рефераты бесплатно

МЕНЮ


Кометы

ядром кометы непрерывно увеличивается.

Принцип механической теории, положенной в основу деления хвостов на

типы и основанной на различии в силе лучевого давления,

действующего на хвосты, оказался совершенно не применимым к

ионизованным хвостам, или хвостам 1 типа по Бредихину. В дальнейшем

над усовершенствованием Бредихинской классификации хвостов работали

С.В.Орлов, К.Вурм и др. Но обойти все трудности механической

теории, в основе которой лежала результирующая сила двух взаимно

противоположных сил, лучевого давления и тяготения, им так и не

удалось.

К особому типу относились аномальные хвосты, направленные прямо к

Солнцу. Они состоят из крупных пылевых частиц размером 0,1-1 мм, на

которые действие светового давления намного меньше силы притяжения

к Солнцу. Среди аномальных хвостов комет встречаются

псевдоаномальные хвосты, направленные к Солнцу и имеющие

значительную протяжённость. Такие хвосты наблюдались, например, у

комет 1882 и Аренда-Ролана (1957) Однако, их направленность к

Солнцу объяснялась условиями проектирования, а не реальным

движением крупных частиц к Солнцу. Особенно этот эффект становится

заметным, когда Земля проходит через плоскость орбиты кометы, и

земной наблюдатель видит кометное вещество, рассредоточенное вдоль

её орбиты. Орбита как бы материализуется и часть орбиты,

направленная к Солнцу, представляется ему в виде прямого хвоста.

Если бы это был настоящий аномальный хвост, состоящий из крупных

частиц, то по законам Кеплера эти частицы двигались бы с различными

скоростями, вследствие чего хвост казался бы искривленным, как у

кометы Аренда-Ролана.

Так как механическая теория Бредихина имеет ограниченное применение

и не в состоянии объснить многие особенности голов и хвостов комет

(например, форму головы - цепная линия, большие ускорения в

хвостах, ориентацию хвостов 1 типа и т.д.), классификацию кометных

форм следует производить на другой основе. Например, хвосты можно

классифицировать в зависимости от агрегатного состояния вещества,

как это было предложено М.Белтоном: I) чистый 1 тип - плазменные

хвосты и 2) чистый II тип - пылевые хвосты. Конечно, термин

"чистый" здесь употреблён в относительном смысле, так как хвосты 1

типа могут накладываться на хвосты II типа, вклад которых в оптику

и динамику общего хвоста несуществен. Однако, встречается

промежуточный тип хвостов, когда развиваются оба типа хвостов к

равноправным вкладам в оптику и динамику. Такие хвосты М.Белтоном

предлагает называть хвостами смешанного типа. Так как хвосты комет

эволюционируют вследствие меняющихся физических условий в

межпланетном пространстве, некоторые кометы могут последовательно

обладать всеми указанными типами хвостов. Огромное разнообразие

кометных хвостов ещё требует более детального обобщения всех их

особенностей: динамических, кинематических, химических, агрегатных,

структурных и др., и создания на этой основе более строгой научной

классификации, чем рассмотренные выше.

ДВИЖЕНИЕ КОМЕТ И ИХ И3МЕНЕНИЯ.

Большие кометы с хвостами, далеко простиравшимися по небу,

наблюдались с древнейших времен. Некогда предполагалось, что кометы

принадлежат к числу атмосферных явлений. Это заблуждение опроверг

Браге, который обнаружил, что комета 1577 года занимала одинаковое

положение среди звёзд при наблюдениях из различных пунктов, и,

следовательно, отстоит от нас дальше, чем Луна.

Движение комет по небу объяснил впервые Галлей (1705г.), который

нашёл, что их орбиты близки к параболам. Он определил орбиты 24

ярких комет, причём оказалось, что кометы 1531 и 1682 г.г. имеют

очень сходные орбиты. Отсюда Галлей сделал вывод, что эта одна и та

же комета, которая движется вокруг Солнца по очень вытянутому

эллипсу с периодом около 76 лет. Галлей предсказал, что в 1758 году

она должна появиться вновь и в декабре 1758 года она действительно

была обнаружена. Сам Галлей не дожил до этого времени и не мог

увидеть, как блестяще подтвердилось его предсказание. Эта комета

(одна из самых ярких) была названа кометой Галлея.

Кометы обозначаются по фамилиям лиц, их открывших. Кроме того,

вновь открытой комете присваивается предварительное обозначение по

году открытия с добавлением буквы, указывающей последовательность

прохождения кометы через перигелий в данном году.

Лишь небольшая часть комет, наблюдаемых ежегодно, принадлежит к

числу периодических, т.е. известных по своим прежним появлениям.

Большая часть комет движется по очень вытянутым эллипсам, почти

параболам. Периоды обращения их точно не известны, но есть

основания полагать, что они достигают многих миллионов лет. Такие

кометы удаляются от Солнца на расстояния, сравнимые с межзвездными.

Плоскости их почти параболических орбит не концентрируются к

плоскости эклиптики и распределены в пространстве случайным

образом. Прямое направление движения встречается так же часто, как

и обратное.

Периодические кометы движутся по менее вытянутым эллиптическим

орбитам и имеют совсем иные характеристики. Из 40 комет,

наблюдавшихся более, чем 1 раз, 35 имеют орбиты, наклоненные

меньше, чем на 45^ к плоскости эклиптики. Только комета Галлея

имеет орбиту с наклонением, большим 90^ и, следовательно, движется

в обратном направлении. Среди короткопериодических (т.е. имеющих

периоды 3 - 10 лет) комет выделяется "семейство Юпитера" большая

группа комет, афелии которых удалены от Солнца на такое же

расстояние, как орбита Юпитера. Предполагается, что "семейство

Юпитера" образовалось в результате захвата планетой комет, которые

двигались ранее по более вытянутым орбитам. В зависимости от

взаимного расположения 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, во втором - уменьшение

периода.

Орбиты периодических комет подвержены очень заметным изменениям.

Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом

притяжением планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту

и становится ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета,

ранее никогда не наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что

она прошла вблизи Юпитера или Сатурна и резко изменила орбиту.

Кроме подобных резких изменений, известных лишь для ограниченного

числа объектов, орбиты всех комет испытывают постепенные изменения.

Изменения орбит не являются единственной возможной причиной

исчезновения комет. Достоверно установлено, что кометы быстро

разрушаются. Яркость короткопериодических комет ослабевает со

временем, а в некоторых случаях процесс разрушения наблюдался почти

непосредственно. Классическим примером является комета Биэли. Она

была открыта в 1772 году и наблюдалась в 1813, 1826 и 1832. г.г. В

1845 году размеры кометы оказались увеличенными, а в январе 1846г.

наблюдатели с удивлением обнаружили две очень близкие кометы вместо

одной. Были вычислены относительные движения обеих комет, и

оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около года

назад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и

разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё

один раз, причём один компонент много слабее другого, и больше её

найти не удалось. Зато неоднократно наблюдался метеорный поток,

орбита которого совпадала с орбитой кометы Биэли.

СПЕКТРЫИХ ИМ ХИМИЯ КОМЕТ.

При решении вопроса о происхождении комет нельзя обойтись без

знания химического состава вещества, из которого сложено кометное

ядро. Казалось бы, что может быть проще? Нужно сфотографировать

побольше спектров комет, расшифровать их - и химический состав

кометных ядер нам сразу же станет известным. Однако, дело обстоит

не так просто, как кажется на первый взгляд. Спектр

фотометрического ядра может быть просто отражённым солнечным или

эмиссионным молекулярным спектром. Отражённый солнечный спектр

является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составе той

области, от которой он отразился - ядра или пылевой атмосферы,

окружающей ядро. Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о

химическом составе газовой атмосферы, окружающей ядро, и тоже

ничего не говорит нам о химическом составе поверхностного слоя

ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такие как С2,

СN, СH, МH, ОН и др., являются вторичными, дочерними молекулами -

"обломками" более сложных молекул или молекулярных комплексов, из

которых складывается кометное ядро. Эти сложные родительские

молекулы, испаряясь в околоядерное пространство, быстро

подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов

или распадаются или диссоциируются на более простые молекулы,

эмиссионные спектры которых и удаётся наблюдать от комет. Сами

родительские молекулы дают непрерывный спектр.

Первым наблюдал и описал спектр головы кометы итальянец Донати. На

фоне слабого непрерывного спектра кометы 1864 он увидел три широкие

светящиеся полосы: голубого, зелёного и жёлтого цвета. Как

оказалось это стечение принадлежало молекулам углерода С2, в

изобилии оказавшегося в кометной атмосфере. Эти эмиссионные полосы

молекул С2 получили название полос Свана, по имени ученого,

занимавшегося исследованием спектра углерода. Первая щелевая

спектрограмма головы Большой Кометы 1881 была получена англичанином

Хеггинсом, который обнаружил в спектре излучение химически

активного радикала циана СN.

Вдали от Солнца, на расстоянии 11 а.е., приближающаяся комета

выглядит небольшим туманным пятнышком, порой с признаками

начинающегося образования хвоста. Спектр, полученный от кометы,

находящейся на таком расстоянии, и вплоть до расстояния 3-4 а.е.,

является непрерывным, т.к. на таких больших расстояниях эмиссионный

спектр не возбуждается из-за слабого фотонного и корпускулярного

солнечного излучения.

Этот спектр образуется в результате отражения солнечного света от

пылевых частиц или в результате его рассеивания на многоатомных

молекулах или молекулярных комплексах. На расстоянии около 3 а.е.

от Солнца, т.е. когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в

спектре появляется первая эмиссионная полоса молекулы циана,

которая наблюдается почти во всей голове кометы. На расстоянии 2

а.е. возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул С3 и NН3,

которые наблюдаются в более ограниченной области головы кометы

вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8

а.е. появляются излучения углерода - полосы Свана, которые сразу

становятся заметными во всей голове кометы: и вблизи ядра и у

границ видимой головы.

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован ещё в 1911г.

К.Шварцшильдом и Е.Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры

кометы Галлея (1910), пришли к заключению, что молекулы кометных

атмосфер резонансно переизлучают солнечный свет. Это свечение

аналогично резонансному свечению паров натрия в известных опытах

Ауда, который первый заметил, что при осещении светом, имеющим

частоту желтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться

на той же частоте характерным жёлтым светом. Это - механизм

резонансной флуоресценции, являющийся частым случаем более общего

механизма люминесценции. Всем известно свечение люминесцентных ламп

над витринами магазинов, в лампах дневного света и т.п. Аналогичный

механизм заставляет светиться и газы в кометах.

Для объяснения свечения зеленой и красной кислородных линий

(аналогичные линии наблюдаются и в спектрах полярных сияний)

привлекались различные механизмы: электронный удар, диссоциативная

рекомбинация и фотодиссациация. Электронный удар, однако, не в

состоянии объяснить более высокую интенсивность зелёной линии в

некоторых кометах по сравнению с красной. Поэтому больше

предпочтения отдаётся механизму фотодиссоциации, в пользу которого

говорит распределение яркости в голове кометы. Тем не менее, этот

вопрос ещё окончательно не решён и поиски истинного механизма

свечения атомов в кометах продолжаются. До сих пор остается

нерешённым вопрос о родительских, первичных молекулах, из которых

состоит кометное ядро, а этот вопрос очень важен, так как именно

химизм ядер предопределяет необычно высокую активность комет,

способных из весьма малых по размерам ядер развивать гигантские

атмосферы и хвосты, превосходящие по своим размерам все известные

тела в Солнечной системе.

ПЕРВОМАТЕРИЯ КОМЕТНЫХ ЯДЕР.

Вопрос о родительских молекулах в кометных ядрах был впервые

поставлен Вурмом ещё в 30-х годах нашего века и дискутируется в

настоящее время. Ведь все кометные радикалы, эмиссии которых

обнаруживаются в кометных спектрах, являются химически активными

молекулами и поэтому могут сохранять свою стабильность в газовом

агрегатном состоянии при достаточно низких плотностях или в твердой

фазе при низких температурах и в присутствии инертного наполнителя,

тормозящего химические реакции между радикалами и другими

молекулами. Радикалы, а также тугоплавкое вещество, тапа углерода,

не могут непосредственно испаряться с поверхности ядра. На

расстоянии ^-1 а.е. от Солнца температура близка к комнатной, а мы

знаем из повседневной жизни, что углерод при такой температуре не

испаряется. Следовательно, и радикалы, и углерод, и другие

молекулы, наблюдающиеся в атмосферах комет, входят в состав более

сложных родительских молекул, распад которых после испарения из

ядра в поле солнечной радиации приводит к образованию наблюдаемой в

кометных атмосферах совокупности радикалов и других молекул, а

также ионов.

Окончательно проблема родительских молекул, из которых состоят

кометные ядра, возможно, будет разрешена только путем посылки

космического аппарата к ядру кометы, сближения и возможной посадки

аппарата на ядро, на котором будет произведён химический анализ

кометного грунта или же кометное вещество, набранное в стерильную

капсулу, будет впоследствии доставлено на Землю, где и будет

произведен его окончательный анализ.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМЕТ С ПОМОЩЬЮ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

Многие кометные загадки, такие, как истинная химическая природа

родительских молекул, из которых состоит ядро, физическое строение

ядра и, естественно, проблема происхождения комет, смогут

проясниться только при посылке космического зонда к ядру кометы.

Сближение космического аппарата с ядром кометы позволит детально

изучить физические и геометрические параметры ядра, что недостижимо

для наземной аппаратуры ни в настоящее время, ни в ближайшем

будещем. Много новой научной информации дают орбитальные

астрономические обсерватории (например, открытие водородной

атмосферы у кометы Беннета в 1970г., а затем и у других комет),

крупным шагом вперёд явится создание астрономических обсерваторий

на Луне, но ничто не заменит пролёта космического аппарата сначала

вблизи ядра, а затем и осуществления посадки зонда на кометное

ядро. Аппаратура, установленная на борту такого космического зонда,

позволит в первую очередь установить наличие твердого ядра у

кометы, его плотность, форму, массу, альбедо, особенности рельефа

кометного ядра, степень загрязненности поверхности ядра, химический

состав слагающих ядро льдов и других пород, скорость вращения ядра.

Как сообщила газета "Правда" от 18 марта 1980 года, советский

космический корабль "Венера-12", возвращаясь из космического

путешествия к планете Венера, куда им был доставлен спускаемый

космически аппарат, сблизился с кометой Бредфилда (1979) и

сфотографировал её спектр с помощью ультрафиолетового спектрометра,

разработанного советскими и французскими учёными. В полученном

спектре кометы обнар^ жен ряд новых линий, принадлежащих элементам,

ранее в кометах не наблюдавшимся.

В литературе уже рассматривались варианты полета космический

аппаратов к кометам Энке, Галлея, Дкакобини-Циннера, Борелли и

Темпеля-2.

Космический Кометный эксперимент позволит окончательно расшифровать

природу того реликтового вещества, из которого сформировались

Солнце, планеты и малые тела Солнечной системы.

[pic]

ЛИТЕРАТУРА

1. " Кометы и их наблюдение" К.И. Чурюмов

2. " Кометы на земле"

Е.А. Каймаков, И.С. Лизункова, Ю.И. Святов

3. " Курс общей астрономии"

И.И. Бакулин, Э.В. Кононович, В.И. Мороз

ПЛАН

1. Предисловие

2. Анатомия кометы: ядро, кома, хвост.

3. Движение комет и их изменение.

4. Спектр и химия комет.

5. Первоматерия кометных ядер.

6. Исследование комет с помощью космических аппаратов.

Страницы: 1, 2


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.