Реферат на тему «Интересные факты о кометах Солнечной системы»

Введение

Весной 1910 года газеты многих стран писали о том, что Земля пройдёт через хвост кометы Галлея, и после того, как астрономы обнаружили в спектре хвоста циан, ядовитый газ, часть публики охватила настоящая паника: люди закупали противогазы и «противокометные пилюли», которые предприимчивые торговцы продавали как средство спасения. Ничего страшного, конечно, не произошло, потому что вещество хвоста настолько разрежено, что в объёме, равном Земле, его масса ничтожна, однако эта история хорошо показывает, как сильно кометы с древних времён волновали людей, которые видели в них предвестников войн, эпидемий и смерти правителей.

Сегодня кометы перестали пугать, но зато стали одним из самых интересных объектов для исследования, ведь их ядра, по современным представлениям, сохранили почти в неизменном виде вещество, из которого около 4,6 миллиарда лет назад формировалась Солнечная система. Изучая состав комет, учёные пытаются ответить на вопросы о происхождении воды на Земле и о том, могли ли кометы принести на нашу планету органические молекулы, необходимые для зарождения жизни, а космические аппараты «Вега», «Джотто», «Стардаст», «Дип Импакт» и «Розетта» за последние сорок лет подлетали к кометам вплотную.

Цель реферата состоит в том, чтобы рассмотреть основные характеристики комет и собрать интересные факты о них. Для достижения цели решаются следующие задачи:

• описать состав и строение кометы;
• рассмотреть орбиты комет и их периоды обращения;
• охарактеризовать физические свойства ядра, комы и хвоста;
• привести наиболее интересные факты из истории наблюдения и исследования комет.

Комет известно уже несколько тысяч, но лишь некоторые из них стали знаменитыми благодаря яркости, необычной судьбе или полётам космических аппаратов, и в таблице 1 собраны кометы, о которых чаще всего вспоминают в популярной литературе по астрономии.

Таблица 1 — Известные кометы Солнечной системы

Объектом исследования служат малые тела Солнечной системы, предметом выступают кометы, их строение, орбиты и физические свойства. В работе использованы анализ научно-популярной и учебной литературы, а также сравнение характеристик комет. Одна из самых наглядных характеристик кометы связана с тем, как часто она возвращается к Солнцу, и разброс здесь огромный; периоды обращения пяти известных периодических комет показаны на рисунке 1.

Комета Энке возвращается к Солнцу каждые три с небольшим года, и её видели уже десятки раз, а комета Свифта – Туттля, от которой происходит августовский метеорный поток Персеиды, делает один оборот за 133 года и последний раз проходила вблизи Солнца в 1992 году. Комета Галлея с периодом около 76 лет занимает среднее положение и остаётся единственной яркой короткопериодической кометой, которую человек может увидеть невооружённым глазом дважды за жизнь, в следующий раз она вернётся в 2061 году.

Глава 1. Основные характеристики комет

1.1 Состав и строение комет

Главная часть кометы, её ядро, представляет собой глыбу из льда, замёрзших газов и пыли размером обычно от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров, и такую модель ещё в 1950 году предложил американский астроном Фред Уиппл, назвав ядро «грязным снежным комом». Лёд в ядре состоит в основном из воды, но в нём есть и замёрзшие углекислый газ, угарный газ, аммиак, метанол, а пыль включает силикаты и сложные органические соединения, причём поверхность ядра покрыта тёмной коркой и отражает лишь несколько процентов падающего света, то есть по цвету оно темнее угля.

Пока комета находится далеко от Солнца, за орбитой Юпитера, она представляет собой только ядро и почти не видна, но по мере приближения к Солнцу лёд начинает испаряться, точнее возгоняться, переходя из твёрдого состояния сразу в газ, и вокруг ядра образуется кома, облако газа и пыли диаметром в десятки и сотни тысяч километров. Ещё дальше от ядра простирается водородное облако, которое видно только в ультрафиолете и может быть больше Солнца, хотя масса всего этого вещества крайне мала по сравнению с массой ядра.

Наиболее эффектная часть кометы, хвост, образуется под действием солнечного излучения и солнечного ветра, и у многих комет можно различить два хвоста сразу. Газовый, или ионный, хвост состоит из ионизированных молекул, светится голубоватым светом и вытянут почти точно в сторону от Солнца, а пылевой хвост имеет желтоватый оттенок, так как отражает солнечный свет, и изгибается вдоль орбиты, поэтому, вопреки распространённому представлению, хвост кометы вовсе не тянется за ней, а направлен от Солнца, даже когда комета удаляется от него.

Длина кометного хвоста бывает поразительной, и когда в 1996 году к Солнцу подходила комета Хякутакэ, космический аппарат «Улисс», изучавший солнечный ветер, неожиданно пересёк её ионный хвост на расстоянии более 500 миллионов километров от ядра, то есть хвост оказался длиннее, чем расстояние от Солнца до Марса. А в 2006 году капсула аппарата «Стардаст» доставила на Землю частицы пыли из комы кометы Вильда 2, и в них позже нашли аминокислоту глицин, что стало важным доводом в пользу гипотезы о роли комет в появлении органики на молодой Земле.

1.2 Орбиты и периоды обращения комет

По периоду обращения кометы делят на короткопериодические, возвращающиеся к Солнцу быстрее чем за 200 лет, и долгопериодические, у которых один оборот занимает сотни, тысячи и даже миллионы лет. Короткопериодические кометы приходят, по современным представлениям, из пояса Койпера за орбитой Нептуна, причём многие из них под действием притяжения Юпитера переходят на орбиты с периодами в 5–10 лет и образуют так называемое семейство Юпитера, а долгопериодические кометы прилетают из облака Оорта, гипотетического облака ледяных тел на окраине Солнечной системы, гипотезу о котором выдвинул в 1950 году нидерландский астроном Ян Оорт.

Первым, кто доказал, что кометы движутся по замкнутым орбитам и возвращаются, был английский астроном Эдмунд Галлей, который, пользуясь законами Ньютона, заметил, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов имели похожие орбиты, и предсказал возвращение этой кометы в конце 1758 года. Сам Галлей до этого не дожил, но комета действительно появилась на Рождество 1758 года, её назвали в его честь, и это стало одним из самых убедительных подтверждений теории всемирного тяготения.

1.3 Физические свойства комет

Масса кометных ядер очень мала по астрономическим меркам: ядро кометы Галлея размером примерно 15 на 8 километров имеет массу около 2·10¹⁴ килограммов, что в десятки миллиардов раз меньше массы Луны. Из-за этого сила тяжести на поверхности ядра ничтожна, и когда в ноябре 2014 года посадочный модуль «Филы» миссии «Розетта» опустился на ядро кометы Чурюмова – Герасименко, он не смог закрепиться гарпунами, дважды отскочил и остановился в затенённой расщелине, где его солнечным батареям не хватало света.

Каждый раз, проходя вблизи Солнца, комета теряет часть вещества, у крупных комет это десятки тонн в секунду в периоды наибольшей активности, поэтому за сотни и тысячи оборотов ядро постепенно истощается, распадается или превращается в тёмное неактивное тело, похожее на астероид. Пылевые частицы, потерянные кометой, остаются на её орбите, и когда Земля пересекает такой рой, в атмосфере сгорают метеоры, которые мы наблюдаем как метеорные потоки, например Леониды, связанные с кометой Темпеля – Туттля, или Ориониды, порождённые кометой Галлея.

Кометы способны и на более драматические события. В июле 1994 года обломки кометы Шумейкеров – Леви 9, разорванной приливными силами Юпитера при предыдущем сближении, один за другим упали на планету, и следы этих ударов, тёмные пятна размером с Землю, были видны в любительские телескопы несколько недель, а астрономы впервые в истории наблюдали столкновение двух тел Солнечной системы.