая, похожая на покрытый грязной коркой весенний сугроб. В позапрошлом и отчасти прошлом веке многими учеными допускалось, что ядро кометы может представлять собой не одно, а несколько тел, связанных взаимной гравитацией. Мы знаем теперь, что это не так.

Еще в 1986 году около ядра кометы Галлея прошли советские аппараты «Вега-1», «Вега-2», за ними европейский «Джотто» – и с ядрами комет все стало ясно: единые тела. Следующая встреча космического аппарата с кометой состоялась лишь в 2004 году, когда АМС Stardust сблизился на расстояние 240 км с ядром кометы Вильда-2 и собрал частицы кометной пыли, которые позднее доставил на Землю. В возвращаемой капсуле оказалось около 30 частиц кометного вещества – немного, конечно, но куда лучше, чем ничего.

Качественно новый – экспериментальный! – этап в изучении комет наступил 4 июля 2005 года, когда специальный снаряд зонда Deep Impact врезался в ядро кометы Темпеля-1. Снаряд летел не совсем точно, и чуть было не случилось промаха, но «чуть», как известно, не считается. Удар снаряда выбил из ядра кометы облако вещества, которое и было подвергнуто исследованию. Выяснилось, что ядро этой кометы – рыхлое, пористое образование. Состав ядра – разные льды (водяной, аммиачный, метановый и др.), силикаты в виде пылинок и ряд простых органических веществ. По-видимому, ядро кометы Темпеля-1 – вполне типичное кометное ядро, не отличающееся какой-либо уникальной «изюминкой», так что можно сказать, что миссия Deep Impact просветила нас насчет кометных ядер вообще.

На большом расстоянии от Солнца газы, естественно, выморожены и присутствуют в виде льдов, но по мере приближения к Солнцу льды начинают испаряться. Ядро кометы окутывается туманной оболочкой – комой. Прежде ее часто называли головой кометы. Кома намного крупнее ядра; ядро по сравнению с ней – как клоп в перине. Кома кометы Галлея в максимальном развитии раза в полтора превышает диаметр орбиты Луны, а кома знаменитой кометы 1811 года, описанной Львом Толстым в «Войне и мире», была еще вдвое больше, то есть превосходила диаметр Солнца.

Что является отличительным признаком кометы – хвост? Нет, кома. Хвост у нее может и не развиться. Если комета слабая, если она проходит перигелий далеко от Солнца, даже лучшие телескопы могут и не обнаружить у нее хвоста. Хотя он, конечно же, есть всегда, пусть очень слабый. Ведь давление света и солнечный ветер в любом случае действуют на кому, «сдувая» ее вещество прочь от Солнца.

Хвосты порой бывают колоссальных размеров – миллионы и десятки миллионов километров (рис. 81). Не раз наблюдались кометные хвосты чудовищной длины – больше расстояния от Земли до Солнца. Рекорд здесь поставила комета 1882 II – длина ее хвоста превысила 900 млн км, то есть шесть астрономических единиц! Причиной тому было чрезвычайно близкое прохождение от Солнца – на расстоянии всего 450 тыс. км. Неудивительно, что эта комета по сию пору считается самой яркой: в наибольшем блеске она имела звездную величину -16,9, то есть сияла на небе значительно ярче полной Луны. Второе место по длине хвоста вроде бы держит комета 1843 года: 330 млн км.

С запуском космического аппарата SOHO, выведенным на околосолнечную орбиту и предназначенным для исследования солнечной короны, и развитием Интернета появилась возможность открыть комету, буквально не вставая с дивана. Свежие снимки ближайших окрестностей Солнца, сделанные SOHO, появляются в сети регулярно, и на них иногда можно видеть, как распускают хвосты околосолнечные кометы (рис. 82 на цветной вклейке).

Их ядра наверняка весьма малы – иначе эти кометы были бы обнаружены задолго до приближения к Солнцу. Почти все эти кометы исчезают навсегда, испаренные солнечным излучением без остатка. Некоторые из этих комет даже врезаются в Солнце.

Сами по себе эти кометы-малютки (яркими их делает только губительная близость перигелия к нашему светилу) не так уж интересны, зато они лишний раз показывают нам, сколько в космосе мелких тел, большинство из которых мы просто не в состоянии обнаружить.

Не бывает двух совершенно одинаковых комет – каждая имеет свои характерные особенности и только ей присущий вид. В первую очередь индивидуальная «физиономия» кометы определяется хвостом. Хвосты бывают разные и поддаются классификации. Встречаются хвосты прямые и изогнутые, узкие, как спица, и пушистые, напоминающие луч прожектора и похожие на веер. В первом приближении можно сказать, что наблюдаются два основных типа хвостов: пылевые и газовые. Не так уж редко у кометы развиваются хвосты обоих типов. Такой была относительно недавняя яркая комета Хейла – Боппа (рис. 83 на цветной вклейке), прекрасно видная невооруженным глазом даже в залитом светом центре мегаполиса и радовавшая любителей астрономии в течение нескольких месяцев.

Давление солнечного света по-разному действует на пыль и газ. Газовые хвосты обычно прямые и направлены строго прочь от Солнца. Пылевые хвосты часто изогнуты и выдают траекторию кометы, так как вытянуты вдоль ее орбиты. Состав газовых хвостов: окись и двуокись углерода, азот, циан, гидроксил и т. д. В спектре кометы 1957d были обнаружены линии излучения кислорода.

Средний размер частичек пыли в кометных хвостах – около 100 нм (од мкм), то есть это очень мелкая пыль. Хотя в гуще этой мелочи могут находиться и крупные песчинки, и даже большие камни. Все зависит от того, насколько близко комета подходит к Солнцу в перигелии, и от свойств кометного ядра.

Бывают и комбинированные хвосты. Иногда наблюдаются хвосты, направленные в сторону Солнца, что, казалось бы, ни в какие ворота не лезет. Однако это всегда лишь кажется: на самом деле хвост направлен все-таки от Солнца, но под углом к основному хвосту, а Земля расположена так, что хвост кажется направленным на Солнце, что, конечно, нелепо.

Иногда хвосты, якобы направленные к Солнцу, имеют вид тонких длинных лучей. Такой была, например, комета Аренда – Ролана в 1957 году (рис. 84). Могло бы показаться, что направленный к Солнцу хвост имеет реальную физическую природу, то есть представляет собой узкую струю газа, по какой-то случайности вырвавшуюся из ядра кометы в направлении Солнца, – но это не так.

Рис. 84. Комета Аренда – Ролана

Комы и хвосты возникают только во взаимодействии с солнечным излучением и солнечным ветром. Предположим, к Солнцу приближается долгопериодическая комета. Вдали от Солнца она лишена комы и хвоста: составлявшие их газы либо вымерзли и осели на ядро, либо улетучились в космическое пространство. Вся комета состоит пока только из ядра – глыбины грязного льда поперечником в несколько километров. Обнаружить такую комету где-нибудь на расстоянии орбиты Сатурна практически нереально.

Но вот комета приближается к орбите Юпитера. Здесь еще очень холодно, но все же гораздо теплее, чем на периферии Солнечной системы, да и солнечный ветер уже заметен и выбивает из ядра молекулы. Льды наиболее летучих газов из ядра кометы начинают испаряться, и ядро одевается туманной оболочкой, пока еще слабой. Однако из-за нее яркость кометы возрастает, и у земных наблюдателей появляется реальный шанс обнаружить такую комету.

По мере дальнейшего приближения к Солнцу кома вокруг ядра кометы растет, причем ускоренными темпами. Если обыкновенное твердое тело по мере приближения к Солнцу увеличивает свою яркость в квадратичной зависимости, то комета – примерно в четвертой степени. Приблизившись к Солнцу вдвое, она засияет в 16 раз ярче. Происходит это, естественно, из-за того, что процесс испарения ядра ускоряется все сильнее и сильнее. Кома растет, появляется хвост. Но вот комета достигает орбиты Земли, где солнечное излучение нагревает тело до 4 °C. При этой температуре бурно испаряются льды ядра: углекислотный, метановый, аммиачный и даже водяной. Поверхность ядра обычно покрыта грязной коркой, и газы, взламывая ее, вырываются из ядра настоящими гейзерами. Некоторое представление об этом процессе может дать голливудский фильм «Столкновение с бездной», где этакая струя вышвырнула в космос одного из копошащихся на поверхности ядра астронавтов. Сценарий вполне возможный!

Не раз в ядрах комет наблюдались взрывоподобные процессы, когда из головы кометы вылетало облачко и быстро двигалось вдоль хвоста. Сильны взрывы и наблюдаемы или слабы и ненаблюдаемы, суть одна: вещество уходит из ядра кометы. При каждом возвращении кометы к Солнцу она теряет часть массы (иногда до 1 %), и притом льды теряются активнее силикатов. Как следствие, чем большее число раз комета возвращалась к Солнцу, тем толще минеральная (опять-таки преимущественно силикатная) корка на поверхности ее ядра, и тем большую силу должны развить образующиеся под коркой газы, чтобы проломить преграду и вырваться в космос. При этом газы увлекают с собой множество минеральных частиц. Образно говоря, со старых комет песок сыплется – и образует пылевые хвосты. Но очень старая, много раз возвращавшаяся к Солнцу комета может быть одета такой плотной «броней», что газы уже бессильны проломить для себя широкие проходы и истекают вовне лишь по трещинам. Такие кометы подчас обманывают наблюдателей, сияя на несколько звездных величин слабее, чем ожидалось. Например, широко разрекламированная в СМИ комета Когоутека (1973f) в начале 1974 года не оправдала надежд и едва-едва была видна невооруженным глазом. Причину объяснили те же СМИ, и, против своего обыкновения, объяснили квалифицированно: газы не смогли взломать толстую корку на поверхности ядра. Вообще прогнозам насчет ожидаемого блеска комет не следует очень уж доверять.