Солнечная система - Страница 104

104

На расстоянии 3—4 а.е. от Солнца у кометы постепенно начинает развиваться хвост, который становится хорошо заметным на расстоянии менее 2 а.е. Хвост кометы представляет величественное зрелище: он простирается иногда на десятки и даже сотни миллионов километров, хотя и представляет из себя «видимое ничто». При дальнейшем сближении кометы с Солнцем ее хвост может разделиться на два и более хвостов, приобретая сложную структуру. Голова же кометы увеличивается до максимального размера на расстояниях 1,6—0,9 а.е., а затем уменьшается.

В разделе «Астероиды» рассказано об спектральной классификации малых планет. Предпринимаются попытки осуществить систематизацию и кометных спектров, чтобы на этой основе провести классификацию комет. Возможно, в будущем, когда будет накоплен больший наблюдательный материал по спектрам разных комет, это удастся осуществить.

Один из способов описания спектров комет предложил астроном И. Боушка. Для краткой характеристики спектра он использует следующие обозначения: «С» (от continuum) для непрерывного спектра; «Е» (от emission) для молекулярного спектра излучения; интенсивность спектра в соответствии с ее ростом характеризуется цифрами 1, 2 и 3; на отсутствие непрерывного или эмиссионного спектра указывает цифра «0»; если наиболее интенсивны полосы циана, добавляется буква «с», если присутствуют линии натрия — буква «n», если линии металлов — буква «m», и т.д. В скобках добавляется гелиоцентрическое расстояние кометы в момент получения спектра. Например, запись для одного из спектров кометы Когоутека (1970 III) выглядит так: СЗЕ1с(1,7). Это означает, что на гелиоцентрическом расстоянии 1,7 а.е. у кометы наблюдался очень сильный непрерывный спектр и слабые молекулярные полосы, среди которых наиболее интенсивными были полосы циана.

По спектрам комет в их головах и хвостах были обнаружены многие атомы, молекулы и пылевые частицы. Зафиксированные в кометах молекулы разделяют на родительские и дочерние. Родительские — это исходные, присутствующие в холодном веществе кометы, а дочерние — фрагменты родительских, возникающие под действием высокой температуры, коротковолнового излучения, бомбардировки космическими частицами. Какие именно молекулы родительские, а какие — дочерние, вопрос непростой. Многие специалисты считают, что родительские — это наиболее стабильные молекулы.

Предлагаются разные комбинации родительских молекул, вплоть до сложных органических соединений типа нитрилов, альдегидов, карбоновых кислот и аминокислот, лежащих в основе живой материи. Но есть и мнение, что родительскими могут быть только молекулы, которые имеют в своем составе радикалы (группы из нескольких атомов) со слабой химической связью с молекулярными основаниями, разрушаемой при изменении физических условий. Получившиеся после этого свободные радикалы способны образовывать новые — дочерние — соединения. Эти вопросы требуют дальнейших исследований.

Сейчас считается общепринятым, что в состав кометных атмосфер входят следующие компоненты:

1. Органические молекулы:

а) дочерние (производные): С, С, С, CN, СО, CS;

б) родительские: HCN, CHCN, ССН и др.;

2. Неорганические молекулы:

а) дочерние: Н, О, ОН, NH, NH;

б) родительские: НО, N и др.;

3. Металлы: Na, Са, Cr, Со, Mn, Fe, Ni, Сu, V, Si.

4. Ионы: СО, СО, СН, CN, N, ОН, Н0 и др.

5. Пыль: силикаты.

Ядра комет

Предположение о том, что причиной увеличения яркости комет и появления у них комы и хвостов при сближении с Солнцем является присутствие в их ядрах льдов высказал в 1948 г. С.К. Всехсвятский и детально развил в начале 1950-х Ф. Уиппл (хотя близкие идеи высказывали еще П.С. Лаплас и Ф. Бессель). Согласно модели Уиппла, ядро кометы — это ком из «грязного снега», то есть сравнительно рыхлое образование из льдов разного состава (вода, аммиак, метан и углекислый газ), смерзшегося с пылью и фрагментами горных пород. Резкое возрастание светимости кометы объясняется ее нагревом при сближении с Солнцем и потерей вещества вследствие испарения (точнее — сублимации, т.е. перехода вещества из твердой фазы сразу в пар).

У новых или «молодых» комет, совершивших всего одно или несколько сближений с Солнцем, этот процесс идет интенсивно, поскольку они состоят из реликтовых (неизмененных) льдов. Но у «старых» комет при очередных возвращениях к Солнцу испарение вещества происходит все слабее, поскольку на поверхности их ядер накапливаются тугоплавкие частицы пыли и крупные силикатные фрагменты, образующие защитную корку, предохраняющую лежащий под ней лед от испарения.

Модель Уиппла проста, поэтому не может объяснить тонкостей. Если исходить из этой модели, то льды разных летучих соединений должны испаряться с разными скоростями и, что самое главное — при разных температурах, а значит, на разных расстояниях от Солнца. Но это не подтверждают спектральные наблюдения. В 1952 г. модель Уиппла усовершенствовали П. Свинге и А. Дельзем, предположив, что в кометные ядра входят не чистые льды летучих веществ, а их гидраты. В каждое из таких соединений наряду с «родительской» молекулой вещества входят и несколько молекул воды, число которых определяется свойствами родительской молекулы. Такие сложные гидраты могут образовываться в космическом вакууме при очень низких температурах. По физическим свойствам все они очень схожи, в частности, испаряются примерно при одинаковой температуре и с близкими скоростями.

Современные модели «новых» комет представляют ядро как очень рыхлое образование, типа гигантского снежного кома. После многократных прохождений близ Солнца «новая» комета стареет, ее ядро уменьшается за счет потери большей части летучих из поверхностного слоя и покрывается коркой из нелетучих соединений.

104