Астрономия. Популярные лекции - Владимир Георгиевич Сурдин
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
В XX веке изучение астероидов в основном стимулировалось задачами космогонии: их изучали как строительные блоки, оставшиеся невостребованными после формирования планет. В XXI веке стали актуальны два новых направления: защита Земли от столкновения с астероидами и использование вещества астероидов для строительства и производства в космосе. Первое из этих направлений в основном развивается государственными усилиями (хотя свой вклад вносят и любители астрономии), а второе в немалой степени привлекает частный капитал. В целом изучение астероидов считается сейчас очень важной задачей астрономии и космонавтики.
Кометы
Обычно мы представляем себе кометы этакими хвостатыми светилами. Но хвостатыми они бывают редко и недолго. Комета, коротко говоря, — это просто большая ледяная глыба, которая, двигаясь по вытянутой орбите, вдали от Солнца остается холодной и не испаряется, а когда подлетает к источнику тепла, начинает нагреваться и испаряться. Вокруг твердого ядра кометы возникает обширная временная атмосфера — кома, рассеивающая и переизлучающая солнечный свет, поэтому комета становится видна на ночном небе, нередко даже невооруженным глазом. Но, удаляясь от Солнца, она вновь замерзает и становится практически невидимой.
По мере приближения кометы к Солнцу у нее обычно «вырастает хвост». Причина в том, что выброшенные из ядра кометы атомы, молекулы и пылинки ощущают давление солнечного света, т. е. потока квантов, испущенных Солнцем, а также давление солнечного ветра, т. е. замагниченной плазмы, летящей от Солнца.
Пылинки — это мелкие твердые частицы. Давление на них солнечного света отчасти компенсирует гравитационное притяжение к Солнцу, поэтому кривизна орбит пылинок уменьшается, они начинают удаляться от траектории ядра кометы и отставать от него. За кометой образуется пылевой хвост. А заполняющие кому молекулы газа под действием жесткого солнечного излучения — ультрафиолетового и рентгеновского — распадаются на атомы и теряют электроны: происходит диссоциация и ионизация газа. Заряженные частица газа активно взаимодействуют с потоками солнечного ветра, давление которого благодаря «вмороженному» в него магнитному полю намного превосходит гравитацию Солнца. Поэтому газовый, а по сути плазменный хвост кометы всегда направлен в сторону от Солнца. По мере удаления от головы кометы пылевой и плазменный хвосты разделяются. Поэтому обычно у комет два хвоста: голубоватый плазменный и желтовато-белый пылевой. Но бывают и варианты. К тому же структура каждого из хвостов порою весьма сложна и зависит от порывов солнечного ветра и поведения газовых фонтанов на ядре кометы.
Рис. 7.18. Комета Хейла — Боппа (C/1995 O1) в марте 1997 г.
Так что хвосты комет, помимо того, что они очень красивы, еще и весьма информативны, ибо рассказывают нам, как ядро кометы вращается и что происходит на его поверхности. Это видно по неоднородности пылевого хвоста. В 2007 г. наблюдалась замечательная комета Макнота (C/2006 P1), или Большая комета 2007 года. Особенно хорошо она была видна на южном небе (рис. 7.19). Неоднородность ее хвоста показывала, что ядро вращается и область на нем, активно выбрасывающая газ, то нагревается Солнцем, то остывает.
Хвосты такого типа, как у кометы Макнота, напоминают сильно изогнутый конус, отклоненный назад. Они образованы пылинками разной величины, выброшенными из ядра. В таких хвостах часто наблюдаются полоски — так называемые синхроны. Они возникают при единовременном (синхронном) выбросе из ядра кометы целого облака частиц, которые затем движутся с различным ускорением, поскольку световое давление действует по-разному на пылевые частицы разного размера.
Рис. 7.19. Комета Макнота (C/2006 P1 McNaught), сфотографированная 19 января 2007 г. с горы Сьерро-Паранал (Евопейская южная обсерватория, Чили). В хвосте кометы отчетливо видны синхроны. Фото: ESO.
Внешние слои кометных ядер могут заметно отличаться по своим свойствам от вещества в глубине ядра. Хотя водяной лед составляет значительную долю кометного вещества, наблюдения комет (Галлея, Хартли-2, Чурюмова-Герасименко и др.) показывают, что поверхность ядер очень темная, сухая и богатая нелетучей органикой.
Твердые ядра комет невелики по размеру: диаметры тех, что были изучены космическими зондами с близкого расстояния, составляют от 1 до 10 км. Несмотря на то, что ядро кометы в основном ледяное, его поверхность весьма темная (A ≈ 0,03÷0,05), поэтому с расстояния в несколько астрономических единиц такой объект уже не виден даже в хороший телескоп. Видимость комете придают лишь испаряющиеся с ее поверхности газы и унесенные ими мелкие твердые частицы — пылинки. Хвосты комет достигают видимых размеров во многие миллионы километров, и, хотя они очень прозрачны, рассеянный ими солнечный свет делает комету заметной даже для невооруженного глаза.
Орбиты абсолютного большинства наблюдавшихся комет сильно вытянуты, порой близки к параболическим. Иного и быть не может. На орбите, близкой к круговой, комета вблизи Солнца быстро испарилась бы, а вдали от Солнца не испарялась бы совсем и оставалась невидимой. Поэтому мы наблюдаем только те кометы, которые на короткое время подходят к Солнцу, а затем надолго удаляются от него, сохраняя свое ледяное тело. За всю историю астрономических наблюдений к середине 2018 г. было зарегистрировано немногим более 4000 комет. Текущую статистику можно найти на https://www.minorplanetcenter.net/mpc/summary.
Рис. 7.20. Схема формирования хвостов кометы.
Современные модели «новых» комет представляют ядро как очень рыхлое образование, типа гигантского снежного кома. После многократных прохождений близ Солнца «новая» комета стареет, ее ядро уменьшается за счет потери большей части летучих веществ из поверхностного слоя и покрывается темной коркой из нелетучих соединений, как мартовский сугроб в городе.
Сложная структура кометных хвостов и газовые струи, истекавшие с поверхности наблюдавшихся вблизи кометных ядер, указывают на то, что структура поверхности ядра крайне неоднородна. Вероятно, в поверхностной теплоизолирующей корке имеются дыры, трещины или другие обнажения подкоркового вещества с высоким содержанием летучих соединений, из которых происходит интенсивная сублимация этих веществ, вплоть до истечения мощных газовых струй, способных вызывать
