Школьная энциклопедия

Направление хвоста комет

Направление хвоста комет

Пыль и пар создают два отдельных хвоста, но направлены они обычно примерно в одну сторону. Оба хвоста всегда направлены в сторону от Солнца, но заряженные частицы сильнее реагируют на магнитное поле и солнечный ветер, что делает его направленным точно в обратную сторону от звезды. Частицы пыли меньше подвержены подобному влиянию, поэтому направление пылевого хвоста искривляется в зависимости от орбиты кометы.

Интересный факт: в 2009 году космический зонд НАСА взял образец из кометы Вильда-2 и ученые обнаружили, что он содержит аминокислоту глицин — важнейший элемент для зарождения жизни. Недавнее исследование показало, что на Землю могла упасть комета, принеся до 9 триллионов органических материалов, обеспечив тем самым необходимую энергию и материалы для синтеза более серьезных молекул, впоследствии создавшие жизнь.

Первые достижения

В 1673 году Галлей поступает в Куинз-колледж в Оксфорде

В университете на способного молодого человека обращает внимание Джон Флемстид – первый Королевский астроном и директор Гринвичской обсерватории. Вместе с Флемстидом Эдмунд с начала 1675 года проводит первые исследования

В 1676 году Галлей в издании Королевского общества «Новости философии» публикует собственную научную работу «Об орбитах планет». В ней молодой ученый описал наблюдения затенения Луной Марса 21 августа. На их основании он вывел неравенство в скорости движения Юпитера и Сатурна, а также обнаружил вековое ускорение Луны, свидетельствующее о ее постоянном приближении к Земле.

В этом же году юноша бросает обучение. Под покровительством короля Карла II и при финансовой поддержке отца он отправляется на остров Святой Елены в Южной Атлантике – самые южные земли Великобритании.

Здесь Галлей полтора года изучает звезды Южного полушария. Вернувшись в Англию в ноябре 1679 года, он издает «Каталог Южного неба», в котором публикует описания для 341 звезд, не видимых из Европы.

Эдмунд Галлей также представил новый способ определения расстояния от Земли до Солнца – астрономическую единицу. Метод основан на наблюдении прохождении Венеры по диску Солнца. Сегодня а.е. – официально принятая величина измерения.

За свои труды Галлей был награжден званием магистра астрономии в Оксфорде, получил научную степень без экзаменации и стал членом Лондонского королевского общества – ни до, ни после никто не удостаивался этой чести в столь раннем возрасте и без полного образования.

Дальнейшие открытия

Успех юноши привел к разладу отношений с Флемстидом. Королевский астроном всячески препятствовал научной карьере Галлея.

Однако Эдмунда тогда не интересовало официальное признание. В 1680 году он отравляется в путешествие по Европе. Во Франции совместно с Кассини проводит астрономические наблюдения. А следующий год живет в Италии. В 1682 году, вернувшись на родину, молодой ученый женится на Мэри Тук.

В 1685 году Эдмунд Галлей становится редактором «Новостей философии». Через год он публикует разъяснение о причинах возникновения пассатов и муссонов с картой мира, на которой изображает преобладающие ветра. Она стала предшественником современных метеорологических карт.

Комета Галлея на гобелене Байе 1066 год

Эдмунд организовывает в Лондоне собственную обсерваторию. В 1695 году он создает метод расчета орбита комет и открывает периодичность их появления. На основании исследований он предсказывает, что одна из них вернется в 1758 году. Наблюдения немецкого естествоиспытателя Иоганна Георга Палича подтвердили это утверждение, а комета была названа именем Галлея.

В 1715 году ученый делает смелый вывод, что туманности – это космические самосветящиеся объекты. А в 1718 отрывает собственное движение звезд. Для этого он сравнил современные каталоги звездного неба с античными.

Другая научная деятельность

Исследуя силу, которая управляет движением планет, Галлей установил, что она обратно пропорциональна квадрату расстояния до планет.

Галлей уговаривает Ньютона. Художник Pat Nicolle

Однако не смог определить, какими должны быть формы орбит. Узнав, что задачу еще 20 лет назад решил Исаак Ньютон, Эдмунд убедил его продолжить исследования и спонсировал публикацию «Математических начал натуральной философии» в 1687 году.

В 1696 году ученый становится инспектором в Честере. По распоряжению короля Вильгема III отправляется в 5-летнее путешествие, чтобы провести измерения долготы и исследовать магнитные отклонения.

В 1704 году Галлей занимает должность профессора геометрии в Оксфорде. А после смерти Флемстида, в 1719 году, становится Королевским астрономом и директором Гринвичской обсерватории, которую заново оборудует.

Помимо астрономических достижений, Эдмунд Галлей внес вклад в развитие демографической науки. В 1693 году он составил первую таблицу смертности для города Вроцлав, ввел понятие средней продолжительности жизни, рассчитал тарифы страхования жизни. На эти формулы опираются до сих пор.

Умер Эдмунд Галлей 25 января 1742 года. Помимо кометы, его имя носят кратеры на Марсе и Луне.

Другая научная деятельность

Исследуя силу, которая управляет движением планет, Галлей установил, что она обратно пропорциональна квадрату расстояния до планет.

Галлей уговаривает Ньютона. Художник Pat Nicolle

Однако не смог определить, какими должны быть формы орбит. Узнав, что задачу еще 20 лет назад решил Исаак Ньютон, Эдмунд убедил его продолжить исследования и спонсировал публикацию «Математических начал натуральной философии» в 1687 году.

В 1696 году ученый становится инспектором в Честере. По распоряжению короля Вильгема III отправляется в 5-летнее путешествие, чтобы провести измерения долготы и исследовать магнитные отклонения.

В 1704 году Галлей занимает должность профессора геометрии в Оксфорде. А после смерти Флемстида, в 1719 году, становится Королевским астрономом и директором Гринвичской обсерватории, которую заново оборудует.

Помимо астрономических достижений, Эдмунд Галлей внес вклад в развитие демографической науки. В 1693 году он составил первую таблицу смертности для города Вроцлав, ввел понятие средней продолжительности жизни, рассчитал тарифы страхования жизни. На эти формулы опираются до сих пор.

Умер Эдмунд Галлей 25 января 1742 года. Помимо кометы, его имя носят кратеры на Марсе и Луне.

Версии о происхождении кометы Галлея

Существует предположение, что подобные небесные тела ранее были долгопериодическими кометами и перешли в другой класс только благодаря влиянию силы притяжения планет – гигантов: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. В таком случае наша нынешняя постоянная гостья могла образоваться в облаке Оорта — запредельной области нашей Солнечной системы.

Существует также версия о другом происхождении кометы Галлея. Допускается образование комет в пограничной области Солнечной системы, где расположились транснептуновские объекты. По многим астрофизическим параметрам малые тела в этой области очень схожи с кометой Галлея. Речь идет о ретроградной орбите объектов, сильно напоминающей орбиту нашей космической гостьи.

Ждем возвращения

В наше время астрономы имеют мощное оборудование, позволяющее вести постоянные наблюдения за кометой, где бы она ни находилась. Поэтому, когда в 1991 году комета по непонятной причине ярко вспыхнула, и сбросила при этом большое пылевое облако, которое растянулось на сотни тысяч километров., это не осталось незамеченным. Гипотезы почему это произошло выдвигаются разные.

Уже назвали точное время, когда пролетит комета Галлея удаленную точку от Солнца и начнет свое возвращение — это декабрь 2023 года. Так что ученые и любители ждут с нетерпением 28 июля 2061 года, особенно в свете происшествия в 1991 г., всем интересно в каком виде предстанет красавица. По данным комета Галлея, когда прилетит к земле будет находиться перед Солнцем, что позволит наблюдать за ней невооруженным взглядом.

Исследования после 1986 года

Изучение кометы Галлея продолжились и после ее последнего прохождения.  12 февраля 1991 на ней начался внезапный выброс вещества, который продолжался в течение нескольких месяцев. Он высвободил огромное облако пыли диаметром около 300 тыс. км.

Комета Галлея в небе. Изображение 1910 года

В последний раз комету Галлея ученые наблюдали в марте 2003 года. В тот момент ее звездная величина составляла 28,2m, и она уже преодолела большую часть (4/5 расстояния) до афелия – самой удаленной точки своего пути. Наземные телескопы смогли увидеть объект на рекордном расстоянии (28,06 а. е.) и при минимальной звёздной величине. В настоящее время ученые способны наблюдать комету Галлея в любой точке её орбиты. 3 октября 2014 года она, например, находилась в созвездии Гидры на дистанции в 34 а. е. от нашего светила, что дальше Нептуна и Плутона. Скоро комета достигнет крайней точки своей орбиты. Ученые полагают, что это будет в декабре 2023 года, затем она отправится в обратный путь к Солнцу.

Орбита и происхождение

Орбитальный период Халли за прошлые 3 века был между 75–76 годами, хотя он изменился между 74–79 годами с тех пор 240 до н.э. Его орбита вокруг Солнца очень эллиптическая с орбитальной оригинальностью 0,967 (с 0 являющийся A Perfect Circle и 1 являющийся параболической траекторией). Перигелий, пункт в орбите кометы, когда это является самым близким Солнце, — всего 0,6 а. е. Это между орбитами Меркурия и Венерой. Его афелий или самое дальнее расстояние от Солнца, составляет 35 а. е. (примерно расстояние Плутона). Необычно для объекта в Солнечной системе, орбита Халли ретроградная; это вращается вокруг Солнца в противоположном направлении к планетам, или, по часовой стрелке от над Северным полюсом Солнца. Орбита склонна на 18 ° к эклиптическому с большой частью его лежащий к югу от эклиптического. (Поскольку это ретроградное, истинная склонность составляет 162 °). Из-за ретроградной орбиты, у этого есть одна из самых высоких скоростей относительно Земли любого объекта в Солнечной системе. Течение 1910 года было в относительной скорости 70,56 км/с (157 838 миль в час или 254 016 км/ч). Поскольку ее орбита близко подходит к Земле в двух местах, Халли — вышестоящая инстанция двух душей метеора: ЭТА Aquariids в начале мая и Orionids в конце октября. Наблюдения, проводимые во время внешности Халли в 1986, однако, предполагают, что душ метеора ЭТА Aquarid не мог бы произойти из кометы Галлея, хотя это могло бы быть встревожено им.

Халли классифицирована как периодическая или короткопериодная комета; один с орбитой, длящейся 200 лет или меньше. Это противопоставляет его кометам длительного периода, орбиты которых длятся в течение тысяч лет. У периодических комет есть средняя склонность до эклиптических только из десяти градусов и орбитального периода всего 6,5 лет, таким образом, орбита Халли нетипична. Большинство короткопериодных комет (те с орбитальными периодами короче, чем 20 лет и склонности 20–30 градусов или меньше) называют кометами семьи Юпитера. Тех, которые напоминают Халли, с орбитальными периодами между 20 — 200 годами и склонностями, простирающимися от ноля больше чем до 90 градусов, называют кометами типа Халли. До настоящего времени только 54 кометы типа Халли наблюдались, по сравнению с почти 400 определенными кометами семьи Юпитера.

Орбиты комет типа Халли предполагают, что они были первоначально кометами длительного периода, орбиты которых были встревожены серьезностью гигантских планет и направлены во внутреннюю Солнечную систему. Если Халли была однажды комета длительного периода, она, вероятно, произойдет в Облаке Oort, сфере кометных тел, у которой есть внутренний край 20 000-50 000 а. е. С другой стороны кометы семьи Юпитера, как полагают, происходят в поясе Kuiper, плоском диске ледяных обломков между 30 а. е. (орбита Нептуна) и в 50 а. е. от Солнца (в рассеянном диске). Другая исходная точка для комет типа Халли была предложена. В 2008 транснептуновый объект с ретроградной орбитой, подобной Халли, был обнаружен, чья орбита берет его от недалеко от того из Урана к дважды расстоянию Плутона. Это может быть член нового населения маленьких тел Солнечной системы, которое служит источником комет типа Халли.

Халли, вероятно, была в ее текущей орбите за 16,000–200,000 лет, хотя не возможно численно объединить свою орбиту для больше, чем нескольких десятков появлений и близкие подходы, прежде чем 837 н. э. смогут только быть проверены от зарегистрированных наблюдений. Негравитационные эффекты могут быть крайне важными; поскольку Халли обращается к Солнцу, она удаляет самолеты возвышения газа от его поверхности, которые пробивают ее очень немного от его орбитального пути. Эти орбитальные изменения вызывают задержки его перигелия четырех дней, среднего числа.

В 1989 Борис Чириков и Виталий Вечеславов выполнили анализ 46 появлений кометы Галлея, взятой от компьютерных моделирований и хронологических записей. Эти исследования показали, что его движущие силы были хаотическими и непредсказуемыми на длинной шкале времени. Спроектированная целая жизнь Халли могла составить целых 10 миллионов лет. Более свежая работа предполагает, что Халли испарится, или разделится в два, в течение следующих нескольких десятков тысяч лет, или будет изгнана из Солнечной системы в течение нескольких сотен тысяч лет. Наблюдения Д.В. Хьюзом предполагают, что ядро Халли было уменьшено в массе на 80-90% по последним 2000–3000 революциям.

Предвестница бед и катаклизмов

Каждое появление кометы Галлея вызывало нешуточный ажиотаж. Она неизменно удостаивалась ярких описаний в хрониках и исторических анналах. Наши предки просто не могли понять, откуда берется этот дерзкий нарушитель неизменного небесного порядка, поэтому не ждали от него ничего хорошего.

У разных культур появление комет вызывали сходные ассоциации. Ацтеки именовали их дымящимися звездами, китайцы – метлоподобными, множество других народов – хвостатыми или оперенными. Почти везде эти космические объекты считались вестниками неблагоприятных событий или результатом совершенных преступлений.

Также следует отметить, что природа их тел всегда занимала человечество. И здесь существовали две точки зрения. Ассирийцы и вавилоняне, скрупулёзно изучавшие созвездия неба, считали кометы огненными вихрями, возникающими в атмосфере. Древнегреческие мыслители признавали их настоящими небесными телами, правда, довольно странными и очень редкими. Великий Аристотель вообще отказал кометам в космическом статусе. Он утверждал, что это чисто атмосферный феномен, не имеющий к движению планет никакого отношения. Мол, они перемещаются, как им вздумается, а приличные небесные тела себя так не ведут. В этом случае непререкаемый авторитет Аристотеля сыграл злую шутку, на много столетий практически заблокировав изучение данного вопроса.

Знаменитый гобелен Байе. В верхнем правом углу изображена комета Галлея

Конечно, существовали и другие мнения. Например, Гиппократ Хиосский не только признавал космическое происхождение комет, но и выдвигал интересные теории о периодичности их движения, а также о природе возникновения знаменитого хвоста. С Гиппократом был согласен римский философ Сенека. Он предложил простой и эффективный способ изучения этих объектов: собирать данные наблюдений об их прошлых появлениях на небосводе. Через полторы тысячи лет именно по этому пути пошел Эдмунд Галлей.

Если говорить о наиболее ранних документированных свидетельствах, то первая запись о комете Галлея датируется III веком до нашей эры. Она была сделана в китайских хрониках Ши Цзи. Затем были упоминания в греческих, вавилонских и византийских текстах. «Хвостатая звезда» попала даже в древнерусские летописи: ее появление предшествовало битве при Калке и монгольскому нашествию. В 648 году она была тщательно описана и даже зарисована в «Нюрнбергских хрониках».

Прохождение кометы Галлея вдохновило художника Джотто написать картину «Звезда Вифлеема», посвященную победе Вильгельма Завоевателя. Также она выткана на знаменитом гобелене Байе, изображающем высадку норманнов в Англии. Следует понимать, что в то время не все ученые люди считали каждое возвращение кометы прилетом нового объекта. Уильям Шекспир в пьесе «Юлий Цезарь» написал, что эти небесные тела знаменуют смерть царей. Но в целом в Средневековье интерес к ним проявляли в основном астрологи.

Прообразом Вифлеемской звезды на знаменитой фреске Джотто стала комета Галлея

Научное изучение кометы Галлея началось уже в новое время. Ее исследованиями занимался итальянский астроном Паоло Тосканелли. В 1577 году знаменитый Тихо Браге окончательно опроверг «атмосферную» теорию комет, посчитав расстояние до одной из них. Оказалась, что орбита объекта находится в несколько раз дальше Луны.

В 1531 году Петер Алиан обратил внимание, что кометный хвост всегда направлен в сторону, в противоположную от Солнца, на основании чего он резонно предположил его связь с солнечным светом. Кеплер, который наблюдал комету Галлея в 1607 году, не верил в периодичность этих объектов и считал их движущимися по прямой

Большой вклад в изучение вопроса также внесли Джиролами Фракасторо, Петер Апиан, Джованни Борелли и Ян Гевелий. Однако настоящий прорыв совершил английский ученый Эдмунд Галлей.

Что было после Галлея

В последующие годы комета Галлея регулярно возвращалась к Земле с присущей ей пунктуальностью, а астрономы занимались ее изучением. И каждое новое предсказание появления «хвостатой звезды» было все более точным.

Кроме того, астрономы попытались «отмотать» время назад и показать ранние прилеты кометы Галлея, используя наблюдения, зафиксированные в исторических документах. Для этого они изучали китайские и европейские хроники. Подобными исследованиями занимались, например, Кауэлл и Кроммелин. В начале XX века им удалось довольно точно рассчитать визиты небесного тела до 1301 года. Российский астроном Вильев изучал появления объекта в период с 451 года н. э. до 622 года до н. э.

Приближение кометы в 1910 году привело к настоящей панике. Стали популярными «антикометные» таблетки и защитные зонты

Прилет кометы Галлея в 1835 году был заурядным событием, интересным разве что для небольшого числа астрономов. Однако ее следующий визит стал по-настоящему ярким и триумфальным. В 1910 году о скором появлении «звезды смерти» трубили практически все СМИ, что вызвало в обществе настоящий психоз. Ранее ученые смогли обнаружить в ее хвосте цианиды, токсические свойства которых к тому времени были хорошо известны. Более того, ученые подсчитали, что в этот раз Земля непременно должна через неё пройти. Также был запущен слух, что комета обязательно несет какие-то неизвестные и ужасные бактерии, которые, безусловно, добьют тех, кто не умрет от цианида.

Началась паника, любовно подогреваемая журналистами. Люди боялись выходить на улицу, кончали жизнь самоубийством, большим спросом стали пользоваться специальные таблетки «от кометы» и защитные зонты. Данная истерия даже была отображена в литературе: в 1913 году Конан Дойль написал книгу с похожей историей. Она называлась «Отравленный пояс».

Для астрономов 1910 год стал настоящим праздником: за все время наблюдений они были наиболее подготовлены к встрече «небесной гостьи». Она приблизилась к Земле на минимальное расстояние – 0,15 а. е. Комету можно было наблюдать по всему земному шару и ученые всего мира пользовались этой возможностью на полную катушку. Кроме того, наука впервые получила шанс исследовать интереснейший объект с помощью спектроскопических методов, что дало дополнительные данные о ее составе. Ученые выяснили, что в состав входит водород, углерод и кислород, ряд металлов, азот и силикаты. Было сделано около 500 фотографий, получено более 100 спектрограмм.