Комета

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Кометата Хейл-Боп с видима бяла опашка от прах и синя от газ, снимка от март 1997 г.
Кометата Кохоутек, снимка от 1974 г.

Кометата (на старогръцки: κομήτης - с коса, космат) е малък астрономически обект в Слънчевата система, подобна на астероид, но съставена предимно от лед (въглероден диоксид, метан и вода), прах, скални частици и примеси от различни минерали.

Поради тази причина понякога кометите биват наричани „топки от мръсен сняг“. Когато е достатъчно близо до Слънцето, показва видима кома (тънка, размита, временна атмосфера), а понякога и опашка. Тези явления се дължат на въздействието на слънчевата радиация и слънчевия вятър върху ядрото на кометата.

Кометите се движат като правило по високоексцентрични елиптични орбити, чийто афелий често лежи отвъд орбитата на Плутон. Имат широк спектър на орбитални периоди, вариращи от няколко години до стотици хиляди години. Тези с малък период произхождат от Пояса на Кайпер, или свързания с него разпръснат диск, който се намира отвъд орбитата на Нептун. Тези с по-дълъг период произхождат от облака на Оорт - сферичен облак от ледени тела във външната Слънчева система, където температурите са достатъчно ниски да позволят съществуването на водата, метана и въглеродния диоскид в твърдо агрегатно състояние. Някои комети след многократни преминавания през вътрешната част на Слънчевата система загубват външния си слой от летливи елементи и в някои отношения са неотличими от астероиди.

Редки комети с хиперболични орбити минават веднъж през вътрешната част на Слънчевата система, след което биват изхвърляни в междузвездното пространство.

Кометите са наблюдавани още от древни времена и традиционно се считат за лошо знамение.

Строеж и характеристики[редактиране | edit source]

Кома и опашка[редактиране | edit source]

Диаграма, илюстрираща орбитата на кометите. Когато наближат слънцето, те образуват две видими опашки - прахова и газова.

За кометите се смята, че произхождат от облака на Оорт и че навлизат във вътрешните части на Слънчевата система след гравитационни въздействия на външни обекти, например съседните звезди. Когато дадена комета се приближи достатъчно към Слънцето, нейните външни слоеве започват да се изпаряват под въздействието на неговото лъчение. Потоците от газ и прах формират гигантска по размери атмосфера около ядрото на кометата наречена кома.

Слънчевата радиация и слънчевият вятър пораждат опашката на кометата. Тази опашка винаги сочи в посока обратна на Слънцето. Отделените газове и прах следват отличаващи се траектории, тъй като газовете се влияят силно от слънчевия вятър и биват издухвани директно в посока обратна на Слънцето, за разлика от праха, който в голямата си част остава по орбитата на кометата. Ядрото на кометата рядко е по-голямо от 50 km, но кометата може да бъде с размери сравними с тези на Слънцето. Кометната опашка може да се простира до 1 АЕ.

Комата и опашката могат да бъдат наблюдавани от Земята, когато кометата се приближи към Слънцето и ги освети. Праха също свети заради йонизация. Повечето комети са твърде бледи и могат да бъдат наблюдавани само с телескоп, но в рамките на едно десетилитие има няколко, които да са достатъчно ярки, за да се наблюдават с невъоръжено око.

Ядро[редактиране | edit source]

Ядрото на комета 103P/Хартли

Ядрата на кометите са сред най-слабо отразяващите известни тела в Слънчевата система. Kосмическата сонда „Джото“ разкрива, че ядрото на Халеевата комета отразява само около 4% от светлината, която попада на повърхността ѝ. За сравнение, асфалтът отразява 7% от светлината. Дийп Спейс 1 открива, че ядрото на кометата Борели отразява само 2,4% до 3,0% от светлината.

Размерите на ядрата на кометите са в диапазона от около 100 метра до повече от 40 километра в диаметър. Те са съставени от скални елементи, прах, лед и замразени газове като въглероден оксид, въглероден диоксид, метан и амоняк[1]. Кометите също съдържат различни органични съединения - могат да включват метанол, циановодород, формалдехид, етанол и етан, а може би и по-сложни молекули като дълговерижни въглеводороди и аминокиселини[2][3][4]. Поради малката си маса те не стават сферични под собствената си гравитация, а имат неправилна форма.

Предполага се, че сложните органични съединения, чиито молекули са тежки, са останали на повърхността след като под действието на слънчевата радиация са се изпарили по-леките молекули. Така ядрото на кометата прилича по-скоро на топка от суров петрол или мазут. Ниското албедо на ядрото спомага за изпарението на летливите елементи.

През 1996 г. са открити комети излъчващи рентгенови лъчи[5], вероятно породени от йонизацията на кометната атмосфера и слънчевия вятър.

Орбитални характеристики[редактиране | edit source]

Сравнение на орбитите на кометата Кохоутек (в червено) и Земята (в синьо), показващи високия ексцентрицитет на орбитата на кометата и бързото ѝ движение в близост до Слънцето

Кометите биват класифицирани спрямо орбиталните им периоди на късо - и дългопериодични комети.

Късопериодичните имат орбитални периоди по-малки от 200 години, а дългопериодичните — по-големи. Еднократните комети имат параболични или хиперболични траектории и след определено време напускат Слънчевата система. Късопериодичните комети (като например кометата Енке) вероятно произхождат от пояса на Кайпер, а дългопериодичните от облака на Оорт.

Предложени са множество механизмни, които да обяснят как кометите попадат във вътрешността на Слънчевата система след гравитационни въздействия от други тела като съседни на Слънцето звезди, неизвестни планети и кафяви джуджета (виж Планета X, и Немесис). Поради ниската им маса и елиптичните им орбити, които ги отвеждат близко до газовите гиганти, кометите често биват гравитационно повлияни и то най-вече от масивния Юпитер. Често техните афелии са на еднакво разстояние от Слънцето като орбиталния радиус на някоя от планетите в следствие на орбитални резонанси.

Голям брой комети наблюдавани в миналото са изгубени. Те са били изхвърлени от Слънчевата система при близко преминаване край някой от газовите гиганти, изчерпали са летливите си елементи и нямат наблюдаема кома или опашка, или просто тяхната орбита не е била своевременно установена с достатъчна точност, за да бъдат следени. Понякога някои от новооткритите комети са били открити в миналото, но изгубени стари като например кометата 11P/Tempel-Swift-LINEAR наблюдавана за пръв път през 1869 г., но поради въздействието на Юпитер изгубена след 1908 г., за да бъде намерена пак от системата LINEAR през 2001 г.

Номенклатура[редактиране | edit source]

Конвенцията за имената на кометите се е променяла няколко пъти през последните 2 века. Преди началото на 20 век повечето комети са били известни по името на годината, през която са били открити като понякога са добавяни прилагателни за най-ярките от тях. Например, Исак Нютон във своя труд "Математически принципи на природната философия" описва "Великата комета на 1680 г." Впоследствие са регистрирани още "Голямата септемврийска комета на 1882 г." и "Дневната комета на 1910 г.".

Едмънд Халей показва, че наблюдаваните явления на комети от 1531, 1607 и 1682 г. представляват едно и също тяло, и успешно предсказва неговото явление през 1759 г. Така тази комета става известна под името Халеева комета. След подобни наблюдения, кометите Енке и Биела носят имената на астрономите изчислили техните орбити, а не на откривателите им. Впоследствие кометите започват да се именуват главно на откривателите, но тези които са наблюдавани само веднъж продължават да са известни под името на годината на единственото им наблюдение.

При сегашната конвенция е прието кометата да носи името на нейните първоначални откриватели (не повече от трима на брой). В последните десетилетия множество комети са открити от инструменти и автоматични системи управлявани от големи екипи от астрономи. При такива случаи кометите се именуват на системата или инструмента използван при откритието. Например, кометата IRAS-Araki-Alcock е открита независимо от сателита IRAS и астрономите аматьори Геничи Араки и Джордж Алкок.

В миналото, при повече от една открита комета от даден астроном или екип астрономи се използва пореден номер като например при кометата Шумейкър-Леви. Тази норма обаче е непрактична поради големия брой комети открити през последните години от автоматични системи. Например обсерваторията СОХО по данни от април 2005 е открила над 940 комети.

Преди 1994 г. на кометите са давани предварителни означения включващи годината на откриване и последвани от малка буква отчитаща поредния номер на откриване през съответната година. Например, комета Бенет 1969i е деветата комета открита през 1969 г. След наблюдаване на кометата в перихелий и установянане на нейната орбита с достатъчна точност на кометата е давано официално означение съдържащо годината на преминаване през перихелия следвано от римска цифра сочеща поредния номер на преминаването през съответната година. Така на кометата Бенет 1969i впоследствие е дадено името комета Бенет 1970 II (втората новооткрита комета достигнала перихелий за 1970 г.).

През последните десетилетия нарастващия брой новооткрити комети прави тази процедура тромава и през 1994 г. Международния астрономически съюз одобрява нова система. Според нея кометите се означават с годината на откриване, следвана от латинска буква от A до Y (24, по две за всеки месец от годината) сочеща половината на месеца на откритието и пореден номер. Така четвъртата комета открита през втората половина на февруари 2006 би носила името 2006 D4. Възможно е добавянето на представки поясняващи вида на кометата като P/ за периодична комета, C/ за непериодична комета, X/ за комета с неизвестна орбита, D/ за комета която се е разрушила или е била изгубена и A/ за малка планета погрешно считана за известно време за комета. След второто наблюдение на кометата в перихелий, на периодичната комета бива даден пореден номер на откриването ѝ. Пълното означение на Халеевата комета която е първата открита периодична комета е P/1682 Q1, а означението на кометата Хейл-Боп е C/1995 O1.

История на изследванията на кометите[редактиране | edit source]

Ранни наблюдения[редактиране | edit source]

В предисторическите времена появата на комета се е считала за лош късмет, или дори за атака на небесни същества насочена към земните обитатели. Някои учени определят "падащите звезди" в Гилгамеш, книгата на откровенията и книгата на Енох за явления на комети или болиди.

В първата книга от поредицата Метеорология, Аристотел полага основите на интерпретацията на кометите от европейските цивилизации за следващите близо две хиляди години. Аристотел зачерква идеята, че кометите са планети или обвързани с планетите поради факта, че кометите могат да се появят във всяка една точка на небосвода, докато планетите се движат само в кръга на Зодиака. Той наивно обяснява феномена като запалване на газове в горните слоеве на земната атмосфера като по подобен начин обяснява метеорите и полярното сияние.

Няколко от последвалите класически философи оспорват правилността на твърденията на Аристотел. Луций Аней Сенека във своя труд "Природни въпроси" отбелязва, че кометите се движат с постоянна скорост по небето и не се влияят от ветровете като типични астрономически явления. Той допуска, че е възможно небесни тела различни от познатите тогава пет планети (освен Земята, която не е била считана за такава) да се наблюдават извън кръга на Зодиака. Възгледите на Аристотел обаче се налагат и едва през 16 век е показано, че кометите са явления извън пределите на земната атмосфера.

През 1577 г. ярка комета е видима в продължение на няколко месеца на нощното небе. Датският астроном Тихо Брахе използва данни за позицията на кометата направени от него и други наблюдатели на големи разстояния един от друг, за да покаже, че кометата няма наблюдаем паралакс. Вземайки предвид експерименталната грешка, Тихо Брахе заключава, че кометата би трябвало да се намира на разстояние от Земята поне четири пъти по-голямо от това до Луната.

Орбити на кометите[редактиране | edit source]

Орбита на кометата наблюдавана през 1680 г. описана в труда на Исак Нютон Математически принципи на природната философия.

След като е установено, че кометите със сигурност са небесни тела остава въпросът за изясняването на законите определящи тяхното движение. Йоханес Кеплер през 1609 г. постулира трите закона на орбиталното движение на планетите, но счита, че те са неприложими за кометите, за които той вярва, че се движат по прави линии. Въпреки своите убеждения в хелиоцентричната система на Николай Коперник, Галилео Галилей отхвърля липсата на паралакс при наблюдение на кометите установена от Тихо Брахе и се придържа към аристотеловия възглед за атмосферния произход на явлението.

През 1610 г. Уилям Лоуър първи допуска, че Кеплеровите закони са валидни и за кометите. Неговата идея впоследствие е подкрепена през последвалите десетилетия от астрономи като Пиер Пети, Джовани Борели, Адриан Озут, Робърт Хук и Джовани Доменико Касини, но пък други астрономи включващи Кристиян Хюйгенс и Йоханес Хевелиус я отхвърлят.

Въпросът е разрешен след наблюденията на ярката комета C/1680 V1 открита от Готфрид Кирх на 14 ноември 1680 г. и следена в продължение на няколко месеца. В своя труд "Математически принципи" Исак Нютон доказва, че орбитата на кометата е параболична и се подчинява на законите на гравитацията на орбиталното движение.

През 1705 г. Едмънд Халей прилага метода на Нютон към 24 явления на комети от 1337 до 1698 г. Той забелязва че при кометите от 1531, 1607 и 1682 г. орбиталните параметри са много близки и различията могат да бъдат обяснени от гравитационните въздействия на Юпитер и Сатурн.

Уверен в твърдението си, че тези три явления са на едно и също тяло, Халей предрича, че то ще се появи отново през 1758-1759 г. Годината и точната дата впоследствие е доуточнена от екип френски математици включващ Алексис Клеро, Жозеф Лаланд и Никол-Рейн Лепот с точност от един месец. След като кометата е наблюдавана на предвидената дата и е дадено името Халеева комета (нейното официално означение е 1P/Халей). Халеевата комета ще се наблюдава отново през 2061 г.

Сред късопериодичните комети Халеевата комета е уникална със своята висока яркост, която я прави видима с невъоръжено око. Втората открита периодична комета е кометата на Енке (2P/Енке). Нейната орбита е изчислена от германския математик и физик Йохан Франц Енке през периода 1819-1821 г. Той използва данни за явления на комети от 1786, 1795, 1805 и 1818 г. и заключва, че те са на едно и също тяло, успешно предсказвайки повторното явление на тялото през 1822 г. Към 1900 г. са известни 17 периодични комети, а към януари 2005 г. — 164 включвайки няколко, които са се разрушили или са били изгубени.

Изследвания на физическите характеристики[редактиране | edit source]

Исак Нютон описва кометите като компактни, твърди и дълговечни тела, подобни на планетите, движещи се по ексцентрични орбити. Той счита опашката им за водна пара, отделена от ядрото под въздействието на Слънцето. Интересен възглед на Нютон е неговото убеждение, че кометите са необходими за поддържането на водния баланс на планетите. Според него, водата употребена при развитието на растенията и процесите на разлагане и гниене трябва да бъде възстановена по космичен път. По времето на Нютон се е считало, че растенията нарастват единствено за сметка на водата в почвата и впоследствие се превръщат в суха почва, като по този начин водата бива постоянно изгубвана за сметка на нарастването на почвения обем. В допълнение Нютон счита, че "животоподдържащият дух" във въздуха произхожда от кометите. Друго "приложение" на кометите Нютон вижда в поддържането на Слънцето с прясно гориво.

Точният състав на кометите е разгадан от учените през началото на 18 век. През 1755 г. Емануел Кант посочва, че кометите са съставени от летливи елементи, чието изпарение поражда брилянтния им блясък близо до перихелий. През 1836 г. немският математик Фридрих Вилхелм Бесел след наблюдения на явлението на кометата на Енке през 1835 г. заключва, че потоците от пара могат да упражнят сила, изменяща орбитата на кометата.

През 1866 г. италианския астроном Джовани Скиапарели изчислява орбитата на персеидите и правилно заключва, че те са фрагменти от кометата Суифт-Тътъл. Тази хипотеза е потвърдена след наблюдаването на интензивния метеоритен поток през 1872 г. след като Земята пресича орбитата на кометата Биела. През 1846 г. кометата е наблюдавана да се разделя на две парчета, които са изгубени след 1852 г. Така се поражда теорията, че кометите се състоят от купчина скали, покрити със слой лед.

Към средата на 20 век обаче е установено, че този модел не може да обясни как при наличието на сравнително малко лед може да се поддържа изпарение в продължение на множество преминавания на кометата през перихелий. През 1950 г. Фред Уипъл предлага нова теория за строежа на кометите, според която те са изградени предимно от лед с малки примеси от прах и скали — подобно на "топка от мръсен сняг".

Тази теория намира най-широка подкрепа сред научните среди. Потвърдена е от многобройни космически апарати като мисията на Европейската космическа агенцияДжото“ и мисиите Вега 1 и Вега 2 на СССР които посетиха Халеевата комета през 1986 г., заснемайки ядрото ѝ и струите от изпаряващ се материал. Американския апарат Deep Space 1 посети кометата Борели на 21 септември 2001 г. и регистрира сходен с този на Халеевата комета строеж.

От бъдещите мисии до комети се очаква да разкрият още повече информация за техния строеж и еволюция. Апаратът Стардъст изстрелян през февруари 1999 г. събра частици от атмосферата на кометата 81P/Wild през януари 2004 г. и ще се завърне на Земята през 2006 г. През 2005 г. апаратът Дийп Импакт ще спусне специален модул който ще се сблъска с ядрото на кометата Comet Tempel 1, разкривайки вътрешнотта ѝ. През 2014 г. апаратът Розета на ЕКА ще влезе във орбита около кометата 67P/Чурумов-Герасименко и ще я изследва със спускаем модул.

Неотдавнашни резултати[редактиране | edit source]

Кометата Борели има опашка, макар че е гореща и суха

Продължава дебатът по това колко лед има в една комета. През 2001 г. екипът на НАСА Deep Space 1 получава снимки от повърхността на Кометата Борели с висока разделителна способност. Те съобщават, че се наблюдава опашка, макар че кометата е с гореща и суха повърхност. Предположението, че кометите съдържат вода и други замръзнали вещества води до изявление от страна на Геоложкото дружество на САЩ, в смисъл, че е изненадващ фактът, че от спектъра не личи да има лед на повърхността. Предполага се, че ледът е скрит във вътрешността, като "или повърхността е изсушена от слънчевото греене или повърхността на Борели е покрита с много тъмен материал, подобен на сажди и той прикрива леда".[6]

През юли 2005 г. космическата сонда Deep Impact издълбава кратер на кометата Tempel 1, за да изследва вътрешността. Резултатите показват, че по-голямата част от леда на кометата се намира под повърхността и че тези резервоари с лед захранват опашката, състояща се от изпарена вода с форма на запетая на Tempel 1.[7]

Кометата Wild 2 е суха, има рязък релеф и опашки както от светлата, така и от тъмната страна

Космическият апарат Stardust изстрелян през февруари 1999, събира частици от опашката на кометата Wild 2 през януари 2004, и изпраща образците на Земята в капсула през януари 2006. Клаудия Алекзандър, която работи по моделирането на кометите от години, съобщава за изненадата си от броя на струите, тяхното наличие едновременно на тъмната и светлата страна на кометата, тяхното свойство да избиват големи скални парчета от повърхността на кометата и от факта, че кометата Wild 2 съвсем не е безформена скална купчина.[8]

По-скорошни данни от мисията Stardust показват, че материалът, доставен от опашката на Wild 2 е кристален и произходът му се свързва с огън ("born in fire)."[9][10] Макар кометите да се образуват на външния край на Слънчевата система, счита се, че радиалното смесване на материали по време на ранното формиране на Слънчевата система е пре-разпределило материала в прото-планетарния диск,[11] така че кометите съдържат също кристални зърна, формирани в горещата вътрешна част на Слънчевата система. Това се проявява в спектъра на кометите, както и в образците, доставени от мисиите. Още по-скорошни резултати се характеризират като "кометният прах наподобява материала на астероидите".[12] Тези нови резултати карат учените да преразгледат разбиранията си за природата на кометите и тяхната разлика с астероидите.[13]

Известни комети[редактиране | edit source]

Комети достатъчно ярки за да бъдат наблюдавани с невъоръжено око се появяват средно веднъж на десет години и често добиват обществена известност. Такива комети биват наричани велики комети. В миналото явленията на кометите са предизвиквали повсемерна паника като например преминаването на Земята през опашката на Халеевата комета през 1910 г. Вестниците разпространяват твърдения, че в газовете на опашката се съдържа отровното вещество цианоген. За повечето съвременни наблюдатели, обаче, кометите не са нищо повече от зрелищни небесни явления.

Предсказването на яркостта на дадена комета е трудно поради наличието на множество влияещи фактори като масата и активността на ядрото ѝ, разстоянието до Слънцето и положението на Земята по време на перихелия на кометата. За кометата Кохутек през 1973 г. се е очаквало да бъде ярка, противно на последвалите наблюдения. За сметка на това кометата Уест през 1975 г. надминава значително очакванията за яркост. Следващите две велики комети са кометата Хайкутаке от 1996 г. и кометата Хейл-Боп от 1997 г. Към май 2005 г. няма наблюдавани велики комети в рамките на 21 век.

Странни комети[редактиране | edit source]

  • Перихелият на орбитата на кометата Енке е по-близко до Слънцето от орбитата на Юпитер, докато афелият и е дори по-близко от Меркурий.
  • Кометата 29P/Schwassmann-Wachmann е на почти кръгова орбита между Юпитер и Сатурн.
  • 2060 Хирон първоначално е класифициран като астероид но впоследствие е забелязана бледа кома.
  • Шумейкър-Леви 2 също е смятана на първоначално за астероид.

За някои близкоземни астероиди се смята, че са остатъците от кометни ядра, които са изчерпали своите летливи елементи. Някои комети като например кометата Биела по време на преминаването ѝ през перихелий през 1846 г. са били наблюдавани в процес на разрушение. Кометата се разпада на две части, които са видени отделно за последен път през 1852 г. През 1872 и 1885 г. на датите, на които кометата би трябвало да е видима са регистрирани зрелищни метеоритни потоци. Оттогава насам всяка година през ноември се наблюдава метеорния поток на андромедидите (или още известни като биелиди). [1].

Няколко други комети са били наблюдавани в процес на разрушение близко до перихелий като великата комета Уест и кометата Икея-Секи. Някои комети като Kreutz Sungrazers имат близки орбити и за тях са счита, че са парчета от разрушила се в миналото комета.

Кометата Шумейкър-Леви 9 по време на откриването ѝ през 1993 г. е на орбита около Юпитер, след прихващане от гравитационно поле на планетата при близък подход през 1992 г. Като резултат от близкия подход, приливните сили на Юпитер разрушават кометата на стотици парчета. В период от 6 дни парчетата навлизат в атмосферата на Юпитер и дават възможност на астрономите за първи път да наблюдават сблъсък на две небесни тела в Слънчевата система.

Кометите във фантастиката[редактиране | edit source]

Кометите са популярна тема за авторите на научна фантастика и начнофантастични филми.

Виж също[редактиране | edit source]

Източници[редактиране | edit source]

  1. Greenberg, J. M.. Making a comet nucleus. // Astronomy and Astrophysics 330. 1998. с. 375-380.
  2. Meech, M.. 1997 Apparition of Comet Hale–Bopp: What We Can Learn from Bright Comets. // Planetary Science Research Discoveries, 14 February 1997. Посетен на 2009-04-25.
  3. Stenger, R.. Test boosts notion that comets brought life. // CNN, 6 April 2001. Посетен на 2009-04-25.
  4. Stardust Findings Suggest Comets More Complex Than Thought. // NASA, 14 December 2006. Посетен на 2009-04-25.
  5. First X-Rays from a Comet Discovered
  6. NASA Spacecraft Finds Comet Has Hot, Dry Surface. // JPL, 5 April 2002. Архив на оригинала от 2006-02-07. Посетен на 2006-03-05.
  7. NASA's 'Deep Impact' Team Reports First Evidence of Cometary Ice. // Brown University, 2 February 2006. Посетен на 2007-07-27.
  8. Britt, R. R.. Strange Comet Unlike Anything Known. // Space.com, 17 June 2004. Посетен на 2006-03-05.
  9. Rincon, P.. Comets 'are born of fire and ice' . // BBC News, 14 March 2006. Посетен на 2009-04-27.
  10. Malik, T.. NASA's Stardust Comet Samples Contain Minerals Born in Fire. // Space.com, 13 March 2006. Посетен на 2009-04-27.
  11. van Boekel, R.. The building blocks of planets within the ‘terrestrial’ region of protoplanetary disks. // Nature 432 (7016). 2004. DOI:10.1038/nature03088. с. 479.
  12. Stardust comet dust resembles asteroid materials. // Lawrence Livermore National Laboratory, 24 January 2008. Посетен на 2009-04-27.
  13. Dunham, W.. Dust samples prompt rethink about comets. // Reuters, 25 January 2008. Посетен на 2008-12-27.

Външни препратки[редактиране | edit source]