Путешествие в космос - Беседы о кометах

Хвост кометы

Хвост кометы, в сущности, является ее главным определяющим признаком, так сказать, ее символом. Еще в древние времена в Китае был известен тот факт, что хвост кометы направлен в противоположную от Солнца сторону. В записях, относящихся к 837 году, это описано так: «При появлении кометы на рассвете ее хвост направлен на Запад, при ее появлении вечером хвост направлен на Восток». Между прочим, речь здесь идет о наблюдении кометы, Галлея. В 1540 году австриец Апиан на основании собственных наблюдений сделал заключение такого же рода, указав, что хвост кометы направлен в диаметрально противоположную сторону от Солнца. Таким образом, при приближении крупной кометы к Солнцу впереди располагается, голова кометы, а хвост тянется сзади. При прохождении перигелия хвост кометы делает как бы круговое движение и меняет свое направление, так что при удалении кометы от Солнца движение кометы выглядит довольно странным: впереди, по ходу ее движения, располагается хвост, а голова с ядром и комой движутся вслед за ним (рис. 29).

Существуют две основные разновидности кометных хвостов: узкий прямой хвост, направленный в прямо противоположную от Солнца сторону, и широкий, веерообразный хвост, изогнутый в своей начальной части. Первая разновидность называется хвостом I типа, он состоит иа газообразного вещества; вторая — хвостом II типа, он состоит из мельчайших пылевидных частиц.

Эта классификация кометных хвостов была введена русским ученым Ф. А. Вредихиным в 1903 году. Как он считал, газы и твердые частицы, выделившиеся из ядра кометы, под влиянием давления солнечного света (лучистое давление) уносятся в противоположную от Солнца сторону. Эта сила направлена в сторону, противоположную направлению силы притяжения Солнца, то есть оказывает противодействие последней.

^{Рис. 29. Изменение направления хвоста кометы по мере ее движения (указано стрелками) по орбите}

Поскольку и сила лучистого давления, и сила гравитационного притяжения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца, то отношение этих сил не зависит от этого расстояния.*С другой стороны, сила притяжения пропорциональна массе частицы, а сила лучистого давления-площади сечения частицы и, следовательно, сила притяжения пропорциональна кубу радиуса частицы, тогда как сила лучистого давления — только квадрату радиуса. Значит, чем меньше частицы, тем большую роль для них играет давление света по сравнению с гравитационным притяжением Солнца, тем легче они выметаются в противоположную от Солнца сторону.

Выбрасываемые из головы кометы мелкие твердые частицы, подвергаемые наибольшему воздействию давления света, выметаются далеко от ядра, более же крупные частицы задерживаются силой гравитации Солнца и рассеиваются, образуя полосу из частиц в плоскости орбиты кометы. Пылевые частицы различной величины, выбрасываемые в. один и тот же момент времени, располагаются вдоль различных кривых, называемых синхронами (то есть кривыми одновременного выброса). Частицы же, имеющие одинаковую массу и последовательно выбрасываемые из ядра в течение какого-то времени, располагаются вдоль кривой, называемой синдинамой (то есть кривой одинаковой силы). Полагают, что хвост П типа у комет формируется на основе синдинам.

Для хвостов II типа характерны желтый и красный цвета (с большей длиной волны). В хвостах I типа просматриваются облачные образования голубого цвета, удобного для фотографирования, однако эти образования очень нестационарны. Они с большой скоростью покидают голову кометы, уходя далеко в хвост. Сравнение двух снимков, сделанных с интервалом в несколько десятков минут, указывает на то, что скорость облачных образований может иногда превышать 200 километров в секунду.

Исследование хвоста кометы с помощью спектрографа позволяет получить представ-, ление о составе и состоянии содержащегося там вещества, однако, поскольку хвост является слабо светящейся частью кометы, обладающей, к тому же, большими размерами, фотографирование его спектра довольно затруднительно.

Спектр излучения хвоста II типа сплошной, подобно солнечному, поскольку твердые частицы светят отраженным светом Солнца. В спектре же хвоста I типа наблюдаются яркие эмиссионные полосы, свидетельствующие о газообразном состоянии находящегося там вещества. Мы уже упоминали о том, что кома также состоит из газообразного вещества, однако молекулярный состав хвоста отличается от состава комы. Видимый нами хвост кометы обусловлен излучением ионов окиси углерода (С0+), которые дают яркие эмиссионные полосы в области спектра от зеленого до фиолетового цветов. Их обычно обнаруживают первыми в спектре хвоста кометы, за что они получили название «хвостовых полос». Кроме того, в спектрах кометных хвостов наблюдаются полосы ионов азота (N2+), гидроксила (ОН+), двуокиси углерода (СО2+) и другие. В последнее время обнаружены и полосы ионов водяного пара (Н2О+).

При наличии одних только положительно Заряженных ионов в хвосте кометы их взаимное отталкивание не позволило бы хвосту сохранить свою форму. Однако в хвосте имеются и отрицательно заряженные частицы, электроны, и в целом хвост, по-видимому, состоит из электрически нейтрального газа. Газ, в котором существуют отрицательно и положительно заряженные частицы, носит название плазмы. Концентрация ионов и электронов в хвосте благодаря его огромным, размерам незначительна, и поэтому столкновение этих противоположно заряженных частиц, ведущее к их взаимной нейтрализации, происходит редко, и газ может длительное время находиться в плазменном состоянии.

Под действием сильного ультрафиолетового излучения Солнца молекулы газа, образующие кому, распадаются на положительные ионы и отрицательные электроны (это явление носит название фотоионизации) и в таком заряженном виде поступают в хвост кометы.

В 1950 году немецкий ученый Бирман, изучая вопрос о наблюдаемых быстрых движениях сгустков вещества в кометных хвостах I типа, высказал предположение о том, что соответствующее ускорение обусловлено воздействием корпускулярных потоков, идущих от Солнца, на ионы молекул, содержащихся в комете. Корпускулы, испускаемые Солнцем, являются ионами водорода Н+ и электронами, а придают они ускорение ионам окиси углерода (СО+), находящимся в хвосте кометы. Испускаемая Солнцем водородная плазма носит название солнечного ветра, который обладает огромной скоростью, порядка 500 километров в секунду, и распространяется в Солнечной системе до расстояний 50—100 а. е.

Пока комета находится на большом удалении от Солнца, хвост ее не видим, он «возникает» (сначала очень короткий) при приближении кометы к Солнцу на расстояние примерно 3 а. е. Он обычно становится очень большим при вхождении кометы в пределы орбиты Земли. Однако бывает и так, что комета, фактически имеющая длинный хвост, из-за особого ее расположения между Солнцем и Землей видна как комета с коротким хвостом.

Самым длинным хвостом обладала комета 1843 I, его длина составляла около 300 миллионов километров, то есть около 2 а. е.

Угловой размер хвоста у кометы Галлея в 1910 году был 125'; хвост начинался у горизонта на западе и простирался через зенит вплоть до восточной стороны неба. Его фактическая длина составляла 140 миллионов километров, то есть немногим меньше 1 а. е.

^{Рис. 30. Зарисовка хвостов большой кометы, наблюдавшейся в 1744 году}

Удивительное зрелище представляла собой большая комета 1744 года, распустившая над линией горизонта свой широкий веерообразный хвост с шестью лучами. На рис. 30 воспроизводится зарисовка этого явления. Наиболее короткий луч этого кратного хвоста, он первый справа, относится к хвосту I типа. Остальные пять лучей — это хвосты II типа, форма которых соответствует синдинамам — каждый из них образован выбросом частиц определенного размера из ядра кометы.

Форма хвоста определяется распределением частиц вдоль синхрон или синдинам в плоскости орбиты. С поверхности же Земли хвост кометы не обязательно виден таким, каков он есть на самом деле. Например, когда Земля проходит плоскость орбиты кометы, хвост II типа может выглядеть с Земли как узкий луч, направленный в сторону Солнца (так называемый аномальный хвост.— Прим.. ред.).

<<<Назад Страница 64 Далее>>>

WalkInSpace.Ru

Правила:

«Путешествие в космос» © 2024

Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru.

Используются технологии uCoz