Кометы в истории человечества
Кометы являются самыми эффективными небесными телами в Солнечной системе. Кометы – это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных газов сложного химического состава, водяного льда и тугоплавкого минерального вещества в виде пыли и более крупных фрагментов. Кометы относятся к группе малых тел, куда входят также астероиды, метеориты, метеорные рои и облака межпланетной пыли. Хотя кометы подобно астероидам движутся вокруг Солнца по коническим кривым, внешне они разительно отличаются от астероидов. Если астероиды светят отраженным солнечным светом и в поле зрения телескопа напоминают медленно движущиеся слабые звездочки, то кометы интенсивно рассеивают солнечный свет в некоторых наиболее характерных для комет участках спектра (механизм резонансной флуоресценции), и поэтому многие кометы видны невооруженным глазом, хотя диаметры их ядер редко превышают 1 – 5 км. Астероиды имеют довольно внушительные размеры, но только один единственный астероид, Весту, можно иногда увидеть невооруженным глазом.
Ежегодно открывают 5 – 7 новых комет и довольно часто один раз в 2 – 3 года вблизи Земли и Солнца проходит яркая комета с большим хвостом. Такими, например, были наблюдавшиеся кометы Когоутека – в 1973 – 1974 гг., и Веста в 1976 г., а в начале 1980 г. в южном полушарии наблюдалась невооруженным глазом новая комета Бредфилда с заметным хвостом, состоящим из веерообразно расходящихся лучей.
Кометы интересуют многих ученых: астрономов, физиков, химиков, биологов, газодинамиков, историков и др. И это естественно. Ведь кометы «подсказали» ученым, что в межпланетном пространстве дует солнечный ветер; возможно, кометы являются «виновниками» возникновения жизни на Земле, так как могли занести в атмосферу Земли сложные органические соединения; возможно, в недалеком будущем кометные ядра будут использоваться как источники топлива для дозаправки космических кораблей, путешествующих по Солнечной системе. А, кроме того, кометы, по-видимому, несут в себе ценную информацию о начальных стадиях протопланетного облака, из которого образовались также Солнце и планеты.
Кометы наблюдают и порой изучают не только специалисты – астрономы. Большую помощь в наблюдениях комет оказывают любители астрономии. До сих пор не теряют своей ценности многочисленные наблюдения любителей астрономии: оценки блеска комет, длины хвоста, его позиционного угла, структурные рисунки хвостов комет, а для некоторых комет наблюдения любителей порой остаются единственной информацией об их физических характеристиках.
Солнечная система состоит из одной звезды, девяти планет, три из которых имеют системы колец, почти сорока спутников, 108 – 109 малых планет с размерами от сотен метров до сотен километров, 1015 комет, а также большого количества метеорных тел. Астероиды, кометы и метеорные тела объединяют под одним названием «малые тела Солнечной системы».
Из всей этой совокупности объектов мы обратим свое внимание на кометы. В отличие от других малых тел, кометы обладают удивительной способностью из сравнительно небольших по размерам ядер развивать атмосферы, превосходящие по своей протяженности все известные объекты Солнечной системы, включая и само Солнце. При этом протяженные атмосферы наблюдаются у комет в течение довольно длительного периода – иногда в течение нескольких лет. Это главное свойство кометного ядра – непрерывно возобновлять и поддерживать в огромном объеме газово-пылевую атмосферу.
Название «комета» происходит от греческого слова «кометис», что в переводе на русский язык означает «волосатый». Головой с распущенными волосами представлялась в древности грекам любая достаточно яркая комета, появляющаяся на небосводе и видимая невооруженным глазом.
Кометы появлялись неожиданно в разных частях неба, и эти появления не имели каких-либо закономерностей, как, например, движение планет и Луны. Поэтому вслед за величайшим философом древности Аристотелем их стали считать атмосферными испарениями, поднимающимися в зону огня и там воспламеняющимися в виде огненных факелов.
Однако не все ученые разделяли мысль Аристотеля о кометах. Одним из наиболее здравомыслящих в вопросе о природе комет был римский философ Сенека. Еще в I в. н.э. он высказывал удивительные мысли о кометах, которые полностью подтвердились через 15 – 16 веков. Не соглашаясь с Аристотелем, Сенека писал: «Я не могу согласиться, что комета – это только зажженный огонь, это, скорее, одно из вечных творений природы… Комета имеет собственное место между небесными телами…, она описывает свой путь и не гаснет, а только удаляется. Не будем удивляться, что законы движения комет еще не разгаданы; … придет время, когда упорный труд откроет нам скрытую сейчас правду… Только после долгого ряда поколений постигнут то, что мы не знаем. Придет время, когда потомки будут удивляться нашему незнанию простых, ясных и естественных истин».
Можно лишь удивляться исключительной проницательности, которой обладал Сенека, отстаивая свое представление о кометах, как о полноправных небесных телах.
Однако «всесильное» учение Аристотеля тяготело над умами, и прогрессивные мысли Сенека многие сочли безрассудными. Поэтому даже такой знаменитый астроном, как Клавдий Птолемей, живший во II в. н.э. и написавший выдающийся научный труд «Альмагест», т.е. «Великое построение», который более 1000 лет служил для многих ученых своеобразной астрономической энциклопедией, ничего не написал о кометах. Он вполне доверял Аристотелю и также смотрел на кометы, как на подлунные метеоры, т.е. земные испарения, освещаемые Луной, и по этой причине, как он считал, не имеющие никакого отношения к древнейшей науке – астрономии.
Первое зафиксированное в хрониках появление кометы относится к 2296 г. до н.э. Комета наблюдалась китайскими астрономами, которые тщательно следили за движением небесной странницы по созвездиям. Ведь небо в представлении древних китайцев являлось огромной страной, состоящей из многочисленных областей и провинций, в которых яркие планеты были правителями, а звезды представляли собой местные органы власти. И естественно, чтобы поддерживать порядок в таком обширном государстве, необходимы были курьеры, доставляющие правительственные депеши из провинции в провинцию. Их роль как раз и выполняли кометы, стремительно перемещаясь по созвездиям и разнося приказы государя-императора. Через некоторый, значительно более длительный промежуток времени, происходило перемещение ярких планет из одного созвездия в другое – это выполнялась правительственная воля о перемещении начальников из одних провинций в другие. Иногда в каком-либо созвездии вспыхивала новая звезда – «звезда-гостья». И ее появление также заранее предписывалось одним из императорских приказов, который заранее посылался с хвостатым курьером.
Однако такую роль чиновников-курьеров кометам приписывали только китайские астрономы. По их представлениям, события, происходящие в небесной стране, являлись предвестниками событий, которые должны будут произойти после этого на Земле.
В других странах «хвостатые звезды» считались вестниками гнева богов, и поэтому неожиданное появление яркой кометы, в которой видели отрубленную голову с развеянными по небу волосами, воспринималось людьми как знак огромной беды, нависшей над Землей, как перст судьбы, неумолимо занесшей над человечеством свой карающий меч за все прегрешения и злодеяния жителей той или иной страны.
Жители Древнего Египта, Греции, Рима и других стран были подвержены паническому страху перед кометами, которые считались зловещим знамением, предшествующим или войнам, или вселенскому мору, или каким-либо ужасным стихийным бедствиям – землетрясениям, наводнениям, засухе и т.п., приводящим к гибели и уничтожению всего живого.
Яркие и большие кометы могут блеснуть разнообразием внешнего вида: то у кометы наблюдается один огромный хвост, как рог изобилия, висящий в небе, то может быть несколько хвостов разной длины и цвета, то десяток-другой параллельных полос в хвосте напоминают струны арфы, то вдруг у некоторых комет вокруг их ядер появляются концентрические светящиеся кольца-галосы, то появляется комета с несколькими туманными головами и из каждой тянется хвост – один или несколько. Это богатое разнообразие кометных форм не прошло незамеченным, и яркие кометы в зависимости от их внешнего вида стали классифицировать по типам, причем основой того или иного типа все-таки служил не внешний вид, а то пагубное действие, которое данная комета якобы может оказать на судьбы людей или течение исторических событий.
В те далекие времена также господствовало убеждение, что кометы могут сильно повлиять на сильных мира сего – королей, императоров, пап и др. Римский историк Светоний серьезно считал, что одно из хвостатых светил, появившихся над Римом, так подействовало на Нерона, что он уже не мог остановиться, совершая кровавые злодеяния во время своего правления.
Страх перед кометами порождал у людей всевозможные предрассудки и довольно нелепые видения. Чего только не видели в кометах! И огненные мечи, и кровавые кресты, и горящие кинжалы, и копья, и драконов, отрубленные головы и т.п.
Суеверия, связанные с появлением ярких комет, были настолько сильны, что даже просвещенные люди не были свободны от предрассудков.
Однако постепенно взгляд на комету как на обычное небесное тело пробивал себе дорогу среди суеверий и фантастических домыслов.
Только в XVI в. Тихо Браге, наблюдая комету 1577 г., доказал, что она расположена от нас дальше, чем Луна, и опроверг древние представления. Движение комет по небу впервые объяснил Эдмонд Галлей, опубликовавший в 1705 г. первый каталог кометных орбит. Определив орбиты 24 ярких комет, наблюдавшихся с 1337 до 1698 г., Галлей обратил внимание, что кометы 1531, 1607 и 1682 г. имеют орбиты удивительно близкие друг к другу. Отсюда он заключил, что это должна быть одна и та же комета, движущаяся вокруг Солнца, с периодом около 76 лет и предсказал следующее ее появление в 1758 г. Галлей не дожил до этого времени и не смог увидеть, как подтвердилось его смелое предсказание. В декабре 1758 г. комета действительно была обнаружена, блестяще подтверждая закон всемирного тяготения Ньютона. Эта интересная яркая комета, исследование движения которой в течение более двух столетий способствовало развитию важного раздела астрономии – небесной механики, была названа кометой Галлея. Последнее прохождение через перигелий этой кометы в 1986 г. было ее тридцатым зарегистрированным в истории появлением. Всесторонние наблюдения этой кометы, проведенные в 1982-1986 гг. как различными наземными, так и космическими средствами с помощью советских космических аппаратов КА «Вега-1», «Вега-2», европейского КА «Джотто» и двух японских КА, пролили новый свет на природу этих уникальных небесных тел.
К настоящему времени определены орбиты 659 комет, появлявшихся за последние 2068 лет, с 86 г. до н.э. до 1982 г. Только 114 комет являются короткопериодическими, из них 73 наблюдались в двух и более появлениях, а 41 – лишь в одном появлении. Остальные 545 комет относятся к долгопериодическими. Движение комет вокруг Солнца может быть как прямым, так и обратным.
Согласно современным воззрениям ядро кометы состоит из конгломерата тугоплавких каменистых частиц, водяного льда и замороженных газов, главными из которых являются метан, аммиак и углекислота. На долю пылевых частиц приходится около 1/3 массы ядра кометы. По мнению Ф. Уиппла, ядра комет образуются на очень больших гелиоцентрических расстояниях при столкновениях твердых частиц и молекул между собой с очень малыми скоростями. Поперечники ядер комет заключены в пределах 1-10 км. С помощью КА «Вега-1», «Вега-2» и «Джотто» в 1986 г. установлено, что ядро кометы Галлея по форме напоминает картофелину поперечником 7 км и длиной 11 км.
Вдали от Солнца комета по своему внешнему виду ничем особенным не отличается от слабых звезд. Когда кометное ядро приблизится к Солнцу на расстояние около 2 а. е., его поверхность под действием солнечной радиации нагревается и начинает интенсивное испарение летучих веществ кометы. Комета приобретает вид туманного пятнышка – комы с центральным ядром. Такой обычно и открывают комету. Испарившиеся газы, увлекая пылевые частицы, образуют голову кометы. По мере дальнейшего приближения к Солнцу диаметр головы кометы растет и, под усиливающимся воздействием давления света и корпускулярных потоков Солнца, газы и пыль покидают голову кометы и образуют различного типа хвосты, направленные в противоположную от Солнца сторону.
Наряду с мелкими пылинками из ядра кометы выбрасываются и крупные частицы размером более 0,1-1 мм, на которые действие лучевого давления мало. Эти частицы продолжают двигаться почти по той же орбите, что и комета, и образуют метеорный рой.
При каждом прохождении кометы вблизи Солнца значительная часть ее вещества испаряется и извергается, пополняя новыми частицами метеорный рой. Подсчитано, что ядро знаменитой кометы Галлея за 30 прохождений через перигелий уменьшилось более чем на 1 км.
По интенсивности газовыделения кометы принято делить на «новые» и «старые». К первым относятся кометы, проникающие во внутренние области Солнечной системы впервые или очень редко, а ко вторым – короткопериодические кометы, многократно проходившие очень близко от Солнца. Вследствие частых и близких прохождений около Солнца на поверхности кометы образуется теплоизоляционный слой каменистых веществ значительной толщины, который защищает находящиеся под ним лед от быстрого испарения. Такую, как бы «высохшую», комету трудно отличить от астероидов – каменистых тел размерами в сотни километров и меньше, движущихся в огромном количестве в основном между орбитами Марса и Юпитера. Возможно, что некоторые астероиды, принадлежащие группам Аполлона, Амура и Атона, с «кометным» характером орбит, являются «высохшими» кометами. Такая точка зрения нашла свое подтверждение, когда в 1983 г. с помощью ИСЗ «IRAS» был открыт слабый астероид, получивший номер 3200. Орбита астероида 3200 оказалась почти совпадающей с орбитой известного метеорного потока Геминид. До этого не было известно родительское тело Геминид. Так как все метеорные рои являются продуктами разрушения кометных ядер, то логично было заключить, что астероид 3200 является одной из «высохших» комет.
Но все это обилие суеверий и предрассудков не могло, разумеется, остановить закономерный процесс познания природы кометы.
