Кометы: Ледяные странники Солнечной системы

Введение

Природный объект в космосе, выделяющий газ – астрономический объект.

Natural object in space that releases gas
the astronomical object

A comet is an icy, small Solar System body that warms and begins to release gases when passing close to the Sun, a process called outgassing. This produces an extended, gravitationally unbound atmosphere or coma surrounding the nucleus, and sometimes a tail of gas and dust gas blown out from the coma. These phenomena are due to the effects of solar radiation and the outstreaming solar wind plasma acting upon the nucleus of the comet. Comet nuclei range from a few hundred meters to tens of kilometers across and are composed of loose collections of ice, dust, and small rocky particles. The coma may be up to 15 times Earth's diameter, while the tail may stretch beyond one astronomical unit. If sufficiently close and bright, a comet may be seen from Earth without the aid of a telescope and can subtend an arc of up to 30° (60 Moons) across the sky. Comets have been observed and recorded since ancient times by many cultures and religions. Comets usually have highly eccentric elliptical orbits, and they have a wide range of orbital periods, ranging from several years to potentially several millions of years. Short period comets originate in the Kuiper belt or its associated scattered disc, which lie beyond the orbit of Neptune. Long period comets are thought to originate in the Oort cloud, a spherical cloud of icy bodies extending from outside the Kuiper belt to halfway to the nearest star. Long period comets are set in motion towards the Sun by gravitational perturbations from passing stars and the galactic tide. Hyperbolic comets may pass once through the inner Solar System before being flung to interstellar space. The appearance of a comet is called an apparition. Extinct comets that have passed close to the Sun many times have lost nearly all of their volatile ices and dust and may come to resemble small asteroids. Asteroids are thought to have a different origin from comets, having formed inside the orbit of Jupiter rather than in the outer Solar System. However, the discovery of main belt comets and active centaur minor planets has blurred the distinction between asteroids and comets. In the early 21st century, the discovery of some minor bodies with long period comet orbits, but characteristics of inner solar system asteroids, were called Manx comets. They are still classified as comets, such as C/2014 S3 (PANSTARRS). Twenty seven Manx comets were found from 2013 to 2017.

as of 2021, there are 4,584 known comets. However, this represents a very small fraction of the total potential comet population, as the reservoir of comet like bodies in the outer Solar System (in the Oort cloud) is about one trillion. Roughly one comet per year is visible to the naked eye, though many of those are faint and unspectacular. Particularly bright examples are called "great comets". Comets have been visited by uncrewed probes such as NASA's Deep Impact, which blasted a crater on Comet Tempel 1 to study its interior, and the European Space Agency's Rosetta, which became the first to land a robotic spacecraft on a comet.

Комета – это небольшое ледяное тело Солнечной системы, которое нагревается и начинает выделять газы при прохождении вблизи Солнца, процесс, называемый сублимацией. Это создает расширенную, гравитационно несвязанную атмосферу или кому, окружающую ядро, а иногда и хвост из газа и пыли, выдуваемый из комы. Эти явления обусловлены воздействием солнечного излучения и потока солнечного ветра на ядро кометы. Ядра комет имеют размеры от нескольких сотен метров до десятков километров и состоят из рыхлых скоплений льда, пыли и мелких каменистых частиц. Кома может достигать 15 диаметров Земли, а хвост может простираться более чем на одну астрономическую единицу. Если комета достаточно близка и ярка, её можно увидеть с Земли невооружённым глазом, и она может занимать до 30° (60 Лун) на небе. Кометы наблюдались и регистрировались с древних времен многими культурами и религиями. Кометы обычно имеют сильно вытянутые эллиптические орбиты и широкий диапазон периодов обращения – от нескольких лет до потенциально нескольких миллионов лет. Кометы с коротким периодом происходят из пояса Койпера или связанного с ним рассеянного диска, расположенного за орбитой Нептуна. Считается, что кометы с длинным периодом возникают из облака Оорта – сферического облака ледяных тел, простирающегося от внешней границы пояса Койпера до половины расстояния до ближайшей звезды. Гравитационные возмущения от проходящих звёзд и галактические приливы приводят в движение кометы с длинным периодом к Солнцу. Гиперболические кометы могут один раз пройти через внутреннюю Солнечную систему, прежде чем быть выброшенными в межзвёздное пространство. Появление кометы называется видимостью. Кометы, которые многократно приближались к Солнцу, потеряли почти весь свой лёд и пыль и могут напоминать небольшие астероиды. Считается, что астероиды имеют иное происхождение, чем кометы, сформировавшись внутри орбиты Юпитера, а не во внешней Солнечной системе. Однако открытие комет главного пояса и активных кентавров размыло границу между астероидами и кометами. В начале XXI века открытие некоторых малых тел с орбитами комет длительного периода, но с характеристиками внутренних астероидов Солнечной системы, получило название комет Манкс. Они по-прежнему классифицируются как кометы, например C/2014 S3 (PANSTARRS). С 2013 по 2017 год было обнаружено 27 комет Манкс. По состоянию на 2021 год известно 4584 комет. Однако это составляет лишь очень небольшую долю от общей потенциальной популяции комет, поскольку резервуар тел, подобных кометам, во внешней Солнечной системе (в облаке Оорта) оценивается примерно в один триллион. Примерно одна комета в год видна невооружённым глазом, хотя многие из них слабые и не впечатляют. Особенно яркие кометы называют «великими кометами». Кометы посещали беспилотные аппараты, такие как Deep Impact (NASA), который создал кратер на комете Tempel 1 для изучения её внутреннего строения, и Rosetta (Европейское космическое агентство), которая впервые совершила посадку роботизированного аппарата на комету.

Этимология

Слово "комета" происходит от древнеанглийского cometa, от латинского comēta или comētēs. То, в свою очередь, является латинизацией греческого κομήτης, означающего «с длинными волосами». Оксфордский словарь английского языка отмечает, что термин (ἀστὴρ) κομήτης уже обозначал «звезду с длинными волосами, комету» в греческом языке. Κομήτης произошло от κομᾶν (koman) — «носить волосы длинными», которое, в свою очередь, произошло от κόμη (komē) — «волосы головы» и использовалось для обозначения «хвоста кометы». Астрономический символ кометы (представленный в Unicode) — , состоящий из небольшого диска с тремя волосовидными отростками.

Ядро

Твердая, центральная структура кометы известна как ядро. Ядра комет состоят из совокупности камня, пыли, водяного льда и замороженного углекислого газа, монооксида углерода, метана и аммиака. В связи с этим, их часто описывают как "грязные снежные комки" по модели Фреда Уиппеля. Кометы с более высоким содержанием пыли называют "ледяными грязными комками". Термин "ледяные грязные комки" появился после наблюдения столкновения кометы 9P/Tempel 1 с зондом-"импактором", отправленным миссией NASA Deep Impact в июле 2005 года. Исследование, проведенное в 2014 году, предполагает, что кометы похожи на "жареное мороженое", поскольку их поверхности состоят из плотного кристаллического льда, смешанного с органическими соединениями, в то время как внутренний лед холоднее и менее плотный. В 2009 году было подтверждено обнаружение аминокислоты глицина в кометной пыли, собранной миссией NASA Stardust. В августе 2011 года был опубликован отчет, основанный на исследованиях NASA метеоритов, найденных на Земле, который предполагает, что компоненты ДНК и РНК (аденин, гуанин и связанные с ними органические молекулы) могли образоваться на астероидах и кометах. Внешние поверхности кометных ядер имеют очень низкое альбедо, что делает их одними из наименее отражающих объектов в Солнечной системе. Космический зонд "Джотто" обнаружил, что ядро кометы Галлея (1P/Галлея) отражает около четырех процентов падающего на него света, а Deep Space 1 обнаружил, что поверхность кометы Боррелли отражает менее 3,0%. Наблюдались ядра комет с радиусами до , но определение их точного размера затруднительно. Ядро 322P/SOHO, вероятно, имеет диаметр всего . Отсутствие обнаружения небольших комет, несмотря на возросшую чувствительность приборов, заставило некоторых предположить, что существует реальный дефицит комет размером менее поперек. Известные кометы имеют среднюю плотность около . Из-за их низкой массы, ядра комет не приобретают сферическую форму под действием собственной гравитации и поэтому имеют неправильную форму. Считается, что примерно шесть процентов околоземных астероидов являются вымершими ядрами комет, которые больше не испытывают выбросов газов, включая 14827 Гипнос и 3552 Дон Кихот. Результаты, полученные с космических аппаратов "Розетта" и "Филе", показывают, что ядро 67P/Чурюмова-Герасименко не имеет магнитного поля, что позволяет предположить, что магнетизм, возможно, не играл роли в раннем образовании планетезималей. Кроме того, спектрограф ALICE на "Розетте" определил, что электроны (в пределах над ядром кометы), образованные в результате фотоионизации молекул воды солнечным излучением, а не фотоны от Солнца, как предполагалось ранее, ответственны за разрушение молекул воды и углекислого газа, высвобождаемых из ядра кометы в ее кому. Приборы на посадочном модуле "Филе" обнаружили на поверхности кометы по меньшей мере шестнадцать органических соединений, четыре из которых (ацетамид, ацетон, метилизоцианат и пропиональдегид) были обнаружены на комете впервые. +Свойства некоторых комет Наименование Размеры (км) Плотность (г/см3) Масса (кг) Источник Комета Галлея 15 × 8 × 8 0,6 3 Темпель 1 7,6 × 4,9 0,62 7,9 19P/Боррелли 8 × 4 × 4 0,3 2,0 67P/Чурюмова-Герасименко 4,1 × 3,3 × 1,8 0,47 1,0

The solid, core structure of a comet is known as the nucleus. Cometary nuclei are composed of an amalgamation of rock, dust, water ice, and frozen carbon dioxide, carbon monoxide, methane, and ammonia. As such, they are popularly described as "dirty snowballs" after Fred Whipple's model. Comets with a higher dust content have been called "icy dirtballs". The term "icy dirtballs" arose after observation of Comet 9P/Tempel 1 collision with an "impactor" probe sent by NASA Deep Impact mission in July 2005. Research conducted in 2014 suggests that comets are like "deep fried ice cream", in that their surfaces are formed of dense crystalline ice mixed with organic compounds, while the interior ice is colder and less dense. In 2009, it was confirmed that the amino acid glycine had been found in the comet dust recovered by NASA's Stardust mission. In August 2011, a report, based on NASA studies of meteorites found on Earth, was published suggesting DNA and RNA components (adenine, guanine, and related organic molecules) may have been formed on asteroids and comets. The outer surfaces of cometary nuclei have a very low albedo, making them among the least reflective objects found in the Solar System. The Giotto space probe found that the nucleus of Halley's Comet (1P/Halley) reflects about four percent of the light that falls on it, and Deep Space 1 discovered that Comet Borrelly's surface reflects less than 3.0%;

Comet nuclei with radii of up to have been observed, but ascertaining their exact size is difficult. The nucleus of 322P/SOHO is probably only in diameter. A lack of smaller comets being detected despite the increased sensitivity of instruments has led some to suggest that there is a real lack of comets smaller than across. Known comets have been estimated to have an average density of Because of their low mass, comet nuclei do not become spherical under their own gravity and therefore have irregular shapes. Roughly six percent of the near Earth asteroids are thought to be the extinct nuclei of comets that no longer experience outgassing, including 14827 Hypnos and 3552 Don Quixote. Results from the Rosetta and Philae spacecraft show that the nucleus of 67P/Churyumov–Gerasimenko has no magnetic field, which suggests that magnetism may not have played a role in the early formation of planetesimals. Further, the ALICE spectrograph on Rosetta determined that electrons (within above the comet nucleus) produced from photoionization of water molecules by solar radiation, and not photons from the Sun as thought earlier, are responsible for the degradation of water and carbon dioxide molecules released from the comet nucleus into its coma. Instruments on the Philae lander found at least sixteen organic compounds at the comet's surface, four of which (acetamide, acetone, methyl isocyanate and propionaldehyde) have been detected for the first time on a comet. +Properties of some comets Name Dimensions(km) Density(g/cm3) Mass(kg)Refs Halley's Comet 15 × 8 × 8 0.6 3 Tempel 1 7.6 × 4.9 0.62 7.9 19P/Borrelly 8 × 4 × 4 0.3 2.0 67P/Churyumov–Gerasimenko 4.1 × 3.3 × 1.8 0.47 1.0

Кома

Потоки пыли и газа, выделяющиеся таким образом, образуют огромную и чрезвычайно тонкую атмосферу вокруг кометы, называемую "комой". Сила, оказываемая на кому радиационным давлением Солнца и солнечным ветром, приводит к образованию огромного "хвоста", направленного от Солнца. Кома обычно состоит из воды и пыли, при этом вода составляет до 90% летучих веществ, вытекающих из ядра, когда комета находится на расстоянии от 3 до 4 астрономических единиц (450 000 000 до 600 000 000 км; 280 000 000 до 370 000 000 миль) от Солнца. Основное разрушение родительской молекулы происходит посредством фотодиссоциации и в гораздо меньшей степени – фотоионизации, при этом солнечный ветер играет незначительную роль в разрушении воды по сравнению с фотохимией. Хотя твердое ядро кометы обычно имеет диаметр менее, чем, комета может быть тысячи или миллионы километров в поперечнике, иногда становясь больше Солнца. Например, примерно через месяц после вспышки в октябре 2007 года комета 17P/Холмс на короткое время имела разреженную пылевую атмосферу, превышающую размеры Солнца. У Великой кометы 1811 года комета была примерно диаметром Солнца. Несмотря на то, что комета может достигать значительных размеров, ее размер может уменьшаться примерно в момент пересечения орбиты Марса вокруг Солнца. Большинство комет слишком тусклы, чтобы их можно было увидеть без телескопа, но несколько из них каждое десятилетие становятся достаточно яркими, чтобы их можно было наблюдать невооруженным глазом. Иногда комета может испытывать огромный и внезапный выброс газа и пыли, в результате чего размер комы значительно увеличивается на определенный период времени. Это произошло в 2007 году с кометой Холмса. В 1996 году было обнаружено, что кометы излучают рентгеновские лучи, что сильно удивило астрономов, поскольку рентгеновское излучение обычно связано с телами очень высокой температуры. Рентгеновские лучи генерируются в результате взаимодействия комет с солнечным ветром: когда высокозаряженные ионы солнечного ветра пролетают через кометную атмосферу, они сталкиваются с атомами и молекулами кометы, "отнимая" у атома один или несколько электронов в процессе, называемом "обменом зарядами". Этот обмен или перенос электрона на ион солнечного ветра сопровождается его дезэкситацией в основное состояние иона с излучением рентгеновских лучей и дальнего ультрафиолетового излучения.

The streams of dust and gas thus released form a huge and extremely thin atmosphere around the comet called the "coma". The force exerted on the coma by the Sun's radiation pressure and solar wind cause an enormous "tail" to form pointing away from the Sun. The coma is generally made of water and dust, with water making up to 90% of the volatiles that outflow from the nucleus when the comet is within 3 to 4 astronomical units (450,000,000 to 600,000,000 km; 280,000,000 to 370,000,000 mi) of the Sun. The parent molecule is destroyed primarily through photodissociation and to a much smaller extent photoionization, with the solar wind playing a minor role in the destruction of water compared to photochemistry. Although the solid nucleus of comets is generally less than across, the coma may be thousands or millions of kilometers across, sometimes becoming larger than the Sun. For example, about a month after an outburst in October 2007, comet 17P/Holmes briefly had a tenuous dust atmosphere larger than the Sun. The Great Comet of 1811 had a coma roughly the diameter of the Sun. Even though the coma can become quite large, its size can decrease about the time it crosses the orbit of Mars around from the Sun. Most comets are too faint to be visible without the aid of a telescope, but a few each decade become bright enough to be visible to the naked eye. Occasionally a comet may experience a huge and sudden outburst of gas and dust, during which the size of the coma greatly increases for a period of time. This happened in 2007 to Comet Holmes. In 1996, comets were found to emit X rays. This greatly surprised astronomers because X ray emission is usually associated with very high temperature bodies. The X rays are generated by the interaction between comets and the solar wind: when highly charged solar wind ions fly through a cometary atmosphere, they collide with cometary atoms and molecules, "stealing" one or more electrons from the atom in a process called "charge exchange". This exchange or transfer of an electron to the solar wind ion is followed by its de excitation into the ground state of the ion by the emission of X rays and far ultraviolet photons.

Удар с лука

Ударные волны формируются в результате взаимодействия солнечного ветра с ионосферой кометы, создаваемой ионизацией газов в коме. По мере приближения кометы к Солнцу, возрастающая скорость выделения газов приводит к расширению комы, а солнечный свет ионизирует газы в ней. Когда солнечный ветер проходит сквозь эту ионную кому, возникает ударная волна. Первые наблюдения были сделаны в 1980-х и 1990-х годах, когда несколько космических аппаратов пролетали мимо комет 21P/Giacobini–Zinner, 1P/Halley и 26P/Grigg–Skjellerup. Тогда было установлено, что ударные волны у комет шире и более плавные, чем резкие планетарные ударные волны, наблюдаемые, например, у Земли. Все эти наблюдения были выполнены вблизи перигелия, когда ударные волны уже полностью сформировались. Космический аппарат "Розетта" наблюдал ударную волну у кометы 67P/Чурюмова–Герасименко на ранней стадии её развития, когда выделение газов увеличивалось по мере приближения кометы к Солнцу. Эта молодая ударная волна получила название "младенческая ударная волна". Младенческая ударная волна асимметрична и, по отношению к расстоянию до ядра, шире, чем полностью развитые ударные волны.

Хвосты

В внешней части Солнечной системы кометы остаются замороженными и неактивными, и их крайне трудно или невозможно обнаружить с Земли из-за их небольшого размера. Статистические обнаружения неактивных ядер комет в поясе Койпера были зарегистрированы по данным наблюдений космического телескопа Хаббл, но достоверность этих обнаружений подвергалась сомнению. Когда комета приближается к внутренней части Солнечной системы, солнечное излучение вызывает испарение летучих веществ внутри кометы, которые выходят из ядра, унося с собой пыль. Потоки пыли и газа формируют собственные, отчетливые хвосты, направленные в немного разных направлениях. Пылевой хвост остается на орбите кометы таким образом, что часто образует изогнутый хвост, называемый хвостом типа II или пылевым хвостом. В некоторых случаях – например, когда Земля пересекает орбитальную плоскость кометы – можно увидеть антихвост, направленный в противоположную сторону от ионного и пылевого хвостов. Наблюдение антихвостов внесло значительный вклад в открытие солнечного ветра. Ионный хвост формируется в результате ионизации частиц в коме под воздействием солнечного ультрафиолетового излучения. После ионизации частицы приобретают положительный электрический заряд, что, в свою очередь, приводит к возникновению "индуцированной магнитосферы" вокруг кометы. Комета и её индуцированное магнитное поле создают препятствие для потока частиц солнечного ветра. Поскольку относительная орбитальная скорость кометы и солнечного ветра сверхзвуковая, перед комой, в направлении потока солнечного ветра, формируется ударный фронт. В этом ударном фронте концентрируются большие скопления кометных ионов (называемые "ионами захвата"), которые "насыщают" солнечное магнитное поле плазмой, в результате чего линии поля "огибают" комету, формируя ионный хвост. Если насыщение ионного хвоста достаточно велико, линии магнитного поля сжимаются до точки, где на некотором расстоянии вдоль ионного хвоста происходит магнитное воссоединение. Это приводит к "разрыву хвоста". В 2013 году ученые ESA сообщили, что ионосфера планеты Венера истекает наружу подобно ионному хвосту, наблюдаемому у кометы в аналогичных условиях.

In the outer Solar System, comets remain frozen and inactive and are extremely difficult or impossible to detect from Earth due to their small size. Statistical detections of inactive comet nuclei in the Kuiper belt have been reported from observations by the Hubble Space Telescope but these detections have been questioned. As a comet approaches the inner Solar System, solar radiation causes the volatile materials within the comet to vaporize and stream out of the nucleus, carrying dust away with them. The streams of dust and gas each form their own distinct tail, pointing in slightly different directions. The tail of dust is left behind in the comet's orbit in such a manner that it often forms a curved tail called the type II or dust tail. On occasions—such as when Earth passes through a comet's orbital plane, the antitail, pointing in the opposite direction to the ion and dust tails, may be seen. The observation of antitails contributed significantly to the discovery of solar wind. The ion tail is formed as a result of the ionization by solar ultra violet radiation of particles in the coma. Once the particles have been ionized, they attain a net positive electrical charge, which in turn gives rise to an "induced magnetosphere" around the comet. The comet and its induced magnetic field form an obstacle to outward flowing solar wind particles. Because the relative orbital speed of the comet and the solar wind is supersonic, a bow shock is formed upstream of the comet in the flow direction of the solar wind. In this bow shock, large concentrations of cometary ions (called "pick up ions") congregate and act to "load" the solar magnetic field with plasma, such that the field lines "drape" around the comet forming the ion tail. If the ion tail loading is sufficient, the magnetic field lines are squeezed together to the point where, at some distance along the ion tail, magnetic reconnection occurs. This leads to a "tail disconnection event". In 2013, ESA scientists reported that the ionosphere of the planet Venus streams outwards in a manner similar to the ion tail seen streaming from a comet under similar conditions."

Реактивные реакторы

Неравномерный нагрев может приводить к тому, что вновь образовавшиеся газы вырываются из слабого места на поверхности ядра кометы, подобно гейзеру. Эти струи газа и пыли могут заставить ядро вращаться и даже расколоться. Инфракрасная съемка кометы Хартли 2 показывает такие струи, выходящие из ядра и уносящие с собой пылевые частицы в кому.

Орбитальные характеристики

Большинство комет — это небольшие тела Солнечной системы с вытянутыми эллиптическими орбитами, которые подносят их близко к Солнцу на части орбиты, а затем уносят в отдалённые области Солнечной системы на остальное время. Кометы часто классифицируют по длительности их орбитальных периодов: чем больше период, тем более вытянута эллиптическая орбита.

Короткий период

Периодические кометы, или кометы с коротким периодом, обычно определяются как кометы с орбитальным периодом менее 200 лет. Они, как правило, движутся по орбитам, расположенным более или менее в плоскости эклиптики и в том же направлении, что и планеты. Их орбиты обычно выводят их в область внешних планет (Юпитера и далее) в афелии; например, афелий кометы Галлея находится чуть за орбитой Нептуна. Кометы, чьи афелии находятся вблизи орбиты крупной планеты, называют "семейством" этой планеты. Считается, что такие семейства образуются, когда планета захватывает кометы с большим периодом на более короткие орбиты. Комета Энке, с самым коротким орбитальным периодом, имеет орбиту, не достигающую орбиты Юпитера, и известна как комета типа Энке. Кометы с коротким периодом, с орбитальными периодами менее 20 лет и малым наклоном (до 30 градусов) к эклиптике, называются традиционными кометами семейства Юпитера (JFC). Кометы типа Галлея, с орбитальными периодами от 20 до 200 лет и наклонами от нуля до более чем 90 градусов, называются кометами типа Галлея (HTC). По состоянию на 2023 год было зарегистрировано 70 комет типа Энке, 100 HTC и 755 JFC. Недавно открытые кометы главного пояса образуют отдельный класс, вращающийся по более округлым орбитам внутри пояса астероидов. Поскольку их эллиптические орбиты часто приближают их к гигантским планетам, кометы подвергаются дальнейшим гравитационным возмущениям. Кометы с коротким периодом имеют тенденцию к тому, чтобы их афелии совпадали с большой полуосью гигантской планеты, при этом JFC составляют самую многочисленную группу. Основываясь на их орбитальных характеристиках, считается, что кометы с коротким периодом происходят из кентавров и пояса Койпера/рассеянного диска — диска объектов в транснептуновой области, — в то время как источником комет с большим периодом считается гораздо более удалённое сферическое облако Оорта (названное в честь голландского астронома Яна Хендрика Оорта, который выдвинул гипотезу о его существовании). Огромные рои тел, подобных кометам, предположительно вращаются вокруг Солнца в этих далёких регионах по приблизительно круговым орбитам. Иногда гравитационное влияние внешних планет (в случае объектов пояса Койпера) или близлежащих звёзд (в случае объектов облака Оорта) может вывести одно из этих тел на эллиптическую орбиту, которая направит его внутрь к Солнцу и сформирует видимую комету. В отличие от возвращения периодических комет, орбиты которых установлены предыдущими наблюдениями, появление новых комет этим механизмом непредсказуемо. Попадая на орбиту Солнца и постоянно притягиваясь к нему, кометы теряют тонны вещества, что существенно влияет на их продолжительность жизни: чем больше вещества теряется, тем короче их жизнь, и наоборот.

Periodic comets or short period comets are generally defined as those having orbital periods of less than 200 years. They usually orbit more or less in the ecliptic plane in the same direction as the planets. Their orbits typically take them out to the region of the outer planets (Jupiter and beyond) at aphelion; for example, the aphelion of Halley's Comet is a little beyond the orbit of Neptune. Comets whose aphelia are near a major planet's orbit are called its "family". Such families are thought to arise from the planet capturing formerly long period comets into shorter orbits. At the shorter orbital period extreme, Encke's Comet has an orbit that does not reach the orbit of Jupiter, and is known as an Encke type comet. Short period comets with orbital periods less than 20 years and low inclinations (up to 30 degrees) to the ecliptic are called traditional Jupiter family comets (JFCs). Those like Halley, with orbital periods of between 20 and 200 years and inclinations extending from zero to more than 90 degrees, are called Halley type comets (HTCs). as of 2023, 70 Encke type comets, 100 HTCs, and 755 JFCs have been reported. Recently discovered main belt comets form a distinct class, orbiting in more circular orbits within the asteroid belt. Because their elliptical orbits frequently take them close to the giant planets, comets are subject to further gravitational perturbations. Short period comets have a tendency for their aphelia to coincide with a giant planet's semi major axis, with the JFCs being the largest group. Based on their orbital characteristics, short period comets are thought to originate from the centaurs and the Kuiper belt/scattered disc —a disk of objects in the trans Neptunian region—whereas the source of long period comets is thought to be the far more distant spherical Oort cloud (after the Dutch astronomer Jan Hendrik Oort who hypothesized its existence). Vast swarms of comet like bodies are thought to orbit the Sun in these distant regions in roughly circular orbits. Occasionally the gravitational influence of the outer planets (in the case of Kuiper belt objects) or nearby stars (in the case of Oort cloud objects) may throw one of these bodies into an elliptical orbit that takes it inwards toward the Sun to form a visible comet. Unlike the return of periodic comets, whose orbits have been established by previous observations, the appearance of new comets by this mechanism is unpredictable. When flung into the orbit of the sun, and being continuously dragged towards it, tons of matter are stripped from the comets which greatly influence their lifetime; the more stripped, the shorter they live and vice versa.

Облако Оорта и Облако Хиллз

Облако Оорта, как полагают, занимает огромное пространство, простираясь от … до … По некоторым оценкам, его внешняя граница находится между … и … Внешнее облако слабо связано с Солнцем и является источником долгопериодических (и, возможно, комет типа Галлея), которые приближаются к орбите Нептуна. Оно рассматривается как возможный источник новых комет, пополняющих относительно разреженное внешнее облако, поскольку его количество постепенно уменьшается. Облако Хиллза объясняет, как облако Оорта продолжает существовать на протяжении миллиардов лет.

Экзокометы

Экзокометы за пределами Солнечной системы были обнаружены и, возможно, широко распространены в Млечном Пути. Первая система экзокомет была обнаружена вокруг Бета Пикторис, очень молодой звезды главной последовательности типа А, в 1987 году. По состоянию на lc=y было идентифицировано в общей сложности 11 таких систем экзокомет, используя спектр поглощения, вызванный обширными облаками газа, испускаемыми кометами при прохождении вблизи своей звезды. После завершения работы космического телескопа «Кеплер» в октябре 2018 года его миссию продолжил новый телескоп под названием TESS. С момента запуска TESS астрономы обнаружили транзиты комет вокруг звезды Бета Пикторис, анализируя кривые блеска, полученные с помощью TESS. После того, как TESS приступил к работе, астрономы получили возможность более эффективно различать экзокометы с помощью спектроскопического метода. Новые планеты обнаруживаются методом анализа кривых блеска, который проявляется в виде симметричного провала на графиках, когда планета проходит перед своей звездой. Однако дальнейший анализ этих кривых блеска показал, что асимметричные формы провалов вызваны хвостом одной кометы или множеством комет.

Связь с метеоритными дождями

Когда комета нагревается при близких прохождениях к Солнцу, дегазация ее ледяных компонентов высвобождает твердые частицы, слишком крупные, чтобы быть унесенными давлением излучения и солнечным ветром. Если орбита Земли проходит через этот шлейф обломков, состоящий преимущественно из мелких зерен скалистого материала, то, вероятно, произойдет метеорный поток, когда Земля пересечет его. Более плотные шлейфы обломков вызывают быстрые, но интенсивные метеорные потоки, а менее плотные – более продолжительные, но менее интенсивные. Обычно плотность шлейфа обломков связана с тем, как давно родительская комета выбросила этот материал. Например, метеорный поток Персеиды наблюдается каждый год с 9 по 13 августа, когда Земля пересекает орбиту кометы Свифта — Тэттла. Комета Галлея является источником метеорного потока Ориониды в октябре.

Кометы и их влияние на жизнь

Многие кометы и астероиды сталкивались с Землей на ранних этапах ее формирования. Многие ученые полагают, что кометы, бомбардировавшие молодую Землю около 4 миллиардов лет назад, доставили огромное количество воды, которая сейчас заполняет океаны Земли, или, по крайней мере, значительную ее часть. Однако другие ученые ставят эту идею под сомнение. Обнаружение органических молекул, включая полициклические ароматические углеводороды, в значительных количествах в кометах привело к предположениям о том, что кометы или метеориты могли принести на Землю предшественники жизни – или даже саму жизнь. В 2013 году было предположено, что столкновения между скалистыми и ледяными телами, такими как кометы, могли привести к образованию аминокислот, составляющих белки, посредством ударного синтеза. Скорость, с которой кометы входили в атмосферу, в сочетании с масштабом энергии, высвобождавшейся при первоначальном контакте, позволяла более мелким молекулам конденсироваться в более крупные макромолекулы, которые стали основой для жизни. В 2015 году ученые обнаружили значительное количество молекулярного кислорода в выбросах кометы 67P, что указывает на то, что эта молекула может встречаться чаще, чем считалось ранее, и, следовательно, не является столь однозначным индикатором жизни, как предполагалось. Предполагается, что удары комет на протяжении длительного времени доставили значительное количество воды на Луну, часть которой могла сохраниться в виде лунного льда. Считается, что столкновения комет и метеоритов ответственны за образование тектитов и австралитов.

Страх перед кометами

Страх перед кометами как проявлением воли Бога и предзнаменованием грядущей катастрофы был наиболее силен в Европе в период с 1200 по 1650 год. Например, спустя год после появления Великой кометы 1618 года Готтард Артузиус опубликовал памфлет, в котором утверждал, что она является знаком приближающегося Дня Суда. Он перечислил на десяти страницах бедствия, связанные с кометами, включая «землетрясения, наводнения, изменение русел рек, град, сильную жару и засуху, неурожаи, эпидемии, войны, измены и высокие цены». К 1700 году большинство ученых пришли к выводу, что подобные события происходили независимо от появления комет. Однако, используя записи Эдмонда Галлея о наблюдениях комет, Уильям Уистон в 1711 году предположил, что Великая комета 1680 года имеет период обращения в 574 года и стала причиной Всемирного потопа, описанного в Книге Бытия, обрушив на Землю воду. Его заявление на столетие возродило страх перед кометами, теперь уже как прямой угрозой миру, а не как предзнаменованию бедствий. Спектроскопический анализ 1910 года выявил токсичный газ цианоген в хвосте кометы Галлея, что вызвало паническую скупку противогазов и неэффективных «противокометных таблеток» и «противокометных зонтов» среди населения.

Выход (выброс) из Солнечной системы

Если комета движется достаточно быстро, она может покинуть Солнечную систему. Такие кометы движутся по открытой гиперболической траектории и поэтому называются гиперболическими кометами. Известно, что кометы, сформировавшиеся в Солнечной системе, выбрасываются из неё только при взаимодействии с другим объектом в Солнечной системе, например, с Юпитером. Примером является комета C/1980 E1, которая была сбита с орбиты вокруг Солнца с периодом 7,1 миллиона лет на гиперболическую траекторию после близкого прохождения планеты Юпитер в 1980 году. Межзвездные кометы, такие как 1I/'Oumuamua и 2I/Borisov, никогда не обращались вокруг Солнца и, следовательно, не нуждаются во взаимодействии с третьим телом, чтобы быть выброшенными из Солнечной системы.

Утомившиеся летучие материалы

Кометы семейства Юпитера и кометы длительного периода, по-видимому, подчиняются различным законам затухания. Кометы семейства Юпитера (JFC) активны в течение жизни около 10 000 лет, или примерно 1000 орбит, в то время как кометы длительного периода затухают гораздо быстрее. Только 10% долгопериодических комет переживают более 50 сближений с малым перигелием, и лишь 1% – более 2000 сближений. Некоторые астероиды на эллиптических орбитах теперь идентифицируются как вымершие кометы. Предполагается, что около шести процентов околоземных астероидов являются вымершими ядрами комет. Значительным кометарным событием стало открытие кометы Шумейкера — Леви 9 в 1993 году. Близкое сближение в июле 1992 года раскололо её на части, и в течение шести дней в июле 1994 года эти фрагменты упали в атмосферу Юпитера — это было первое зафиксированное астрономами столкновение двух объектов в Солнечной системе. К другим кометам, подвергшимся распаду, относятся 3D/Биела в 1846 году и 73P/Швассманна — Вахмана с 1995 по 2006 год. Греческий историк Эфор сообщал о распаде кометы еще зимой 372–373 годов до н.э. Предполагается, что кометы распадаются из-за теплового напряжения, внутреннего давления газа или столкновения. Кометы 42P/Неймина и 53P/Ван Бийсбрука, по-видимому, являются фрагментами родительской кометы. Численное моделирование показало, что обе кометы в январе 1850 года сблизились с Юпитером, и до 1850 года их орбиты были почти идентичны. Другая группа комет, образовавшаяся в результате эпизодов фрагментации, — это семейство комет Лиллера, включающее C/1988 A1 (Лиллер), C/1996 Q1 (Табур), C/2015 F3 (SWAN), C/2019 Y1 (ATLAS) и C/2023 V5 (Леонард). Наблюдались случаи распада комет во время прохождения перигелия, в том числе великих комет Уэста и Икеи — Секи. Комета Биелы является ярким примером: она распалась на две части при прохождении перигелия в 1846 году. Эти две кометы были замечены отдельно в 1852 году, но больше никогда не появлялись. Вместо этого в 1872 и 1885 годах наблюдались впечатляющие метеорные потоки, когда комета должна была быть видна. Небольшой метеорный поток Андромедиды ежегодно происходит в ноябре и вызывается пересечением Землей орбиты кометы Биелы. Некоторые кометы заканчивают своё существование более эффектно — либо падая на Солнце, либо сталкиваясь с планетой или другим телом. Столкновения комет с планетами или лунами были распространены в ранней Солнечной системе: некоторые из многочисленных кратеров на Луне, например, могли быть вызваны кометами. Недавнее столкновение кометы с планетой произошло в июле 1994 года, когда комета Шумейкера — Леви 9 распалась на части и столкнулась с Юпитером.

Jupiter family comets and long period comets appear to follow very different fading laws. The JFCs are active over a lifetime of about 10,000 years or ~1,000 orbits whereas long period comets fade much faster. Only 10% of the long period comets survive more than 50 passages to small perihelion and only 1% of them survive more than 2,000 passages. Some asteroids in elliptical orbits are now identified as extinct comets. Roughly six percent of the near Earth asteroids are thought to be extinct comet nuclei. A significant cometary disruption was that of Comet Shoemaker–Levy 9, which was discovered in 1993. A close encounter in July 1992 had broken it into pieces, and over a period of six days in July 1994, these pieces fell into Jupiter's atmosphere—the first time astronomers had observed a collision between two objects in the Solar System. Other splitting comets include 3D/Biela in 1846 and 73P/Schwassmann–Wachmann from 1995 to 2006. Greek historian Ephorus reported that a comet split apart as far back as the winter of 372–373 BC. Comets are suspected of splitting due to thermal stress, internal gas pressure, or impact. Comets 42P/Neujmin and 53P/Van Biesbroeck appear to be fragments of a parent comet. Numerical integrations have shown that both comets had a rather close approach to Jupiter in January 1850, and that, before 1850, the two orbits were nearly identical. Another group of comets that is the result of fragmentation episodes is the Liller comet family made of C/1988 A1 (Liller), C/1996 Q1 (Tabur), C/2015 F3 (SWAN), C/2019 Y1 (ATLAS), and C/2023 V5 (Leonard). Some comets have been observed to break up during their perihelion passage, including great comets West and Ikeya–Seki. Biela's Comet was one significant example when it broke into two pieces during its passage through the perihelion in 1846. These two comets were seen separately in 1852, but never again afterward. Instead, spectacular meteor showers were seen in 1872 and 1885 when the comet should have been visible. A minor meteor shower, the Andromedids, occurs annually in November, and it is caused when Earth crosses the orbit of Biela's Comet. Some comets meet a more spectacular end – either falling into the Sun or smashing into a planet or other body. Collisions between comets and planets or moons were common in the early Solar System: some of the many craters on the Moon, for example, may have been caused by comets. A recent collision of a comet with a planet occurred in July 1994 when Comet Shoemaker–Levy 9 broke up into pieces and collided with Jupiter.

Номенклатура

Названия, присваиваемые кометам, менялись в соответствии с различными правилами на протяжении последних двух столетий. До начала XX века большинство комет называли по году их появления, иногда добавляя прилагательные для особенно ярких комет; например, "Великая комета 1680 года", "Великая комета 1882 года" и "Великая январская комета 1910 года". После того как Эдмонд Галлей доказал, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов – это одно и то же небесное тело, и успешно предсказал её возвращение в 1759 году, вычислив её орбиту, эта комета стала известна как комета Галлея. Подобным образом, вторая и третья известные периодические кометы, комета Энке и комета Биелы, были названы в честь астрономов, рассчитавших их орбиты, а не их первооткрывателей. Впоследствии периодические кометы обычно стали называть в честь их первооткрывателей, но кометы, появившиеся лишь однажды, продолжали именоваться по году своего появления. Например, в 2019 году астроном Геннадий Борисов обнаружил комету, которая, по всей видимости, возникла за пределами Солнечной системы; эта комета получила название 2I/Борисов в его честь.

Ранние наблюдения и мысли

Из древних источников, таких как китайские кости оракула, известно, что кометы были замечены людьми на протяжении тысячелетий. До шестнадцатого века кометы обычно считались дурными предзнаменованиями, предвещающими смерть королей или знатных людей, грядущие катастрофы или даже рассматривались как нападения небесных существ на земных обитателей. Аристотель (384–322 до н.э.) был первым известным ученым, который использовал различные теории и наблюдательные факты для построения последовательной, структурированной космологической теории комет. Он полагал, что кометы – это атмосферные явления, поскольку они могли появляться за пределами зодиака и изменять свою яркость в течение нескольких дней. Космологическая теория Аристотеля о кометах основывалась на его наблюдениях и представлении о том, что все во Вселенной имеет четкую структуру. Частью этой структуры было строгое разделение между небесным и земным, при этом кометы ассоциировались исключительно со вторым. По мнению Аристотеля, кометы должны находиться в пределах сферы Луны и быть четко отделены от небес. Также в IV веке до н.э. Аполлоний Миндский поддерживал идею о том, что кометы движутся подобно планетам. Аристотелевская теория комет оставалась широко принятой на протяжении всего Средневековья, несмотря на ряд открытий, оспаривающих ее отдельные аспекты. В I веке н.э. Сенека Младший подверг сомнению логику Аристотеля в отношении комет. Он утверждал, что из-за их упорядоченного движения и неуязвимости для ветра они не могут быть атмосферными явлениями и более постоянны, чем предполагают их мимолетные вспышки на небе. Сенека отметил, что прозрачны лишь их хвосты, и поэтому они похожи на облака, и возразил против ограничения их орбит зодиаком. Критикуя Аполлония Миндского, Сенека утверждал: «Комета прорезает верхние области Вселенной и становится видимой лишь тогда, когда достигает самой низкой точки своей орбиты». Хотя сам Сенека не разработал собственной развернутой теории, его аргументы вызвали оживленные дебаты среди критиков Аристотеля в XVI и XVII веках. Плиний описывал кометы как «похожие на людей», часто изображая их хвосты в виде «длинных волос» или «длинной бороды». Его система классификации комет по цвету и форме использовалась на протяжении столетий. Сообщается, что арабский ученый в 1258 году заметил несколько повторных появлений кометы (или типа комет), и хотя неясно, считал ли он это одной периодической кометой, возможно, это была комета с периодом около 63 лет. В 1301 году итальянский художник Джотто был первым, кто точно и анатомически изобразил комету. В своей работе «Поклонение волхвов» изображение кометы Галлея Джотто на месте Вифлеемской звезды не имело себе равных по точности до XIX века и было превзойдено лишь с изобретением фотографии. Астрологические интерпретации комет оставались преобладающими вплоть до XV века, несмотря на зарождение современной научной астрономии. Кометы продолжали предвещать беды, о чем свидетельствуют хроники Люцернского Шиллинга и предупреждения папы Каликста III. В XVI веке Тихо Браге и Михаэль Местлин доказали, что кометы должны находиться за пределами земной атмосферы, измерив параллакс Великой кометы 1577 года. Точность измерений позволяла предположить, что комета находится как минимум в четыре раза дальше от Земли, чем Луна. Основываясь на наблюдениях 1664 года, Джованни Борелли зафиксировал долготу и широту наблюдаемых им комет и предположил, что их орбиты могут быть параболическими. Несмотря на то, что Галилео Галилей был опытным астрономом, в своей книге 1623 года «Испытатель» он отверг теорию Браге о параллаксе комет и предположил, что они могут быть лишь оптической иллюзией, несмотря на ограниченные личные наблюдения. Исаак Ньютон в своей «Математических началах натуральной философии» 1687 года доказал, что объект, движущийся под действием гравитации по закону обратных квадратов, должен описывать орбиту в форме одного из конических сечений, и продемонстрировал, как привести траекторию кометы на небе к параболической орбите, используя в качестве примера комету 1680 года. Он описывал кометы как компактные и прочные твердые тела, движущиеся по наклонным орбитам, а их хвосты – как тонкие струи пара, испускаемые их ядрами, воспламеняемые или нагреваемые Солнцем. Он предполагал, что кометы являются источником компонента воздуха, поддерживающего жизнь. Он отметил, что кометы обычно появляются вблизи Солнца и, следовательно, скорее всего, вращаются вокруг него. Говоря об их свечении, он утверждал: «Кометы светят солнечным светом, который они отражают», а их хвосты освещаются «солнечным светом, отраженным от дыма, поднимающегося из [комы]». В 1705 году Эдмонд Галлей (1656–1742) применил метод Ньютона к 23 появлениям комет, произошедшим между 1337 и 1698 годами. Он заметил, что три из них – кометы 1531, 1607 и 1682 годов – имели очень похожие орбитальные элементы, и он смог объяснить небольшие различия в их орбитах гравитационными возмущениями, вызванными Юпитером и Сатурном. Уверенный в том, что эти три появления были тремя проявлениями одной и той же кометы, он предсказал ее возвращение в 1758–59 годах. Предсказанная Галлеем дата возвращения была уточнена командой из трех французских математиков: Алексиса Клеро, Жозефа Лаланда и Николь Рен Лепот, которые предсказали дату перигелия кометы 1759 года с точностью до месяца. Когда комета вернулась, как и было предсказано, она стала известна как комета Галлея. Уже в XVIII веке некоторые ученые выдвинули верные гипотезы о физическом составе комет. В 1755 году Иммануил Кант предположил в своей «Всеобщей истории природы», что кометы конденсируются из «первородной материи» за пределами известных планет, которая «слабо движется» под действием гравитации, затем вращается по произвольным наклонениям и частично испаряется под воздействием тепла Солнца при приближении к перигелию. В 1836 году немецкий математик Фридрих Вильгельм Бессель, наблюдая за струями пара во время появления кометы Галлея в 1835 году, предположил, что реактивная сила испаряющегося материала может быть достаточно велика, чтобы значительно изменить орбиту кометы, и утверждал, что негравитационные движения кометы Энке являются результатом этого явления. В XIX веке Астрономическая обсерватория Падуи стала эпицентром наблюдательных исследований комет. Под руководством Джованни Сантини (1787–1877) и затем Джузеппе Лоренцони (1843–1914) эта обсерватория была посвящена классической астрономии, в основном вычислению орбит новых комет и планет, с целью составления каталога почти десяти тысяч звезд. Расположенная в северной части Италии, наблюдения из этой обсерватории сыграли ключевую роль в установлении важных геодезических, географических и астрономических расчетов, таких как разница долготы между Миланом и Падуей, а также между Падуей и Фиуме. В переписке внутри обсерватории, особенно между Сантини и другим астрономом Джузеппе Тоальдо, подчеркивалась важность наблюдений за орбитами комет и планет. В 1950 году Фред Лоуренс Уиппл предположил, что кометы – это не скалистые объекты, содержащие немного льда, а ледяные объекты, содержащие немного пыли и камней. Эта «грязная снежная» модель вскоре была принята и, по-видимому, подтверждалась наблюдениями армады космических аппаратов (включая зонд Giotto Европейского космического агентства и советские аппараты Vega 1 и Vega 2), которые пролетели сквозь кому кометы Галлея в 1986 году, сфотографировали ядро и наблюдали струи испаряющегося материала. 22 января 2014 года ученые ESA сообщили об обнаружении, впервые однозначно, водяного пара на карликовой планете Церере, крупнейшем объекте в поясе астероидов. Обнаружение было сделано с использованием инфракрасных возможностей космической обсерватории Herschel. Эта находка неожиданна, поскольку кометы, а не астероиды, обычно считаются «прорастающими струями и шлейфами».

From ancient sources, such as Chinese oracle bones, it is known that comets have been noticed by humans for millennia. Until the sixteenth century, comets were usually considered bad omens of deaths of kings or noble men, or coming catastrophes, or even interpreted as attacks by heavenly beings against terrestrial inhabitants. Aristotle (384–322 BC) was the first known scientist to use various theories and observational facts to employ a consistent, structured cosmological theory of comets. He believed that comets were atmospheric phenomena, due to the fact that they could appear outside of the zodiac and vary in brightness over the course of a few days. Aristotle's cometary theory arose from his observations and cosmological theory that everything in the cosmos is arranged in a distinct configuration. Part of this configuration was a clear separation between the celestial and terrestrial, believing comets to be strictly associated with the latter. According to Aristotle, comets must be within the sphere of the moon and clearly separated from the heavens. Also in the 4th century BC, Apollonius of Myndus supported the idea that comets moved like the planets. Aristotelian theory on comets continued to be widely accepted throughout the Middle Ages, despite several discoveries from various individuals challenging aspects of it. In the 1st century AD, Seneca the Younger questioned Aristotle's logic concerning comets. Because of their regular movement and imperviousness to wind, they cannot be atmospheric, and are more permanent than suggested by their brief flashes across the sky. He pointed out that only the tails are transparent and thus cloudlike, and argued that there is no reason to confine their orbits to the zodiac. In criticizing Apollonius of Myndus, Seneca argues, "A comet cuts through the upper regions of the universe and then finally becomes visible when it reaches the lowest point of its orbit." While Seneca did not author a substantial theory of his own, his arguments would spark much debate among Aristotle's critics in the 16th and 17th centuries. Pliny observed comets as "human like", often describing their tails with "long hair" or "long beard". His system for classifying comets according to their color and shape was used for centuries. There is a claim that an Arab scholar in 1258 noted several recurrent appearances of a comet (or a type of comet), and though it's not clear if he considered it to be a single periodic comet, it might have been a comet with a period of around 63 years. In 1301, the Italian painter Giotto was the first person to accurately and anatomically portray a comet. In his work Adoration of the Magi, Giotto's depiction of Halley's Comet in the place of the Star of Bethlehem would go unmatched in accuracy until the 19th century and be bested only with the invention of photography. Astrological interpretations of comets proceeded to take precedence clear into the 15th century, despite the presence of modern scientific astronomy beginning to take root. Comets continued to forewarn of disaster, as seen in the Luzerner Schilling chronicles and in the warnings of Pope Callixtus III. In the 16th century, Tycho Brahe and Michael Maestlin demonstrated that comets must exist outside of Earth's atmosphere by measuring the parallax of the Great Comet of 1577. Within the precision of the measurements, this implied the comet must be at least four times more distant than from Earth to the Moon. Based on observations in 1664, Giovanni Borelli recorded the longitudes and latitudes of comets that he observed, and suggested that cometary orbits may be parabolic. Despite being a skilled astronomer, in his 1623 book The Assayer, Galileo Galilei rejected Brahe's theories on the parallax of comets and claimed that they may be a mere optical illusion, despite little personal observation. Isaac Newton, in his Principia Mathematica of 1687, proved that an object moving under the influence of gravity by an inverse square law must trace out an orbit shaped like one of the conic sections, and he demonstrated how to fit a comet's path through the sky to a parabolic orbit, using the comet of 1680 as an example. He describes comets as compact and durable solid bodies moving in oblique orbit and their tails as thin streams of vapor emitted by their nuclei, ignited or heated by the Sun. He suspected that comets were the origin of the life supporting component of air. He pointed out that comets usually appear near the Sun, and therefore most likely orbit it. On their luminosity, he stated, "The comets shine by the Sun's light, which they reflect," with their tails illuminated by "the Sun's light reflected by a smoke arising from [the coma]". In 1705, Edmond Halley (1656–1742) applied Newton's method to 23 cometary apparitions that had occurred between 1337 and 1698. He noted that three of these, the comets of 1531, 1607, and 1682, had very similar orbital elements, and he was further able to account for the slight differences in their orbits in terms of gravitational perturbation caused by Jupiter and Saturn. Confident that these three apparitions had been three appearances of the same comet, he predicted that it would appear again in 1758–59. Halley's predicted return date was later refined by a team of three French mathematicians: Alexis Clairaut, Joseph Lalande, and Nicole Reine Lepaute, who predicted the date of the comet's 1759 perihelion to within one month's accuracy. When the comet returned as predicted, it became known as Halley's Comet. As early as the 18th century, some scientists had made correct hypotheses as to comets' physical composition. In 1755, Immanuel Kant hypothesized in his Universal Natural History that comets were condensed from "primitive matter" beyond the known planets, which is "feebly moved" by gravity, then orbit at arbitrary inclinations, and are partially vaporized by the Sun's heat as they near perihelion. In 1836, the German mathematician Friedrich Wilhelm Bessel, after observing streams of vapor during the appearance of Halley's Comet in 1835, proposed that the jet forces of evaporating material could be great enough to significantly alter a comet's orbit, and he argued that the non gravitational movements of Encke's Comet resulted from this phenomenon. In the 19th century, the Astronomical Observatory of Padova was an epicenter in the observational study of comets. Led by Giovanni Santini (1787–1877) and followed by Giuseppe Lorenzoni (1843–1914), this observatory was devoted to classical astronomy, mainly to the new comets and planets orbit calculation, with the goal of compiling a catalog of almost ten thousand stars. Situated in the Northern portion of Italy, observations from this observatory were key in establishing important geodetic, geographic, and astronomical calculations, such as the difference of longitude between Milan and Padua as well as Padua to Fiume. Correspondence within the observatory, particularly between Santini and another astronomer Giuseppe Toaldo, mentioned the importance of comet and planetary orbital observations. In 1950, Fred Lawrence Whipple proposed that rather than being rocky objects containing some ice, comets were icy objects containing some dust and rock. This "dirty snowball" model soon became accepted and appeared to be supported by the observations of an armada of spacecraft (including the European Space Agency's Giotto probe and the Soviet Union's Vega 1 and Vega 2) that flew through the coma of Halley's Comet in 1986, photographed the nucleus, and observed jets of evaporating material. On 22 January 2014, ESA scientists reported the detection, for the first definitive time, of water vapor on the dwarf planet Ceres, the largest object in the asteroid belt. The detection was made by using the far infrared abilities of the Herschel Space Observatory. The finding is unexpected because comets, not asteroids, are typically considered to "sprout jets and plumes". According to one of the scientists, "The lines are becoming more and more blurred between comets and asteroids."

Космические миссии

"Армада Галлея" описывает совокупность космических миссий, посетивших и/или проводивших наблюдения за кометой Галлея во время её перигелия в 1980-х годах. Космический челнок "Челленджер" планировалось использовать для изучения кометы Галлея в 1986 году, но он взорвался вскоре после запуска. Deep Impact. Продолжаются дебаты относительно количества льда в кометах. В 2001 году космический аппарат Deep Space 1 получил изображения высокого разрешения поверхности кометы Боррелли. Было установлено, что поверхность кометы Боррелли горячая и сухая, с температурой от 0 до 100 °C, и чрезвычайно тёмная, что позволяет предположить, что лёд был удалён солнечным нагревом и эволюцией, либо скрыт сажеподобным веществом, покрывающим Боррелли. В июле 2005 года зонд Deep Impact создал кратер на комете Темпель 1 для изучения её внутреннего строения. Результаты миссии показали, что большая часть водяного льда в комете находится под поверхностью, и эти резервуары питают струи испаряющейся воды, формирующие кому Темпель 1. Переименованный в EPOXI, он совершил пролёт мимо кометы Хартли 2 4 ноября 2010 года. Ulysses. В 2007 году зонд "Улисс" неожиданно прошел сквозь хвост кометы C/2006 P1 (McNaught), открытой в 2006 году. "Улисс" был запущен в 1990 году, и его первоначальной задачей было вращение вокруг Солнца для дальнейшего изучения на всех широтах. Stardust. Данные миссии Stardust показали, что материалы, собранные из хвоста кометы Wild 2, были кристаллическими и могли образоваться только при экстремально высоких температурах, превышающих 1000 °C (1832 °F), то есть "родиться в огне". Хотя кометы сформировались во внешней Солнечной системе, считается, что радиальное перемешивание вещества на ранних этапах формирования Солнечной системы привело к перераспределению материала по всему протопланетному диску. В результате кометы содержат кристаллические зерна, образовавшиеся на ранних этапах в горячей внутренней Солнечной системе. Это проявляется как в спектрах комет, так и в миссиях по возврату образцов. Ещё более свежие данные свидетельствуют о том, что "космическая пыль напоминает материалы астероидов". Эти новые результаты заставили учёных пересмотреть представления о природе комет и их отличиях от астероидов. Rosetta. Зонд "Розетта" находился на орбите кометы Чурюмова — Герасименко. 12 ноября 2014 года его посадочный модуль Philae успешно приземлился на поверхность кометы, что стало первым в истории случаем посадки космического аппарата на подобный объект.

The Halley Armada describes the collection of spacecraft missions that visited and/or made observations of Halley's Comet 1980s perihelion. The space shuttle Challenger was intended to do a study of Halley's Comet in 1986, but exploded shortly after being launched. Deep Impact. Debate continues about how much ice is in a comet. In 2001, the Deep Space 1 spacecraft obtained high resolution images of the surface of Comet Borrelly. It was found that the surface of comet Borrelly is hot and dry, with a temperature of between , and extremely dark, suggesting that the ice has been removed by solar heating and maturation, or is hidden by the soot like material that covers Borrelly. In July 2005, the Deep Impact probe blasted a crater on Comet Tempel 1 to study its interior. The mission yielded results suggesting that the majority of a comet's water ice is below the surface and that these reservoirs feed the jets of vaporized water that form the coma of Tempel 1. Renamed EPOXI, it made a flyby of Comet Hartley 2 on 4 November 2010. Ulysses. In 2007, the Ulysses probe unexpectedly passed through the tail of the comet C/2006 P1 (McNaught) which was discovered in 2006. Ulysses was launched in 1990 and the intended mission was for Ulysses to orbit around the Sun for further study at all latitudes. Stardust. Data from the Stardust mission show that materials retrieved from the tail of Wild 2 were crystalline and could only have been "born in fire", at extremely high temperatures of over 1000 °C (1832 °F). Although comets formed in the outer Solar System, radial mixing of material during the early formation of the Solar System is thought to have redistributed material throughout the proto planetary disk. As a result, comets contain crystalline grains that formed in the early, hot inner Solar System. This is seen in comet spectra as well as in sample return missions. More recent still, the materials retrieved demonstrate that the "comet dust resembles asteroid materials". These new results have forced scientists to rethink the nature of comets and their distinction from asteroids. Rosetta. The Rosetta probe orbited Comet Churyumov–Gerasimenko. On 12 November 2014, its lander Philae successfully landed on the comet's surface, the first time a spacecraft has ever landed on such an object in history.

Великие кометы

Примерно раз в десятилетие комета становится достаточно яркой, чтобы её заметил случайный наблюдатель, что приводит к тому, что такие кометы называют великими кометами. В целом, если у кометы большое и активное ядро, она проходит близко к Солнцу и не оказывается скрытой Солнцем при наблюдении с Земли в период максимальной яркости, у неё есть шанс стать великой кометой. Однако комета Коутека в 1973 году отвечала всем критериям и от неё ожидали зрелищности, но она не оправдала этих ожиданий. Комета Веста, появившаяся три года спустя, имела гораздо более скромные прогнозы, но стала чрезвычайно впечатляющей кометой. Великая комета 1577 года – хорошо известный пример великой кометы. Она прошла близко к Земле как непериодическая комета и была видна многим, включая известных астрономов Тихо Браге и Таки ад-Дина. Наблюдения этой кометы привели к ряду важных открытий в области кометной науки, особенно для Браге. В конце XX века последовал длительный период без появления великих комет, за которым последовали две кометы одна за другой – комета Хаякутаке в 1996 году, а затем комета Хейла-Боппа, достигшая максимальной яркости в 1997 году, будучи обнаруженной два года ранее. Первой великой кометой XXI века стала C/2006 P1 (Макнот), ставшая видимой невооружённым глазом в январе 2007 года. Она была самой яркой за более чем 40 лет.

Кометы, сияющие солнцем

Комета, скользящая вблизи Солнца, — это комета, которая проходит чрезвычайно близко к Солнцу в перигелии, как правило, в пределах нескольких миллионов километров. Хотя небольшие кометы, скользящие вблизи Солнца, могут полностью испариться при таком близком подходе к Солнцу, более крупные могут пережить множество перигелийных прохождений. Однако сильные приливные силы, которым они подвергаются, часто приводят к их фрагментации. Около 90% комет, скользящих вблизи Солнца, наблюдаемых с помощью SOHO, являются членами группы Кройца, все они происходят от одной гигантской кометы, которая распалась на множество меньших комет во время своего первого прохождения через внутреннюю Солнечную систему. Остальные содержат некоторые спорадические кометы, скользящие вблизи Солнца, но среди них были идентифицированы четыре другие связанные группы комет: группы Крахта, Крахта 2a, Марсдена и Майера. Группы Марсдена и Крахта, по-видимому, связаны с кометой 96P/Machholz, которая является источником двух метеорных потоков, Квадрантид и Ариетид.

Необычные кометы

Из тысяч известных комет некоторые демонстрируют необычные свойства. Комета Энке (2P/Encke) движется по орбите от внешней границы пояса астероидов до чуть внутренней стороны орбиты планеты Меркурий, в то время как комета 29P/Schwassmann–Wachmann в настоящее время движется по почти круговой орбите, полностью находящейся между орбитами Юпитера и Сатурна. 2060 Хирон, чья нестабильная орбита расположена между Сатурном и Ураном, изначально классифицировался как астероид, пока не была замечена слабая кома. Аналогично, комета Шумейкера — Леви 2 первоначально была обозначена как астероид.

Самый большой

Самая большая известная периодическая комета — 95P/Chiron диаметром 200 км, которая достигает перигелия каждые 50 лет чуть внутри орбиты Сатурна на расстоянии 8 а.е. Считается, что самая большая известная комета облака Оорта — комета Бернардинилли-Бернштейна, диаметром около 150 км, которая достигнет перигелия только в январе 2031 года, чуть за пределами орбиты Сатурна на расстоянии 11 а.е. Комета 1729 года, по оценкам, имела диаметр около 100 км и достигла перигелия внутри орбиты Юпитера на расстоянии 4 а.е.

Кентавры

Кентавры обычно проявляют характеристики как астероидов, так и комет. Кентавры могут классифицироваться как кометы, например, 60558 Эхекл и 166P/NEAT. 166P/NEAT был обнаружен, когда у него была кома, и поэтому классифицируется как комета, несмотря на его орбиту, а 60558 Эхекл был обнаружен без комы, но позже активизировался и был классифицирован как комета и астероид (174P/Эхекл). Один из планов, связанных с аппаратом "Кассини", предусматривал отправку к кентавру, но NASA приняло решение уничтожить его.

Наблюдение

Комету можно обнаружить фотографически, используя широкоугольный телескоп, или визуально с помощью бинокля. Однако даже без доступа к оптическим приборам, астроном-любитель все еще может обнаружить комету, сближающуюся с Солнцем, онлайн, загрузив изображения, накопленные некоторыми спутниковыми обсерваториями, такими как SOHO. 2000-я комета, обнаруженная SOHO, была открыта польским астрономом-любителем Михалом Кусяком 26 декабря 2010 года, а оба первооткрывателя кометы Хейла — Боппа использовали любительское оборудование (хотя Хейл не был любителем).

Потерянный

Ряд периодических комет, обнаруженных в прошлые десятилетия или предыдущие века, сейчас считаются потерянными. Их орбиты никогда не были достаточно точно определены для предсказания будущих появлений, либо кометы разрушились. Однако время от времени обнаруживается "новая" комета, и вычисление её орбиты показывает, что это старая "потерянная" комета. Примером служит комета 11P/Tempel–Swift–LINEAR, открытая в 1869 году, но ставшая невидимой после 1908 года из-за гравитационных возмущений, вызванных Юпитером. Она была вновь обнаружена лишь случайно, благодаря программе LINEAR в 2001 году. По меньшей мере 18 комет подпадают под эту категорию.

В популярной культуре

Изображение комет в популярной культуре прочно укоренилось в давней западной традиции, согласно которой кометы считаются предвестниками бед и знамениями кардинальных перемен в мире. Одна лишь комета Галлея при каждом своем появлении порождала множество сенсационных публикаций всевозможного рода. Особенно отмечалось, что рождение и смерть некоторых известных личностей совпадали с отдельными появлениями кометы, например, с писателем Марком Твеном (который верно предположил, что "уйдёт вместе с кометой" в 1910 году), в то время как появление кометы Хейла — Боппа в 1997 году спровоцировало массовое самоубийство секты Heaven's Gate. В научной фантастике столкновение с кометами изображается как угроза, побеждаемая технологиями и героизмом (как в фильмах 1998 года "Глубокий удар" и "Армагеддон"), или как причина глобального апокалипсиса ("Молот Люцифера", 1979) или нашествия зомби ("Ночь кометы", 1984).

В литературе

Комета длительного периода, впервые зафиксированная Понсом во Флоренции 15 июля 1825 года, послужила вдохновением для юмористического стихотворения Лидии Сигорни, в котором небесные тела спорят о появлении и предназначении кометы.