бесплатно рефераты
 

Кометы Космическая опасность

кометы. И без учета возмущающего действия на комету притяжения со стороны

других тел Солнечной системы, задача нахождения этих элементов, в общем,

кажется не столь сложной. Если же на практике по нескольким наблюдениям

определить орбиту кометы и предвычислить ее эфемериду (т. е. положение ее

на небе на период видимости), в следующее возвращение кометы к Солнцу ее

можно либо вообще не найти, либо, случайно «переоткрыв» ее, увидеть, что

элементы орбиты значительно изменились под влиянием гравитационных

возмущений со стороны больших планет Солнечной системы. Дело в том, что

вычисленная по нескольким наблюдениям комета без учета возмущений со

стороны планет эллиптическая, параболическая или гиперболическая орбита –

это так называемая оскулирующая орбита кометы, подчас значительно

отличающаяся от реальной, по которой комета движется среди планет Солнечной

системы. На практике оскулирующая орбита кометы пересчитывается на все

более отдаленные в прошлое моменты времени с постоянным учетом

гравитационных возмущений. Процедура пересчета элементов кометной орбиты

производится до того момента, когда орбита окажется не подверженной влиянию

со стороны больших планет. Такая орбита называется первичной. Первичная

орбита кометы, будучи одной из кривых конического сечения (окружность,

эллипс, парабола или гипербола), позволяет судить о принадлежности кометы к

Солнечной системе. Большинство первичных кометных орбит – эллиптические, т.

е. большинство комет - члены нашей Солнечной системы. Но стали ли они

членами Солнечной системы, придя из межзвездных пространств, или всегда

принадлежали к семейству планет Солнца? В каждом конкретном случае нужно

специальное исследование.

Иногда комета проходит вблизи Земли несколько раз, а потом притяжением

планет-гигантов отбрасывается на более удаленную орбиту и становится

ненаблюдаемой. В других случаях, наоборот, комета, ранее никогда не

наблюдавшаяся, становится видимой из-за того, что она прошла вблизи Юпитера

или Сатурна и резко изменила орбиту. Кроме подобных резких изменений,

известных лишь для ограниченного числа объектов, орбиты всех комет

испытывают постепенные изменения.

Изменения орбит не являются единственной возможной причиной

исчезновения комет. Достоверно установлено, что кометы быстро разрушаются.

Яркость короткопериодических комет ослабевает со временем, а в некоторых

случаях процесс разрушения наблюдался почти непосредственно. Классическим

примером является комета Биэли. Она была открыта в 1772 году и наблюдалась

в 1813, 1826 и 1832. г.г. В 1845 году размеры кометы оказались

увеличенными, а в январе 1846г. наблюдатели с удивлением обнаружили две

очень близкие кометы вместо одной. Были вычислены относительные движения

обеих комет, и оказалось, что комета Биэли разделилась на две ещё около

года назад, но вначале компоненты проектировались один на другой, и

разделение было замечено не сразу. Комета Биэли наблюдалась ещё один раз,

причём один компонент много слабее другого, и больше её найти не удалось.

Зато неоднократно наблюдался метеорный поток, орбита которого совпадала с

орбитой кометы Биэли.

5. СПЕКТР И ХИМИческий состав КОМЕТ.

При решении вопроса о происхождении комет нельзя обойтись без знания

химического состава вещества, из которого сложено кометное ядро. Казалось

бы, что может быть проще? Нужно сфотографировать побольше спектров комет,

расшифровать их - и химический состав кометных ядер нам сразу же станет

известным. Однако, дело обстоит не так просто, как кажется на первый

взгляд. Спектр фотометрического ядра может быть просто отражённым солнечным

или эмиссионным молекулярным спектром. Отражённый солнечный спектр является

непрерывным и ничего не сообщает о химическом составе той области, от

которой он отразился - ядра или пылевой атмосферы, окружающей ядро.

Эмиссионный газовый спектр несёт информацию о химическом составе газовой

атмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом

составе поверхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области

молекулы, такие как С2, СN, СH, ОН и др., являются вторичными, дочерними

молекулами - "обломками" более сложных молекул или молекулярных комплексов,

из которых складывается кометное ядро. Эти сложные родительские молекулы,

испаряясь в околоядерное пространство, быстро подвергаются разрушительному

действию солнечного ветра и фотонов или распадаются или диссоциируются на

более простые молекулы, эмиссионные спектры которых и удаётся наблюдать от

комет. Сами родительские молекулы дают непрерывный спектр. Вопрос о

родительских молекулах в кометных ядрах был впервые поставлен Вурмом ещё в

30-х годах нашего века и дискутируется в настоящее время. Ведь все кометные

радикалы, эмиссии которых обнаруживаются в кометных спектрах, являются

химически активными молекулами и поэтому могут сохранять свою стабильность

в газовом агрегатном состоянии при достаточно низких плотностях или в

твердой фазе при низких температурах и в присутствии инертного наполнителя,

тормозящего химические реакции между радикалами и другими молекулами.

Радикалы, а также тугоплавкое вещество, тапа углерода, не могут

непосредственно испаряться с поверхности ядра. На расстоянии около 1 а.е.

от Солнца температура близка к комнатной, а мы знаем из повседневной жизни,

что углерод при такой температуре не испаряется. Следовательно, и радикалы,

и углерод, и другие молекулы, наблюдающиеся в атмосферах комет, входят в

состав более сложных родительских молекул, распад которых после испарения

из ядра в поле солнечной радиации приводит к образованию наблюдаемой в

кометных атмосферах совокупности радикалов и других молекул, а также ионов.

Окончательно проблема родительских молекул, из которых состоят кометные

ядра, возможно, будет разрешена только путем посылки космического аппарата

к ядру кометы, сближения и возможной посадки аппарата на ядро, на котором

будет произведён химический анализ кометного грунта или же кометное

вещество, набранное в стерильную капсулу, будет впоследствии доставлено на

Землю, где и будет произведен его окончательный анализ. Возможно на этот

вопрос будет решен в рамках проекта Deep Impact Spacecraft (см. ниже). Этот

вопрос очень важен, так как именно химизм ядер предопределяет необычно

высокую активность комет, способных из весьма малых по размерам ядер

развивать гигантские атмосферы и хвосты, превосходящие по своим размерам

все известные тела в Солнечной системе (оболочка и хвост некоторых комет

достигают чудовищных размеров. Текущий рекорд длины хвоста кометы – это

хвост Великой кометы 1843. Её хвост имел длину не менее 300 млн. км

(диаметр головы ее несколько превышал диаметр Солнца). Это значит, что если

мысленно поместить саму комету в центр Солнца, то хвост пересек бы орбиту

Марса).

Первым наблюдал и описал спектр головы кометы итальянец Донати. На фоне

слабого непрерывного спектра кометы 1864 он увидел три широкие светящиеся

полосы: голубого, зелёного и жёлтого цвета. Как оказалось это свечение

принадлежало молекулам углерода С2, в изобилии оказавшегося в кометной

атмосфере. Эти эмиссионные полосы молекул С2 получили название полос Свана,

по имени ученого, занимавшегося исследованием спектра углерода. Первая

щелевая спектрограмма головы Большой Кометы 1881 была получена англичанином

Хеггинсом, который обнаружил в спектре излучение химически активного

радикала циана СN.

Анализ спектра головы и хвоста показал наличие следующих атомов,

молекул и пылевых частиц:

1. Органические C, C2, C3,CH, CN, CO, CS, HCN, CH3.

1. Неорганические H, NH, NH2, O, OH, H2O.

1. Металлы - Na, Ca, Cr, Co, Mn, Fe, Ni, Cu, V, Si.

1. Ионы – CO+, CO2+, CH[pic], CN[pic], N2+, OH[pic], H2O[pic].

1. Пыль - силикаты (в инфракрасной области).

Вдали от Солнца, на расстоянии 11 а.е., приближающаяся комета выглядит

небольшим туманным пятнышком, порой с признаками начинающегося образования

хвоста. Спектр, полученный от кометы, находящейся на таком расстоянии, и

вплоть до расстояния 3-4 а.е., является непрерывным, т.к. на таких больших

расстояниях эмиссионный спектр не возбуждается из-за слабого фотонного и

корпускулярного солнечного излучения.

Этот спектр образуется в результате отражения солнечного света от

пылевых частиц или в результате его рассеивания на многоатомных молекулах

или молекулярных комплексах. На расстоянии около 3 а.е. от Солнца, т.е.

когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в спектре появляется первая

эмиссионная полоса молекулы циана, которая наблюдается почти во всей голове

кометы. На расстоянии 2 а.е. возбуждаются уже излучения трёхатомных молекул

С3 и NН3, которые наблюдаются в более ограниченной области головы кометы

вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8 а.е.

появляются излучения углерода - полосы Свана, которые сразу становятся

заметными во всей голове кометы: и вблизи ядра и у границ видимой головы.

Механизм свечения кометных молекул был расшифрован ещё в 1911г. К.

Шварцшильдом и Е. Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры кометы Галлея

(1910), пришли к заключению, что некоторые молекулы кометного газа

поглощают солнечный свет, и затем снова его же излучают в той же длине

волны. Это свечение аналогично резонансному свечению паров натрия в

известных опытах Ауда, который первый заметил, что при освещении светом,

имеющим частоту желтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться

на той же частоте характерным жёлтым светом. Такое излучение физики

называют резонансным. Другие молекулы поглощают энергию Солнца в виде

ультрафиолетовых лучей, но излучают их в виде лучей с другой длиной волны,

видимых глазу. Такое свечение физики называют флуоресценцией.

Для объяснения свечения зеленой и красной кислородных линий

(аналогичные линии наблюдаются и в спектрах полярных сияний) привлекались

различные механизмы: электронный удар, диссоциативная рекомбинация и

фотодиссоциация. Электронный удар, однако, не в состоянии объяснить более

высокую интенсивность зелёной линии в некоторых кометах по сравнению с

красной. Поэтому больше предпочтения отдаётся механизму фотодиссоциации, в

пользу которого говорит распределение яркости в голове кометы. Тем не

менее, этот вопрос ещё окончательно не решён и поиски истинного механизма

свечения атомов в кометах продолжаются

7.СОВРЕМЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОМЕТ.

Многие кометные загадки, такие, как истинная химическая природа

родительских молекул, из которых состоит ядро, физическое строение ядра и,

естественно, проблема происхождения комет, смогут проясниться только при

посылке космического зонда к ядру кометы.

Много новой научной информации дают орбитальные астрономические

обсерватории (например, открытие водородной атмосферы у кометы Беннета в

1970г., а затем и у других комет), крупным шагом вперёд явится создание

астрономических обсерваторий на Луне, но ничто не заменит осуществления

посадки зонда на кометное ядро. Аппаратура, установленная на борту такого

космического зонда, позволит в первую очередь установить наличие твердого

ядра у кометы, его плотность, форму, массу, альбедо, особенности рельефа

кометного ядра, степень загрязненности поверхности ядра, химический состав

слагающих ядро льдов и других пород, скорость вращения ядра. В 1980 г.

советский космический корабль «Венера-12», возвращаясь из космического

путешествия к планете Венера, куда им был доставлен спускаемый космический

аппарат, сблизился с кометой Бредфилда (1979) и сфотографировал её спектр с

помощью ультрафиолетового спектрометра, разработанного советскими и

французскими учёными. В полученном спектре кометы обнаружен ряд новых

линий, принадлежащих элементам, ранее в кометах не наблюдавшимся.

Проект «Вега» (Венера – комета Галлея) был одним из самых сложных в

истории космических исследований. Он состоял из трёх частей: изучение

атмосферы и поверхности Венеры при помощи посадочных аппаратов, изучение

динамики атмосферы Венеры при помощи аэростатных зондов, пролёт через кому

и плазменную оболочку кометы Галлея.

Советская астрофизическая станция «Астрон» вела космические наблюдения

кометы Галлея почти восемь месяцев с декабря 1985года по июль 1986 года.

Был исследован газовый состав головы кометы, сфотографировано несколько

спектров, был получен ответ на вопрос, как быстро теряет свою массу

кометное ядро в зависимости от расстояния до Солнца. Оказалось, что каждый

раз, когда комета сближается с Солнцем (через каждые 75 лет), ядро кометы

теряет 370 миллионов тонн своей массы. Это не так уж много, если учесть,

что по современным оценкам масса ядра кометы Галлея составляет примерно 10

миллиардов тонн. Однако через несколько десятков сближений кометы с Солнцем

ее ядро полностью потеряет запас льда и превратится в «высохшую комету»,

похожую на астероид. Тогда ядро уже не будет иметь светящейся головы и

хвоста, а будет выглядеть как очень слабенькая звездочка, найти которую на

небе можно будет в очень мощный телескоп.

За окрестностями Солнца постоянно ведет наблюдение космический телескоп

SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Недавно с его помощью удалось

зафиксировать явление, ранее казавшееся невозможным. 24 мая 2003 г. камера

телескопа сфотографировала две кометы, которые выжили, пролетев сквозь

раскаленную солнечную корону, температура которой составляет несколько

миллионов градусов. Они прошли над поверхностью Солнца на расстоянии всего

одной десятой его радиуса. Правда, при этом они лишились своих голов (в

состав головы кометы входит ядро и кома - пыль и газ, выделившиеся из

ядра). От этих двух комет остались одни хвосты, которые сейчас удаляются от

Солнца. Конечно, эти хвосты выглядят очень тусклыми по сравнению с былым

ярким ядром, но в телескоп SOHO они были видны.

Причем после вылета из ядра эта пыль была отброшена далеко в космос (на

миллионы километров) под действием светового давления солнечного излучения.

Две живучие кометы принадлежат к семейству комет Kreutz, орбита которых

почти касается Солнца. Кометы этого семейства очень часто видны на снимках

с телескопа SOHO. Как правило, их первая встреча с Солнцем становится

последней - комета попросту испаряется под действием мощного солнечного

излучения еще на подлете к Солнцу. Но, как оказывается, бывают и

исключения. Правда, очень редкие. Телескоп SOHO работает больше шести лет,

и за это время он сфотографировал более 600 комет, движущихся к Солнцу по

скользящей траектории. За это время было зафиксировано лишь три случая

выживания безголовых комет (например, пара аналогичных комет была замечена

в июне 1998 г.).

Американский научно-исследовательский космический зонд Stardust 2.01.04

в 23:44 по московскому времени взял образцы твердых частиц из хвоста кометы

Wild-2, Автоматический зонд NASA подошел к комете на расстояние всего в 230

километров. Комета Wild-2, размер которой - более 5,4 километров в

поперечнике, прошла мимо зонда со скоростью в 22,9 километра в час. Встреча

с небесным телом состоялась на расстоянии более 389 миллионов километров от

Земли. Изучение взятых зондом образцов, как предполагают ученые, поможет не

только лучше изучить строение комет, но и позволит узнать много нового о

ранней истории Солнечной системы. Stardust уже начал первичную обработку

полученных данных и передачу информации на Землю. Зонд Stardust стартовал

седьмого февраля 1999 года. За свое многолетнее путешествие зонд взял пробы

межзвездных частиц, сделал фотоснимки Земли и Луны, облетел астероид

Annefrank и теперь после встречи с кометой направляется обратно к Земле.

Его посадка запланирована на 15 января 2006 года.

В литературе уже рассматривались варианты полета космический аппаратов

к кометам Энке, Галлея, Джакобини-Циннера, Борелли и Темпеля-2.етеоры

украшают небо в начале января почти каждый год - по крайней мере с первой

четверти XIX века. Теперь астроном Питер Дженнискенс из Института поиска

внеземной жизни (SETI, США) нашел источник этих падающих звезд. Квадрантиды

могут быть осколками небесного тела 2003 EH1, утверждает астроном. Этот

объект, обнаруженный в марте, до сих пор считался астероидом, проходящим по

орбите, очень близкой к Земле.

Дженнискенс утверждает, что 2003 EH1 может быть старой кометой. По его

словам, она распалась около 500 лет назад на огромное количество пылевых

гранул, попадающих в земную атмосферу и сгорающих в ней. Большинство других

метеорных дождей, таких, как ноябрьские Леониды, тоже возникают, когда

Земля периодически проходит сквозь облако кометных осколков. Пылевой хвост

пополняется каждый раз, когда комета возвращается во внутреннюю часть

солнечной системы, поэтому ежегодные метеорные дожди не оскудевают.

Квадрантиды бывают наиболее заметны 2-4 января.[pic]Астрономы подозревают,

что 2003 EH1 сама может быть осколком более крупной кометы C1490 Y1. В 1979

году японский астроном Иширо Хасегава обнаружил, что траектория

Квадрантидов похожа на траекторию C1490 Y1, упоминавшейся в

восточноазиатских исторических хрониках с 1490 года и распавшейся веком

позже. Дженнискен полагает, что 2003 EH1 может быть древним ядром C1490 Y1,

но его доказательства не очень убедительны. Требуются более тщательные

наблюдения за траекторией движения 2003 EH1.

[pic]НАСА начала реализацию проекта стоимостью в 300 миллионов

долларов, в рамках которого будет запущен космический корабль, в чью миссию

входит столкновение с кометой Tempel 1. Запуск Deep Impact spacecraft (DIS)

намечен на январь 2004 года. В июле 2005 года DIS запустит в комету 350-

килограммовый снаряд, состоящий в основном из меди и оснащенный

видеокамерами и другими специальными приспособлениями для сбора информации.

Астрономы предполагают, что, если комета состоит из луноподобного реголита,

то снаряд должен оставить кратер диаметром около 125 метров и глубиной 25

метров. Ученых интересует главным образом возможность заглянуть внутрь

объекта. Известно, что кометы состоят изо льда и космической пыли, но их

внутренности всегда оставались загадкой для астрономов. Тепло, которое

должно выделиться при столкновении, испарит часть льда, дав возможность

ученым более детально проанализировать его состав. Во время "бомбардировки"

комету можно будет наблюдать невооруженным взглядом, так как ее яркость

резко увеличится. Комета Tempel 1 имеет диаметр в 5 километров и была

выбрана учеными по причине ее удобного расположения. Орбита Tempel 1

проходит в 80 миллионов километрах от Земли, что по космическим меркам -

"ближе не бывает". Искусственно устроенное столкновение приблизит комету к

Солнцу на несколько десятков метров. Сейчас Tempel 1 находится от Солнца на

расстоянии 230 миллионов километров

8. СТОЛКНОВЕНИЕ ЗЕМЛИ С КОМЕТОЙ.

Столкновения Земли с кометой — вот чего стали бояться люди, перестав видеть

в кометах предвестниц войн. Этой проблемой активно занимаются многие

ученые.

Так в чем же заключается проблема космической угрозы? В солнечной

системе находится громадное количество небольших тел - астероидов и комет,

Страницы: 1, 2, 3, 4


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.