Урок по астрономии: Строение и состав комет

  

Комета имеет маленькое ядро, которое является единственной ее твердой частью. Несмотря на техническое развитие, ядро кометы и по сей день телескопическим наблюдениям недоступно, так как светящаяся материя, непрерывно истекающая из ядра, не позволяет увидеть «сердце» кометы. С помощью больших увеличений сегодня можно только наблюдать более глубокие светящиеся слои газопылевой оболочки. Центральное сгущение, видимое в атмосфере кометы визуально или на фотографиях, называется фотометрическим ядром, в центре которого и находится собственно ядро кометы. Однако, как покачал советский астроном Д.

О. Мохнач, центр масс может не совпадать с наиболее яркой областью фотометрического ядра. Это явление носит название эффекта Мохнача. Ядро — основная часть кометы.

Во времена Лапласа бытовало мнение, что ядро кометы — твердое тело, состоящее из легко испаряющихся веществ (лед или снег), быстро превращающихся в газ под воздействием солнечного тепла. Такое предположение стало классической моделью кометного ядра, которая в последнее время значительно дополнилась. Признанной считается модель ядра, разработанная Уиплом: это конгломерат из тугоплавких каменистых частиц и замороженных летучих компонентов (метана, углекислого газа, воды и др.). В таком ядре ледяные слои из замороженных газов чередуются с пылевыми слоями, при прогревании газы испаряются, увлекая за собой облака пыли и образуя, таким образом, пылевые хвосты комет. Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в атмосфере кометы во время приближения ее к Солнцу.

Туманная атмосфера, окружающая фотометрическое ядро, называется комой. Кома вместе с ядром составляют голову кометы. По мере приближения кометы к Солнцу в результате прогревания ядра происходит плавление и сублимация льда. Разлагающиеся молекулы воды образуют огромное облако атомного водорода и меньшее облако — гидроксила — вокруг ядра кометы. Ледяная оболочка, окружающая ядро, постепенно истончается, становится все более рыхлой, покрываясь все более пористым слоем пыли толщиной в несколько сантиметров, который изолирует более глубокие слои льда, отчего температура сердцевины ядра остается крайне низкой (около -150°С). Частицы пыли постепенно отрываются от поверхности и сносятся потоком газа, выделяющегося при сублимации льда на границе пористого слоя пыли и загрязненного льда.

Вдали от Солнца голова кометы выглядит симметричной, но по мере приближения к нему она постепенно становится овальной, затем удлиняется еще сильнее и в противоположной от Солнца стороне из нее развивается хвост, состоящий из нейтрального газа и пыли. Эллиптическое, ярко светящееся облако достигает в диаметре до 100 тыс. км. У большинства комет кома состоит из трех основных частей, заметно отличающихся своими физическими параметрами: - внутренняя область, прилегающая к ядру, - молекулярная, химическая и фотохимическая кома; - видимая кома, или кома радикалов; - ультрафиолетовая, или атомная кома. На расстоянии в 1 а.

е. от Солнца средний диаметр внутренней комы D1 ~ 104 км. видимой D2 = 10' - 106 км и ультрафиолетовой D 3

107 км. Во внутренней коме происходят наиболее интенсивные физико-химические процессы: химические реакции, диссоциация и ионизация нейтральных молекул. В видимой коме, состоящей в основном из радикалов (химически активных молекул CN, ОН, NH2 и др.), процесс возбуждения этих молекул под действием солнечной радиации продолжается, но уже менее интенсивно, чем во внутренней коме. Кометная атмосфера в свою очередь делится (по Л.

М. Шульману) на пристеночный слой, где происходит испарение и конденсация частиц на ледяной поверхности; околоядерную область, где происходит газодинамическое движение вещества, переходную область и область свободно-молекулярного разлета кометных частиц в межпланетное пространство. По приближении к Солнцу у комет возникает плазменный или пылевой хвосты.

Плазменный хвост составляет голубоватый поток заряженных частиц, направленный почти по прямой от Солнца, пылевой - желтоватого цвета, состоит из мельчайших частиц пыли, отбрасываемых от кометы солнечным ветром, более крупные частицы пыли (диаметром больше 1 мкм) сильнее притягиваются гравитационным и полем Солнца, поэтому они остаются на траектории кометы и двигаются по орбите вокруг Солнца, образуя шлейф кометы. Пылевой хвост изогнут так, что его вогнутая сторона обращена в сторону предыдущих положений кометы, что указывает на некоторое влияние гравитационного поля Солнца. Пылевидные частицы комет, вкрапленные в их ледяную массу, состоят из железа, силикатов магния, сульфидов и соединений углерода. Анализ пылевых частиц показал наличие силикатов (в инфракрасной области), диаметр которых оставляет от 1 до 10 мкм. Согласно Уиплу, у комет, совершивших небольшое число прохождений через перигелий (называемые «молодыми» кометами), поверхностная защитная корка еще не успела образоваться, и поверхность ядра покрыта льдами, поэтому газовыделение протекает интенсивно путем прямого испарения.

В спектре такой кометы преобладает отраженной солнечный свет, что позволяет спектрально отличать «старые» кометы от «молодых». Обычно «молодыми» называются кометы, имеющие большие полуоси орбит, так как они, вероятнее всего, впервые проникают во внутренние области Солнечной системы. «Старые» кометы — это кометы с коротким периодом обращения вокруг Солнца, многократно проходившие свой перигелий. У «старых» комет из-за периодических возвращений к Солнцу поверхностный лед подтаивает, «загрязняется», отчего на поверхности образуется тугоплавкий экран, который хорошо защищает находящийся под ним лед от воздействия солнечного света. По мере приближения кометы к Солнцу диаметр видимой головы день ото дня растет и достигает максимальных размеров между орбитами Земли и Марса.

Кроме того, головы комет при движении по орбите принимают разнообразные формы: вдали от Солнца они круглые, а по мере приближения к Солнцу, под воздействием солнечного давления, принимают вид параболы или цепной линии. С. В.

Орлов предложил пять типов кометных голов, учитывающих их форму и внутреннюю структуру: 1. Тип Е — кометы с яркими комами, имеющие со стороны Солнца светящиеся параболические оболочки, фокус которых лежит в ядре кометы. 2.

Тип С - кометы, головы которых в четыре раза слабее голов типа Е и но внешнему виду напоминают луковицу. 3. Тип N - кометы без комы и оболочки. 4. Тип Q — кометы, имеющие аномальный хвост, выступающий в сторону Солнца. 5. Тип Н — кометы, в голове которых генерируются равномерно расширяющиеся кольца — галосы с центром в ядре. Хвосты комет, как уже говорилось, почти всегда направлены в противоположную от Солнца сторону. Ф. А. Бредихин на основе разработок Ф. Бесселя вывел более совершенную механическую теорию кометных хвостов и предложил разбить их на три обособленные группы, в зависимости от величины отталкивающего ускорения. Иногда в кометах наблюдаются необычные лучи, выходящие под различными углами из ядра и образующие в совокупности лучистый хвост; галосы, представляющие собой систему расширяющихся концентрических колец; сжимающиеся оболочки, то есть появление нескольких оболочек, постоянно двигающихся к ядру; облачные образования; омегообразные изгибы хвостов, появляющиеся при неоднородностях солнечного ветра, и др. В головах комет наблюдаются нестандартные вспышки яркости, связанные с усилением коротковолновой радиации и корпускулярных потоков; разделение ядер на вторичные фрагменты.

Краткий пересказ
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: