Гипотезы происхождения и понятие комет

    Этот  спектр образуется в результате отражения  солнечного света от пылевых частиц или в результате его рассеивания  на многоатомных молекулах или молекулярных комплексах. На расстоянии около 3 а.е. от Солнца, т.е. когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в спектре появляется первая эмиссионная полоса молекулы циана, которая наблюдается почти во всей голове кометы. На расстоянии 2 а.е. возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул С₃ и NН₃, которые наблюдаются в более ограниченной области головы кометы вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8 а.е. появляются излучения углерода - полосы Свана, которые сразу становятся заметными во всей голове кометы: и вблизи ядра и у границ видимой головы.

    Механизм  свечения кометных молекул был расшифрован ещё в 1911г. К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры кометы Галлея (1910), пришли к заключению, что некоторые молекулы кометного газа поглощают солнечный свет, и затем снова его же излучают в той же длине волны. Это свечение аналогично резонансному свечению паров натрия в известных опытах Ауда, который первый заметил, что при освещении светом, имеющим частоту желтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться на той же частоте характерным жёлтым светом. Такое излучение физики называют резонансным. Другие молекулы поглощают энергию Солнца в виде ультрафиолетовых лучей, но излучают их в виде лучей с другой длиной волны, видимых глазу. Такое свечение физики называют флуоресценцией.

    Для объяснения свечения зеленой и красной кислородных линий (аналогичные линии наблюдаются и в спектрах полярных сияний) привлекались различные механизмы: электронный удар, диссоциативная рекомбинация и фотодиссоциация. Электронный удар, однако, не в состоянии объяснить более высокую интенсивность зелёной линии в некоторых кометах по сравнению с красной. Поэтому больше предпочтения отдаётся механизму фотодиссоциации, в пользу которого говорит распределение яркости в голове кометы. Тем не менее, этот вопрос ещё окончательно не решён и поиски истинного механизма свечения атомов в кометах продолжаются

5.СОВРЕМЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТ.

    Многие  кометные загадки, такие, как истинная химическая природа родительских молекул, из которых состоит ядро, физическое строение ядра и, естественно, проблема происхождения комет, смогут проясниться только при посылке космического зонда к ядру кометы.

    Много новой научной информации дают орбитальные  астрономические обсерватории (например, открытие водородной атмосферы у  кометы Беннета в 1970г., а затем и у других комет), крупным шагом вперёд явится создание астрономических обсерваторий на Луне, но ничто не заменит осуществления посадки зонда на кометное ядро. Аппаратура, установленная на борту такого космического зонда, позволит в первую очередь установить наличие твердого ядра у кометы, его плотность, форму, массу, альбедо, особенности рельефа кометного ядра, степень загрязненности поверхности ядра, химический состав слагающих ядро льдов и других пород, скорость вращения ядра. В 1980 г. советский космический корабль «Венера-12», возвращаясь из космического путешествия к планете Венера, куда им был доставлен спускаемый космический аппарат, сблизился с кометой Бредфилда (1979) и сфотографировал её спектр с помощью ультрафиолетового спектрометра, разработанного советскими и французскими учёными. В полученном спектре кометы обнаружен ряд новых линий, принадлежащих элементам, ранее в кометах не наблюдавшимся.

    Проект  «Вега» (Венера – комета Галлея) был  одним из самых сложных в истории  космических исследований. Он состоял из трёх частей: изучение атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение динамики атмосферы Венеры при помощи аэростатных зондов, пролёт через кому и плазменную оболочку кометы Галлея.

    Советская астрофизическая станция «Астрон» вела космические наблюдения кометы Галлея почти восемь месяцев с декабря 1985года по июль 1986 года. Был исследован газовый состав головы кометы, сфотографировано несколько спектров, был получен ответ на вопрос, как быстро теряет свою массу кометное ядро в зависимости от расстояния до Солнца. Оказалось, что каждый раз, когда комета сближается с Солнцем (через каждые 75 лет), ядро кометы теряет 370 миллионов тонн своей массы. Это не так уж много, если учесть, что по современным оценкам масса ядра кометы Галлея составляет примерно 10 миллиардов тонн. Однако через несколько десятков сближений кометы с Солнцем ее ядро полностью потеряет запас льда и превратится в «высохшую комету», похожую на астероид. Тогда ядро уже не будет иметь светящейся головы и хвоста, а будет выглядеть как очень слабенькая звездочка, найти которую на небе можно будет в очень мощный телескоп.

    За окрестностями Солнца постоянно ведет наблюдение космический телескоп SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Недавно с его помощью удалось зафиксировать явление, ранее казавшееся невозможным. 24 мая 2003 г. камера телескопа сфотографировала две кометы, которые выжили, пролетев сквозь раскаленную солнечную корону, температура которой составляет несколько миллионов градусов. Они прошли над поверхностью Солнца на расстоянии всего одной десятой его радиуса. Правда, при этом они лишились своих голов (в состав головы кометы входит ядро и кома - пыль и газ, выделившиеся из ядра). От этих двух комет остались одни хвосты, которые сейчас удаляются от Солнца. Конечно, эти хвосты выглядят очень тусклыми по сравнению с былым ярким ядром, но в телескоп SOHO они были видны.

    Причем после вылета из ядра эта пыль была отброшена далеко в космос (на миллионы километров) под действием светового давления солнечного излучения. Две живучие кометы принадлежат к семейству комет Kreutz, орбита которых почти касается Солнца. Кометы этого семейства очень часто видны на снимках с телескопа SOHO. Как правило, их первая встреча с Солнцем становится последней - комета попросту испаряется под действием мощного солнечного излучения еще на подлете к Солнцу. Но, как оказывается, бывают и исключения. Правда, очень редкие. Телескоп SOHO работает больше шести лет, и за это время он сфотографировал более 600 комет, движущихся к Солнцу по скользящей траектории. За это время было зафиксировано лишь три случая выживания безголовых комет (например, пара аналогичных комет была замечена в июне 1998 г.).

    Американский  научно-исследовательский космический  зонд Stardust 2.01.04 в 23:44 по московскому времени взял образцы твердых частиц из хвоста кометы Wild-2, Автоматический зонд NASA подошел к комете на расстояние всего в 230 километров. Комета Wild-2, размер которой - более 5,4 километров в поперечнике, прошла мимо зонда со скоростью в 22,9 километра в час. Встреча с небесным телом состоялась на расстоянии более 389 миллионов километров от Земли. Изучение взятых зондом образцов, как предполагают ученые, поможет не только лучше изучить строение комет, но и позволит узнать много нового о ранней истории Солнечной системы. Stardust уже начал первичную обработку полученных данных и передачу информации на Землю. Зонд Stardust стартовал седьмого февраля 1999 года. За свое многолетнее путешествие зонд взял пробы межзвездных частиц, сделал фотоснимки Земли и Луны, облетел астероид Annefrank и теперь после встречи с кометой направляется обратно к Земле. Его посадка запланирована на 15 января 2006 года.

    В литературе уже рассматривались  варианты полета космический аппаратов  к кометам Энке, Галлея, Джакобини-Циннера, Борелли и Темпеля-2.етеоры украшают небо в начале января почти каждый год - по крайней мере с первой четверти XIX века. Теперь астроном Питер Дженнискенс из Института поиска внеземной жизни (SETI, США) нашел источник этих падающих звезд. Квадрантиды могут быть осколками небесного тела 2003 EH1, утверждает астроном. Этот объект, обнаруженный в марте, до сих пор считался астероидом, проходящим по орбите, очень близкой к Земле.  
Дженнискенс утверждает, что 2003 EH1 может быть старой кометой. По его словам, она распалась около 500 лет назад на огромное количество пылевых гранул, попадающих в земную атмосферу и сгорающих в ней. Большинство других метеорных дождей, таких, как ноябрьские Леониды, тоже возникают, когда Земля периодически проходит сквозь облако кометных осколков. Пылевой хвост пополняется каждый раз, когда комета возвращается во внутреннюю часть солнечной системы, поэтому ежегодные метеорные дожди не оскудевают. Квадрантиды бывают наиболее заметны 2-4 января. Астрономы подозревают, что 2003 EH1 сама может быть осколком более крупной кометы C1490 Y1. В 1979 году японский астроном Иширо Хасегава обнаружил, что траектория Квадрантидов похожа на траекторию C1490 Y1, упоминавшейся в восточноазиатских исторических хрониках с 1490 года и распавшейся веком позже. Дженнискен полагает, что 2003 EH1 может быть древним ядром C1490 Y1, но его доказательства не очень убедительны. Требуются более тщательные наблюдения за траекторией движения 2003 EH1.

       НАСА начала реализацию проекта  стоимостью в 300 миллионов долларов, в рамках которого будет запущен  космический корабль, в чью миссию входит столкновение с кометой Tempel 1. Запуск Deep Impact spacecraft (DIS) намечен на январь 2004 года. В июле 2005 года DIS запустит в комету 350-килограммовый снаряд, состоящий в основном из меди и оснащенный видеокамерами и другими специальными приспособлениями для сбора информации. Астрономы предполагают, что, если комета состоит из луноподобного реголита, то снаряд должен оставить кратер диаметром около 125 метров и глубиной 25 метров. Ученых интересует главным образом возможность заглянуть внутрь объекта. Известно, что кометы состоят изо льда и космической пыли, но их внутренности всегда оставались загадкой для астрономов. Тепло, которое должно выделиться при столкновении, испарит часть льда, дав возможность ученым более детально проанализировать его состав. Во время "бомбардировки" комету можно будет наблюдать невооруженным взглядом, так как ее яркость резко увеличится. Комета Tempel 1 имеет диаметр в 5 километров и была выбрана учеными по причине ее удобного расположения. Орбита Tempel 1 проходит в 80 миллионов километрах от Земли, что по космическим меркам - "ближе не бывает". Искусственно устроенное столкновение приблизит комету к Солнцу на несколько десятков метров. Сейчас Tempel 1 находится от Солнца на расстоянии 230 миллионов километров

6. СТОЛКНОВЕНИЕ ЗЕМЛИ С КОМЕТОЙ.

Столкновения  Земли с кометой — вот чего стали бояться люди, перестав видеть в кометах предвестниц войн. Этой проблемой активно занимаются многие ученые.

      Так в чем же заключается проблема космической угрозы? В солнечной  системе находится громадное  количество небольших тел - астероидов и комет, свидетелей той эпохи, когда  происходило образование планет. Время от времени они переходят на орбиты, пересекающиеся с орбитами Земли и других планет. При этом возникает вероятность их столкновения с планетами. Доказательством существования такой вероятности являются гигантские кратеры-астроблемы, которыми испещрены поверхности Марса, Меркурия, Луны, а также необычная ситуация с массой и наклоном оси к плоскости орбиты Урана. Последовательное образование планет из Солнца друг за другом шло с последующим увеличением их масс - Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер, но почему сейчас масса Урана оказалась меньше, чем у Нептуна? Естественно, при образовании планетами своих спутников их массы по-разному уменьшаются. В данном случае, причина заключается не только в этом. Обратим внимание на то, что Уран вращается вокруг своей оси “лежа” на плоскости орбиты. Сейчас угол между осью вращения и плоскостью орбиты равняется 8°. Почему Уран, по сравнению с другими планетами, так сильно наклонился? Видимо, причиной этого было столкновение с другим телом. Для того, чтобы сбить такую массивную и не образовавшую твердую оболочку планету, этому телу необходимо было иметь большую массу и высокую скорость. Возможно, это была большая комета, которая в перигелии получила от Солнца большую инерцию. На данный момент Уран имеет массу в 14,6 раз большую, чем Земля, радиус планеты 25400 км, один оборот вокруг оси совершает за 10 час. 50 мин. и скорость движения точек экватора равна 4,1 км/сек. Ускорение свободного падения на поверхности 9,0м/сек2, (меньше, чем на Земле), вторая космическая скорость 21,4 км/сек. В таких условиях Уран имеет кольцо определенной ширины. Подобное кольцо было и во время столкновения с другим телом. После столкновения Урана ось внезапно падает и исчезает сила, удерживающая кольцо, и бесчисленное количество кусков различных размеров разбрасывается в межпланетное пространство. Частично они падают на Уран. Таким образом, Уран теряет часть своей массы. Изменение направления оси Урана, возможно, способствовало изменению наклона плоскости орбит его спутников. В будущем, когда Уран начнет вращаться вокруг своей оси с меньшей скоростью, масса, которая сосредоточена в кольце, вернется вновь к нему, т.е. Уран притянет ее к себе и его масса увеличится.

      У всех планет, кроме Меркурия, Венеры и Юпитера, даже у Сатурна, масса  которого в 95 раз больше Земли, оси наклонены к плоскости орбиты. Это говорит о том, что они, как и Уран, сталкивались или с астероидами, или с кометами. Если происходит столкновение планет со своими спутниками, т.е. планеты притягивают их к себе, то в этом случае они падают в области экваторов и поэтому оси планет не отклоняются. Меркурий и Венеру от многих столкновений с астероидами или кометами спасало соседство Солнца, которое притягивало эти астероиды и кометы к себе. А Юпитер, имея огромную массу, проглатывала все ударяющиеся об нее тела и его ось не отклонялась.

      Труды историков, современные астрономические  наблюдения, геологические данные, информация об эволюции биосферы Земли, результаты космических исследований планет свидетельствуют о фактах существования катастрофических столкновений нашей планеты с крупными космическими телами (астероидами, кометами) в прошлом. Наша планета не раз за свою историю сталкивалась с крупными космическими телами. Эти столкновения приводили к образованию кратеров, некоторые из которых существуют и поныне, а при самых сильных даже к изменению климата. Одна из основных версий о гибели динозавров сводится к тому, что произошло столкновение Земли и крупного космического тела, вызвавшее сильное изменение климата, напоминающее “ядерную” зиму (падение вызвало сильное запыление атмосферы мелкими частицами, которые препятствовали прохождению света до земной поверхности, тем самым, приведя её к заметному охлаждению).

       Можно представить, как бы выглядела  бы подобная катастрофа. При приближении  к Земле, тело начало бы увеличиваться в размерах. Сначала почти незаметная звезда за короткий срок сменила бы свой блеск на несколько звёздных величин, превратившись в одну из самых ярких звёзд на небе. При кульминации, она своими размерами на небе практически равнялась бы с Луной. При входе в атмосферу, тело обладающее 1- 2ой космической скоростью вызвало бы резкое сжатие и разогрев близлежащих масс воздуха. Если тело имело пористую структуру, то был бы возможен его раскол на более мелкие части, и сгорание основной массы в атмосфере Земли, если нет то произошёл бы только разогрев внешних слоёв тела, небольшое замедление скорости и после столкновения образование единственного кратера больших размеров. При втором варианте событий последствия для жизни на планете были бы апокалипсичны. Разумеется многое зависит от размеров тела. На существование разумной жизни может поставить крест столкновение даже с малым телом, обладающим около нескольких сот метров в диаметре, столкновение с телами большего размера может практически уничтожить жизнь вообще. Полёт тела в атмосфере сопровождался бы звуком похожим на звук от реактивного двигателя, увеличенного в несколько раз. За телом остался бы яркий хвост, образованный сверхразогретыми газами, что представляло бы неописуемое зрелище. При первом варианте на небе были бы видны тысячи болидов, а само зрелище было бы похоже на метеоритный дождь, только заметно превосходило его по силе. Последствия были бы не так катастрофичны как при первом варианте, но крупные болиды, достигнув земной коры, могли бы вызвать некоторые разрушения небольшого масштаба. При попадании крупного тела в земную кору, образовалась бы мощная ударная волна, которая, слившись с волной образовавшийся ещё при полёте, сравняла бы с землёй огромную площадь поверхности. При попадании в океан, поднялась бы мощная волна цунами, которая смыла бы всё с территорий, находящихся в нескольких сотнях километров от береговой линии. На стыке тектонических плит произошли бы сильные землетрясения и извержения вулканов, что повлекло бы новые цунами и выбросы пыли. На много лет на планете установился бы ледниковый период, а жизнь была бы откинута к начальным её формам. Если динозавры вымерли всё-таки по причине столкновения космического тела с Землёй, то оно, скорее всего, имело небольшие размеры и цельную структуру. Это подтверждает неполное уничтожение жизни, несущественное похолодание климата, а также наличие единственного кратера, предположительно в районе Мексиканского залива. Не исключено, что подобные события происходили не раз. В подтверждение этого некоторые учёные приводят в пример некоторые образования на поверхности Земли.