Космические кометы: опасность или вынужденное соседство
Окружающее нас космическое пространство постоянно находится в движении. Следом за движением галактических объектов, таких как галактики и скопления звезд, по четко определенной траектории двигаются и другие космические объекты, среди которых астроиды и кометы. За некоторыми из них человек наблюдает уже не одну тысячу лет. Вместе с постоянными объектами на нашем небосклоне, Луной и планетами, наш небосвод часто посещают кометы. Со времен своего появления человечество не раз могло наблюдать кометы, приписывая этим небесным телам самые разнообразные толкования и объяснения. Ученые долгое время не могли дать четких объяснений, наблюдая астрофизические явления, которые сопровождают полет столь стремительного и яркого небесного тела.
Характеристика комет и их отличие друг от друга
Несмотря на то, что кометы — явление для космоса достаточно распространенное, видеть летящую комету повезло далеко не всем. Все дело в том, что по космическим меркам полет этого космического тела — явление часто. Если сравнивать период обращения подобного тела, ориентируясь на земное время – это довольно большой промежуток времени.
Кометы – это небольшие по размерам небесные тела, двигающиеся в космическом пространстве по направлению к главной звезде солнечной системы, нашему Солнцу. Описания наблюдаемых с Земли полетов подобных объектов наводят на мысль, что все они являются частью солнечной системы, некогда участвующие в ее формировании. Другими словами, каждая комета – это остатки космического материала, используемого при образовании планет. Практически все известные кометы на сегодняшний день входят в состав нашей звездной системы. Аналогично планетам эти объекты подчиняются тем же законам физики. Однако их движение в космосе имеет свои отличия и особенности.
Основное отличие комет от других космических объектов заключается в форме их орбит. Если планеты двигаются в правильном направлении, по круговым орбитам и лежат в одной плоскости, то комета несется в пространстве совершенно иначе. Эта яркая звезда, внезапно появившаяся на небосклоне, может двигаться в правильном или в обратном направлении, по эксцентрической (вытянутой) орбите. Такое движение влияет на скорость кометы, которая является самой высокой среди показателей всех известных планет и космических объектов нашей Солнечной системы, уступая только нашему главному светилу.
Скорость движения кометы Галлея при прохождении рядом с Землей составляет 70 км/с.
Не совпадает и плоскость орбиты кометы с эклиптической плоскостью нашей системы. Каждая небесная гостья имеет свою орбиту и соответственно свой период обращения. Именно этот факт и лежит в основе классификации комет по периоду обращения. Существует два вида комет:
- короткопериодические с периодом обращения от двух, пяти лет до пары сотен лет;
- долгопериодические кометы, совершающие оборот по орбите с периодом от двух, трех сотен лет до миллиона лет.
К первым относятся небесные тела, которые достаточно быстро двигаются по своей орбите. Среди астрономов принято обозначать такие кометы префиксами Р/. В среднем период обращения короткопериодических комет составляет менее 200 лет. Это самый распространенный вид комет, встречаемый в нашем околоземном пространстве и пролетающий в поле зрения наших телескопов. Самая известная комета Галлея совершает свой бег вокруг Солнца за 76 лет. Другие кометы гораздо реже посещают нашу солнечную систему, и мы редко когда становимся свидетелями их появления. Их период обращения составляет сотни, тысячи и миллионы лет. Долгопериодические кометы обозначаются в астрономии префиксом С/.
Считается, что короткопериодические кометы стали заложницами силы притяжения крупных планет солнечной системы, сумевших вырвать этих небесных гостей из крепких объятий дальнего космоса в районе пояса Койпера. Долгопериодические кометы — это более крупные небесные тела, прилетающие к нам из дальних уголков облака Оорта. Именно эта область космоса является родиной всех комет, которые регулярно наведываются с визитом к своей звезде. Через миллионы лет с каждым последующим визитом в солнечную систему размеры долгопериодических комет уменьшаются. В результате такая комета может перейти в разряд короткопериодических, сократив срок своей космической жизни.
За время наблюдений за космосом зафиксированы все известные до сегодняшнего дня кометы. Рассчитаны траектории этих небесных тел, время их очередного появления в пределах солнечной системы и установлены приблизительные размеры. Одно из них даже продемонстрировало нам свою гибель.
Падение в июле 1994 году короткопериодической кометы Шумейкера-Леви 9 на Юпитер стало ярчайшим событием в истории астрономических наблюдений за околоземным пространством. Комета вблизи Юпитера раскололась на фрагменты. Самый крупный из них имел размеры более двух километров. Падение небесной гостьи на Юпитер продолжалось в течение недели, с 17 по 22 июля 1994 года.
Теоретически возможно столкновение Земли с кометой, однако из того числа небесных тел, которые нам известны на сегодняшний день, ни одно из них во время своего путешествия не пересекается с траекторией полета нашей планеты. Сохраняется угроза появления на пути нашей Земли долгопериодической кометы, которая еще вне зоны досягаемости средств обнаружения. В такой ситуации столкновение Земли с кометой может обернуться катастрофой глобального масштаба.
Всего известно более 400 короткопериодических комет, которые регулярно посещают нас. Большое количество долгопериодических комет прилетает к нам из дальнего, открытого космоса, рождаясь в 20–100 тыс. а.е. от нашей звезды. Только в XX веке таких небесных тел зафиксировано более 200. Наблюдать такие удаленные космические объекты в телескоп было практически невозможно. Благодаря телескопу Хаббл появились снимки уголков космоса, на которых удалось обнаружить полет долгопериодической кометы. Этот далекий объект выглядит, как туманность, украшенная хвостом длиной в миллионы километров.
Состав кометы, ее строение и главные особенности
Главная часть этого небесного тела — ядро кометы. Именно в ядре сосредоточена основная масса кометы, которая варьируется от несколько сотен тысяч тонн до миллиона. По своему составу небесные красавицы — ледяные кометы, поэтому при близком рассмотрении являются грязными ледяными комками больших размеров. По своему составу ледяная комета представляет собой конгломерат твердых фрагментов различных размеров, скрепленных космическим льдом. Как правило, лед ядра кометы — это водяной лед с примесью аммиака и углекислоты. Твердые фрагменты состоят из метеорного вещества и могут иметь размеры, сравнимые с частицами пыли или, наоборот, иметь размеры в несколько километров.
В научном мире принято считать, что кометы являются космическими доставщиками воды и органических соединений в открытом космосе. Изучая спектр ядра небесной путешественницы и газовый состав ее хвоста, стала понятна ледяная природа этих комических объектов.
Интересны процессы, которые сопровождают полет кометы в космическом пространстве. Большую часть своего пути, находясь на огромном расстоянии от звезды нашей солнечной системы, эти небесные странницы не видны. Сильно вытянутые эллиптические орбиты способствуют этому. По мере приближения к Солнцу комета нагревается, в результате чего запускается процесс сублимации космического льда, составляющего основу ядра кометы. Говоря понятным языком, ледяная основа кометного ядра, минуя этап плавления, начинает активно испаряться. Вместо пыли и льда под воздействием солнечного ветра молекулы воды разрушаются и образуют вокруг ядра кометы кому. Это своеобразная корона небесной путешественницы, зона, состоящая из молекул водорода. Кома может иметь огромные размеры, растянувшись на сотни тысяч, миллионы километров.
По мере того как космический объект приближается к Солнцу, скорость кометы стремительно растет, начинают действовать не только центробежные силы и гравитация. Под воздействием притяжения Солнца и негравитационных процессов испаряющиеся частицы кометного вещества образуют хвост кометы. Чем ближе объект к Солнцу, тем интенсивнее, больше и ярче хвост кометы, состоящий из разреженной плазмы. Эта часть кометы наиболее заметна и видимая с Земли считается у астрономов одним из самых ярких астрофизических явлений.
Пролетая достаточно близко от Земли, комета позволяет детально рассмотреть всю ее структуру. За головой небесного тела обязательно тянется шлейф, состоящий из пыли, газа и метеорного вещества, которое чаще всего и попадает в дальнейшем на нашу планету в виде метеоров.
История комет, полет которых наблюдался с Земли
Рядом с нашей планетой постоянно пролетают различные космические объекты, озаряя своим присутствием небосвод. Своим появлением кометы часто вызывали у людей необоснованный страх и ужас. Древние оракулы и звездочеты связывали появление кометы с началом опасных жизненных периодов, с наступлением катаклизмов планетарного масштаба. Несмотря на то, что хвост кометы составляет всего миллионную часть массы небесного тела – это наиболее яркая часть космического объекта, дающая 0,99% света в видимом спектре.
Первой кометой, которую сумели обнаружить в телескоп, стала Большая комета 1680 года, более известная как комета Ньютона. Благодаря появлению этого объекта ученому удалось получить подтверждения своих теорий относительно законов Кеплера.
За время наблюдений за небесной сферой человечеству удалось создать список наиболее частых космических гостей, регулярно посещающих нашу солнечную систему. В этом списке на первом месте определенно стоит комета Галлея – знаменитость, которая озарила нас своим присутствием уже в тридцатый раз. Это небесное тело наблюдал еще Аристотель. Ближайшая комета получила свое название благодаря стараниям астронома Галлея в 1682 году, рассчитавшего ее орбиту и следующее появление на небе. Наша спутница с регулярностью 75-76 лет пролетает в зоне нашей видимости. Характерной особенностью нашей гостьи является то, что, несмотря на яркий след в ночном небе, ядро кометы имеет практически темную поверхность, напоминая собой обычный кусок каменного угля.
На втором месте по популярности и знаменитости находится комета Энке. Это небесное тело имеет один из самых коротких периодов обращения, который равняется 3,29 земных года. Благодаря этой гостье мы можем регулярно наблюдать на ночном небе метеорный поток Тауриды.
Другие наиболее знаменитые последние кометы, осчастливившие нас своим появлением, имеют также громадные периоды обращения. В 2011 году была открыта комета Лавджоя, сумевшая пролететь в непосредственной близости от Солнца и при этом остаться целой и невредимой. Эта комета относится к долгопериодическим, с периодом обращения 13 500 лет. С момента своего обнаружения эта небесная гостья будет пребывать в области солнечной системы до 2050 года, после чего на долгие 9000 лет покинет пределы ближнего космоса.
Самым ярким событием начала нового тысячелетия, в прямом и в переносном смысле, стала комета Макнота, открытая в 2006 году. Это небесное светило можно было наблюдать даже невооруженным глазом. Следующее посещение нашей солнечной системы этой яркой красавицей намечено через 90 тыс. лет.
Следующая комета, которая может посетить наш небосвод в ближайшее время, вероятно будет 185P/Петрю. Ее станет заметно, начиная с 27 января 2020 года. На ночном небе это светило будет соответствовать яркости 11 звездной величины.
Источник
Исследование комет
Изучите историю исследования комет: миссии, запуск космических аппаратов, фото комет Хаббла, знаменательные даты, изучение кометы Галлея, полет и спуск Розетта.
Исследователи мечтали изучить эти объекты, поэтому детально рассматривали снимки кометы Галлея, добытые в 1986 году. В 2001 году аппарат Deep Space 1 пролетел мимо объекта Борелли и запечатлел его ядро с длиною в 8 км.
В 2004 году миссия Stardust успешно промчалась на удаленности в 236 км мимо кометы Вильда-2, добывая частички и межзвездную пыль. Фото демонстрируют пылевые струи и прочную текстурированную поверхность. Анализ образцов показывает, что кометы способны быть намного сложнее, чем думали ранее. Были найдены минералы, участвующие в формировании возле Солнца и прочих звезд.
Проект Deep Impact состоял из нескольких космических аппаратов и ударника. В 2005 году его направили к ядру кометы Темпель-1. Это привело к выбросу мелких осколков и помогло вычислить состав и траекторию полета.
Миссия EPOXI состояла из двух проектов: изучение комет Хартли-2 в 2010 году и поиск земных планет вокруг других звезд.
12 ноября 2014 года отметилась еще одна примечательная миссия в истории освоения космоса. После 10 лет полета аппарат Розетта ЕКА добрался к комете 67Р/Чурюмова-Герасименко и спустил Филы на поверхность. Это самое грандиозное событие исследования комет.
Посадка Филы от аппарата Розетта ЕКА на поверхность кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко. Это первые два снимка с камеры CIVA. На переднем плане видна часть посадочного модуля
В этом же году телескопу Хаббл удалось запечатлеть на фото комету C/2013 A1, когда она приблизилась к Красной планете на максимально близкую дистанцию.
Небольшие тела вроде астероидов или комет выступают «капсулами времени», вмещающими сведения об истории нашей системы. Миссии наподобие Розетты способствуют продвижению изучения этого вопроса, так как предлагают рассмотреть добытые образцы. НАСА рассчитывает создавать больше роботизированных проектов по исследованию таких объектов с близкого расстояния.
Кометы и астероиды – осколки, оставшиеся после формирования планет и спутников в Солнечной системе. Эти крошечные небесные тела совершают вращение вокруг Солнца и находятся на территории пояса Койпера и облака Оорта. Большая часть астероидов пребывает между Марсом и Юпитером. Иногда гравитационные колебания приводят к тому, что они выталкиваются из привычного места и приближаются к нам. Околоземным объектом (ОЗО) называют все скалы, расположенные в черте 50 млн. км от нас.
Наличие кратерных шрамов на планетах и спутниках говорит о том, что древние объекты часто поддавались атакам. В первые миллиарды лет существования столкновения раскалили земную поверхность, что подготовило почву к появлению достаточного количества воды и молекул на базе углерода. Жизнь появилась примерно 3.8 млрд. лет назад.
Наблюдая за ОЗО, можно узнать подробности состава. Дальнейшие обзоры позволят разобраться в точных компонентах строительных жизненных блоков. Особенно интересными выступают близкие к нашей планете объекты, так как они позволяют разобраться в истоках жизни на родной планете.
Уже сейчас готовят новые миссии по исследованию планет. В 2018 году планируют отправить японский аппарат Хаябуса-2 к астероиду 1999JU3 за образцами, который сможет доставить их в 2020 году. К Бену и 1999 RQ36 в 2016 году послали OSIRIS-Rex. В 2019 году он должен взять образцы и прибыть с ними в 2023-м. Главная цель миссий – найти источник органических материалов и воды.
Хаябуса-2 и OSIRIS-Rex помогут НАСА выбрать цель для первой миссии захвата и транспортировки астероида. Задачу готовят к 2020-м гг. и разрабатывают технологии, позволяющие доставить людей на Марс. Для этого собираются запустить роботизированный корабль для стыковки с ОЗО. Сейчас в агентстве думают, что можно воздействовать на осколок с диаметром в 5-10 м надувным механизмом (2-5 м) при помощи роботизированной руки. Далее аппарат использует свою силу, чтобы изменить траекторию объекта.
Можно также оттащить астероид на лунную базу и заняться его дальнейшим изучением в лаборатории. В образцах есть шансы отыскать межзвездные частички. Остается лишь ждать. Ниже представлены используемые для исследования комет космические корабли и знаменательные даты.
Источник