Что такое комета: истории открытий, самые известные кометы

Комета Шумейкера-Леви 9 создала одно из самых интересных зрелищ, которые люди когда-либо видели. Спустя несколько месяцев после открытия части кометы врезались в планету Юпитер. Столкновение вызвало повреждения, которые видны с Земли. В официальных источниках, где НАСА описывает комету, появилась информация, что это было первое столкновение двух тел Солнечной системы, которое наблюдали ученые. Эффекты воздействия кометы на атмосферу Юпитера были просто впечатляющими и оправдывающие ожидания.

В конце 90-х годов Голливуд выпустил два блокбастера: «Армагеддон» и «Глубокий удар» – на тему крупных объектов, угрожающих Земле. После выпуска этих фильмов Конгресс разрешил НАСА искать больше околоземных объектов (ОЗО), чтобы лучше контролировать те, которые пролетают в опасной близости к нашей планете. Комета, поразившая Юпитер в 1994 году, вызвала опасения столкновения астероидов с Землей.

Первая комета с орбиты Юпитера

Впервые комету заметили в марте 1993 года три ветерана в области открытий космических тел: Дэвид Леви, Юджин и Кэролин Шумейкер. Группа сотрудничала ранее и уже обнаружила несколько других комет, поэтому эту назвали Шумейкер-Леви 9. Мартовский циркуляр Центрального бюро астрономических телеграмм содержал небольшую ссылку на позицию космического тела. Указывалось, что комета расположена на расстоянии около 4° от Юпитера, и движение предполагает ее нахождение в пределах планеты.

Следы от удара

Спустя несколько месяцев выяснилось, что комета Шумейкера-Леви вращалась вокруг Юпитера, а не Солнца. Астроном Стив Фентресс предположил, что комета распалась 7 июля 1992 года, когда планета сбила ее на высоте примерно 120 000 км над своей атмосферой. Мнения очень различны, и некоторые считают, что комета прошла на расстоянии 15 000 км. Вероятно, что с момента попадания под сильную гравитацию в 1966 году комета вращалась вокруг планеты на протяжении многих десятилетий.

Комета Шумейкера-Леви

Дальнейшие орбитальные расчеты показали, что комета на самом деле врезалась в тело планеты в июле 1994 года. Космический корабль Galileo, отправленный на орбиту, все еще находился на пути к планете и не смог бы получить крупный план, когда комета Шумейкера-Леви столкнулась с Юпитером. Однако обсерватории по всему миру обратили туда свое внимание, ожидая впечатляющего шоу. Космический телескоп «Хаббл» также был использован для наблюдения за этой встречей.

Столкновение с кометой: можно понаблюдать со стороны

Обычно любое упоминание о столкновении с кометой людей пугает или как минимум настораживает. Дело в том, что за последние несколько десятилетий пресса, телевидение, кинематограф, Интернет и прочие источники информации современного человека активно нагнетали страх перед падением на Землю крупного космического тела. Поэтому столкновение с кометой стало восприниматься исключительно в свете гипотетического падения на Землю кометы такого размера, что результатом стала бы глобальная катастрофа, а то и вовсе гибель нашей планеты. Однако любой современный астроном скажет, что сегодня столкновения комет интересны, прежде всего, с научной точки зрения и на примере других планет.
Юпитер почти не замечает столкновений

Самым благодатным полем для исследования учёных с точки зрения столкновений кометКомета: чем дольше изучают, тем больше загадок с планетами стал Юпитер. Это и понятно — перед нами самая большая планета Солнечной системы, в сотни раз превышающая Землю как по размерам, так и по массе. Столкновение кометы с Юпитером отследить тем проще, что такой гигантский космический объектШесть фантастических космических объектов подвергается куда более частому бомбардированию кометами, чем сравнительно маленькие планеты земной группы. Юпитер буквально притягивает к себе свободно летающие в космическом пространстве небесные тела. И если они даже не сталкиваются с ним, то могут как минимум изменять свои орбиты под воздействием юпитерского притяжения. Специалисты зафиксировали несколько примеров того, как кометы меняли свои орбиты и становились временными спутниками Юпитера. Так, в течение двенадцати лет вращалась вокруг самой большой планеты комета 147Р/Кушида-Мураматцу. А расчёты и итоги наблюдения позволяют учёным спрогнозировать, что во второй половине нынешнего столетия временным спутником на почти двадцать лет станет комета 111Р/Хелина-Романа-Крокетта.

Но самым знаменитым инцидентом Юпитера и кометы стало грандиозное для астронавтики событие, развернувшееся с 16 по 2 июля 1994 года. В эти несколько дней на Юпитер падали фрагменты кометы Шумейкера-Леви. Вернее, это была даже не комета, а целый «кометный поезд» из двадцати четырёх крупных космических тел, растянувшихся в космосе почти на 5 миллионов километров. Несколько из этих фрагментов имели размеры в поперечнике от 1 до 2 километров. Общая энергетическая мощность последовавших за столкновением взрывов, согласно данным учёных, была примерно равна мощности взрыва от столкновения Земли с кометой, составлявшей в поперечнике около 10 километров. Именно с этой кометой многие связывают вымирание динозавров примерно 65 миллионов лет назад. Впрочем, для Юпитера это событие было почти незаметным — и дело не только в огромных размерах планеты. Юпитер относится к классу газовых гигантов, то есть состоит преимущественно из различных газов. Фрагменты кометы Шумейкера-Леви сгорели сразу под верхними слоями атмосферы планеты, оставив в ней крупные тёмные пятна, которые через некоторое время исчезли. И в августе 2013 года астрономы именно по подобному тёмному пятну узнали, что с Юпитером столкнулась ещё одна комета. О ней ничего неизвестно, кроме того, что в атмосфере газового гиганта от неё остался след в виде заметного тёмного пятна.

Дни Марса сочтены?

Если Юпитеру никакие кометы, по сути, не страшны, то вот столкновение Марса с кометой в настоящее время обсуждается куда активнее. Всё началось в первые дни января 2013 года, когда австралийскими астрономами-любителями была открыта комета, которой было присвоено обозначение С/2013 А1. Изначально было понятно, что орбита кометы проходит через Солнечную систему. Однако дальнейшие наблюдения показали, что 19 октября 2014 года данная комета не просто пройдёт через нашу планетную систему, она пройдёт в непосредственной близости от Марса. Некоторыми экспертами, в том числе российскими, такая вероятность была оценена весьма высоко, а расстояние между траекторией кометы и Марсом определено в примерно 40 тысяч километров.

После этого в среде соответствующей аудитории в Интернете началась настоящая лихорадка, которая вскоре добралась и до серьёзных СМИ. Тут же появились сенсационные сообщения о том, что столкновение Марса с кометой не просто очень вероятно, а практически неизбежно. Затем началось вполне серьёзное обсуждение вопроса, какие последствия для Марса и вообще для Солнечной системы может иметь столкновение с кометой. Её диаметр был предварительно определён в 50 километров, а скорость движения на момент гипотетического столкновения оценивается в более чем 50 километров в секунду. Версии выдвигались одна сенсационнее другой: начиная от раскола Марса и изменения его орбиты и заканчивая кардинальными изменениями марсианского климата и начала превращения Красной планеты в подобие Земли с пригодными для жизни условиями.

Подобные дискуссии продолжаются и по сей день, однако в них всё реже участвуют серьёзные специалисты. Дело в том, что в ходе последующих наблюдений данные о характеристиках кометы были уточнены. И по новым данным вероятность столкновения кометы С/2013 А1 с Марсом не просто не является высокой, она составляет 12 десятитысячных долей процента. Наиболее вероятное расстояние от траектории кометы 19 октября 2014 года от Марса определяется в 300 тысяч километров. Что касается размеров кометы, то вариант с диаметром в 50 километров не отрицается, однако данных пока недостаточно — диаметр С/2013 А1 может составлять от 8 до 50 километров.

Александр Бабицкий

10 огромных космических объектов

Четверка наиболее пугающих космических объектов

Самая яркая звезда: на что смотреть на небосводе

Шесть фантастических космических объектов

Метки статьи:

  • строение вселенной
  • Что происходит с погодой: климатические аномалии
  • Вспышки на Солнце: происхождение и влияние

Шоу фейерверков

Столкновение кометы Шумейкера-Леви с Юпитером закончились так называемыми фейерверками. С 16 по 22 июля 1994 года в атмосфере разбился 21 отдельный фрагмент кометы, оставив после себя пятна. Хотя все столкновения происходили на стороне Юпитера, обращенной от Земли, они произошли близко к месту, которое вскоре попадало в поле зрения телескопов. Это означало, что астрономы видели места ударов через несколько минут после события.

изображение планеты

Яркая поверхность Юпитера была усеяна точками возле места, где комета пробила атмосферу. Астрономы, использующие «Хаббл», были удивлены, увидев в результате столкновения серосодержащие соединения, такие как сероводород, а также аммиак. Через месяц после столкновения участки заметно поблекли, и ученые заявили, что атмосфера Юпитера не потерпела необратимых изменений от последствий ударов. НАСА добавили, что ультрафиолетовые наблюдения «Хаббла» показывают движение очень тонких частиц мусора, которые теперь подвешены высоко в атмосфере Юпитера.

[править] Общие сведения

24 марта 1993 года в обсерватории Маунт Паломар супруги Юджин и Каролина Шумейкер, а также Дэвид Леви открыли комету Comet Shoemaker–Levy 9, которая к тому времени уже распалась под воздействием приливных сил Юпитера на фрагменты диаметром до 2 км.

С 16 по 22 июля 1994 года все фрагменты кометы врезались в атмосферу Юпитера в районе южного полушария со скоростью 64 км/с, вызвав мощные возмущения облачного покрова (наблюдалось 21 столкновение).

1-й фрагмент A вошёл в атмосферу Юпитера в 20:16 UTC 16 июля. Возникла вспышка с температурой 24 тысяч К, то есть 23 700 ° C (обычная температура поверхности атмосферы Юпитера — около 130 K, то есть -143 ° C), облако газов поднялось на высоту до 3 тысяч км, в результате оно стало наблюдаемым с Земли.

Кинетическая энергия кометы оценивается энергией взрыва от 4∙1011 до ~2∙10 15 т ТНТ (от 2∙107 до ~1011 бомб Хиросимы)[1].

Самый крупный фрагмент G столкнулся с атмосферой 18 июля в 7:34 UTC. Через несколько часов в атмосфере возникло тёмное пятно диаметром 12 тысяч км (близко к диаметру Земли), оценённое энерговыделение составляло 6 млн мегатонн в тротиловом эквиваленте (в 750 раз больше всего ядерного потенциала, накопленного на Земле).

Этот грандиозный космический катаклизм наблюдался как с Земли, так и с помощью космических средств, например, с помощью космического телескопа «Хаббл», спутника IUE и межпланетной космической станции «Галилео».

После взрыва в атмосфере фрагмента К кометы Шумейкеров-Леви-9 вокруг северного и южного полюсов планеты появились полярные сияния. Это произошло вследствие того, что кометное вещество при столкновении с атмосферой планеты со скоростью 60 км/с превратилось в плазму, которая, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля Юпитера, достигла полярных участков и, бомбардируя атмосферу планеты, возбудила в её верхних слоях свечение отдельных молекул.

Светящиеся образования (огненные шары) достигали размеров в несколько тысяч км, а высота над высота над лимбом, на которую они поднимались, составляла примерно 3 тысячи км.

Падение фрагментов кометы сопровождалось вспышками излучения в широком спектральном диапазоне, генерацией газовых выбросов и формированием долгоживущих вихрей, изменением радиационных поясов Юпитера и появлением полярных сияний, ослаблением яркости плазменного тора спутника Ио в крайнем ультрафиолетовом диапазоне. Столкновения породили огромные волны, которые пронеслись по Юпитеру со скоростью 450 м/с.

Так как под верхними облаками Юпитера находится высокотемпературный газ, обломки кометы расплавились в относительно верхних частях планеты.

Обломки кометы подняли с «глубин» Юпитера вещества вроде аммиака и цианистого водорода.

В каждом месте падения наиболее крупных кометных осколков ученые обнаружили 100 млн т окиси углерода, 3 млн т сульфида углерода CS2 и 300 тысяч т моносульфида углерода CS, что во много тысяч раз больше нормального содержания этих веществ в атмосфере Юпитера[2].

«Шрамы» от ударов сохранялись в течение многих месяцев. Первое же «тёмное пятно» («шрам») имело размер 6000 км, что сравнимо с радиусом Земли. Пятно, которое образовалась от взрыва ядра А, имело диаметр 10 тысяч км, что немногим меньше диаметра Земли.

Эффект ряби

Шрамы от ударов исчезли много лет назад. Но одна группа ученых недавно обнаружила изменение окружающей среды Юпитера из-за столкновения с кометой Шумейкера-Леви. Когда «Галилео» (космический корабль) прибыл, были получены изображения с рябью в главном кольце в 1996-м и 2000-х. Кроме того, все кольцо было наклонено в 1994 году примерно на 2 километра после удара.

Недавнее фото Юпитера

В 2011 году, почти через два десятилетия после удара, космический аппарат New Horizons, связанный с Плутоном, все еще обнаруживал нарушения в кольце, согласно статье в журнале Science. Исходя из наблюдений Европейской космической обсерватории Гершеля, вода от воздействия кометы находилась в атмосфере Юпитера даже в 2013 году.

Параметры перед столкновением[править | править код]

В начале 1994 года комета имела следующие параметры орбиты: перигелий 5,381 а. е.; эксцентриситет 0,216; наклонение орбиты к эклиптике 6° 00′; аргумент перицентра 354° 53′; долгота восходящего узла 220° 32′; средняя аномалия 242,7°; сидерический период 18,0 лет. Абсолютная звёздная величина кометы 6m[источник не указан 2117 дней

].

До столкновения комета вращалась вокруг Юпитера (в отличие от большинства комет, вращающихся вокруг Солнца) по орбите с крайне высоким эксцентриситетом (0,998 на 1993 год), с апоцентром около 0,33 а.е. (50 млн км). Компьютерное моделирование показало, что комета, возможно, находилась на орбите Юпитера около 20 лет, однако достоверность этого вывода находится под вопросом[3].

Изменения в политике

Политические эффекты также проявились в течение десятилетий после обнаружения кометы. Например, политики пытались выяснить, сколько больших внеземных объектов остаются незаметными у Земли. Конгресс поручил НАСА найти по меньшей мере 90 % астероидов около планеты диаметром 0,62 мили (1 километр). По состоянию на 2011 год НАСА обнаружило более 90 % крупнейших астероидов, сообщает агентство. Исследование, проведенное с использованием широкополосного инфракрасного зонда, позволило предположить, что возле нашей планеты меньше скрывающихся астероидов, чем считалось ранее. Однако большинство астероидов среднего размера еще предстоит обнаружить.

Приливные разрушения небесных тел

Как происходит разрушение небесных тел при приливном воздействии со стороны массивных небесных объектов, таких, как например, планеты?

Современная теория дает следующее выражение для силы давления внутри однородного макроскопического тела в результате приливного взаимодействия со стороны массивной планеты:

F
(
t
) =
GM
пρк
r
к2
R
-3 ,
(1)

где
M
п – масса планеты, ρк и
r
к – плотность и радиус кометы соответственно,
R
– расстояние до центра планеты,
G
– гравитационная постоянная.

Такая зависимость от размера подвергающегося разрушению тела в случае его движения по замкнутой орбите не может вызвать гравитационный развал на значительное количество осколков. Действительно, если комета распалась на два примерно равных осколка, давление за счет гравитационного воздействия уменьшится в четыре раза и дальнейшего распада ядра кометы не произойдет.

Рис. 4. Зависимость масс m

фрагментов кометы от расстояния
r
вдоль цепочки кратеров. Кривые
1-9
относятся к различным цепям кратеров:
а
– Каллисто,
б
– Ганимед

Сценарий разрушения зависит от соотношения между скоростями механического F

м и приливного
F
t разрушений. Если скорость механического разрушения
F
м значительно больше, чем приливного
F
t , то комета будет разрушаться непрерывно на большое количество мелких частиц. Именно такой случай легко реализуется для ядра кометы с однородным химическим составом.

Шведский ученый В. Вейбулл в 1939 году развил теорию разрушения неоднородного тела, содержащего некоторое количество активных ядер, подвергающихся наиболее быстрому разрушению. Если n

– концентрация таких ядер, то число возникающих в результате разрушения фрагментов
N

N
=
nr
к3 .
(2)

Теория приводит к следующей зависимости числа фрагментов от радиуса кометы
r
к и расстояния до планеты
R
:

N
~
r
к2m+3
R
-3m ,
(3)

где
m
– константа, зависящая от природы вещества, из которого состоит комета. Для большинства хорошо известных веществ 3≤
m
≤52. Наиболее типичное значение 6≤
m
≤9. Например, для льда из воды
m
=8,4. Как видно из формулы (3), зависимость как от радиуса кометы
r
к , так и от кратчайшего расстояния до планеты (в периастре)
R
довольно резкая. Если такой механизм действует, то это означает, что комета, подобная комете Шумейкеров-Леви 9, но имеющая диаметр всего вдвое больше, чем у этой кометы, развалилась бы под действием приливной силы со стороны Юпитера не на 21 осколок, а на миллионы фрагментов.

Рис. 5. Размеры R

цепочки кратеров в зависимости от расстояния
r
вдоль нее в предположении падения на Каллисто точно такой же кометы, как комета Шумейкеров-Леви 9

Все эти соображения привели ученых к выводу, что, скорее всего, комета Шумейкеров-Леви 9 состояла из 21 гравитационно связанных малых объектов, называемых кометозималями, и ее распад произошел в результате приливного воздействия Юпитера, когда комета находилась в периастре. Это расстояние, которое иногда называют радиусом Роша R

R , оказывается различным для комет с разной плотностью:

R
R = 1,51(
M
п/ ρк)1/3 = 2,45
R
п(ρп /ρк)1/3 ,
(4)

где ρп и
R
п – плотность и радиус планеты соответственно.

Кометы – ключ к решению проблемы солнечных нейтрино

Одна из загадок современной астрономии связана с проблемой потока нейтрино от Солнца. Значения потоков солнечных нейтрино, зарегистрированных в различных экспериментах, оказываются в 2-4 раза ниже того значения, которое вычисляется в рамках стандартной модели Солнца. Хорошо известно, что нейтрино образуются в результате протекания термоядерных реакций в центре СолнцеСолнца, где газ высокой плотности находится при высокой температуре. Но откуда ученые знают физические свойства и химический состав солнечных недр? Стандартная модель Солнца предполагает, что химический состав солнечных недр такой же, как и состав солнечных поверхностных слоев. А последние хорошо изучены астрономами в результате наблюдений солнечного излучения и особенно его спектра.

Недавно английский астроном М. Бейли (Обсерватория Арма, Северная Ирландия) обратил внимание на то, что поверхность Солнца могла подвергаться усиленной бомбардировке астероидами и кометами, особенно на раннем этапе эволюции Солнца. Это, в свою очередь, могло привести к обогащению поверхностных слоев Солнца тяжелыми элементами по сравнению с его недрами. Известно, что даже малые примеси тяжелых элементов существенно влияют на протекание термоядерных реакций и на темп эволюционного развития Солнца. Если бы оказалось, что в центре Солнца тяжелых элементов значительно меньше, чем на его поверхности, то это сильно повлияло бы на темп протекания ядерных реакций, замедлив их, и количество генерируемых нейтрино действительно оказалось бы меньше, чем это требуется в соответствии со стандартной моделью Солнца. Таким образом, факт падения комет и астероидов на поверхность Солнца, подобно падению кометы Шумейкеров-Леви 9 на Юпитер, дает возможное решение проблемы солнечных нейтрино.

Рис. 6. Распределение в разные моменты времени траекторий испаряющихся кометных облаков внутри протопланетного диска, рассчитанные по изменениям смещений компонентов линий вследствие эффекта Доплера

Кометы

Любое светящиеся тело люди с давних времен называли звездой, а те, за которыми тянулись хвосты, – кометами. Позже астрономы выявили, что кометы – это огромные твердые тела, представляющие крупные ледяные обломки вперемешку с пылью, камнями. Они прилетают из далекого космоса и могут или пролетать мимо, или вращаться вокруг Солнца, периодически показываясь на нашем небе. Известно, что такие кометы движутся по эллиптическим орбитам самого разного размера: некоторые возвращаются раз в двадцать лет, а какие-то появляются раз в сотни лет.

Особенности и факты

Открытие данной кометы произошло в 1993 году. Уже тогда она была раздроблена на более двадцати осколков, которые вращались вокруг Юпитера по двухгодичной орбите. Последующие наблюдения продемонстрировали, что Леви – это единственная комета в те года, которая в 1992 подошла достаточно близко к Юпитеру, после чего ее раздробили приливные силы по причине мощной силы тяжести. Ученые говорят о том, что она вращалась на орбите планеты свыше 10 лет до полной погибели.

Впервые в истории был задействован аппарат НАСА, при помощи которого ученые наблюдали столкновение двух тел в Солнечной системе. Важно отметить, что разрушение кометы Шумейкеров на огромное количество осколков – это большая редкость. По данной причине наблюдение за этим явлением было необычным. Редкое открытие, имеющее большое значение, заключалось в том, что некоторые из элементов врезались в планету Юпитер.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: