Як працює комета Галлея

Комета Галлея – це яскрава, єдина у своєму роді комета з періодом повернення до Сонця близько 75-76 років, яка добре видно навіть неозброєним поглядом. Офіційне астрономічне назва цього небесного тіла – 1P/Halleу. Саме для комети Галлея вдалося вперше визначити еліптичну орбіту і встановити періодичність руху в Сонячній системі, чим займався англієць Едмонд Галлей (1656-1742) – королівський астроном, фізик, геофізик, метеоролог, математик і демограф, в честь якого і названа комета.

У древні часи люди спостерігали появу комети Галлея, однак не підозрювали того, що бачать одне і те ж космічне тіло. Перше збереглося письмове свідчення про появу «небесного знака» датується 249 роком до нашої ери, і з тих пір наближення комети спостерігалося не менше тридцяти разів. Останнє спостереження комети Галлея було можливим у 1986 році, а наступне очікується влітку 2061 року. Треба визнати, що якщо зараз подія такого масштабу розцінюється як сприятливий час для космічних досліджень, то колись поява комет розцінювалося людьми як «грізний знак згори» про прийдешні зміни, війнах, державних переворотах. По більшій частині, в цьому винні «сильні світу» тих часів. Відомо, що Чингісхан, побачивши комету, розцінив її як особисте послання і заклик до завоювання сусідніх земель. Те ж відбувалося і в стародавньому Китаї, і навіть на зорі нашої ери в Європі.

Що стосується наукової точки зору, то в Європі довгий час домінував погляд Аристотеля. Він вважав, що поява комет викликається атмосферними збуреннями нашої планети (незважаючи на те, що у той час вже існували досить близькі до фактів гіпотези про позаземний природу комет, що належать античним філософам). Ще Сенека схилявся до версії космічного походження комет, і навіть змоделював спосіб докази періодичності їх руху, який згодом був реалізований Галлеем. Однак навіть ці факти не могли розвіяти сумнівів вчених: чи комети мають свої орбіти в Сонячній системі та обертаються навколо Сонця, то це поодинокі «гості», які лише раз перетинають наш зоряний будинок по прямій траєкторії.

У 17 столітті все змінилося, коли в Європі в 1680-1681 рр. спостерігали яскраву комету З/1680 V1, іноді звану кометою Ньютона. Вчений зауважив, що небесне тіло спочатку наближалася до Сонця, а потім віддалявся від нього. Це суперечило гіпотезі про прямолінійному русі, і наштовхнуло фізика на відкриття сили, змушувала комету обертатися навколо Сонця – гравітацію. Судячи з усього, анекдот з тим, що впало на голову Ньютону яблуком мав місце лише в салонах того часу, однак нині ця історія фігурує в якості справжньої в шкільних підручниках («віват» укладачам!)

В цей же час 24-річний Едмонд Галлей займався дослідженням цього питання, і прийшов до висновку, що діюча на комету з боку Сонця доцентрова сила повинна спадати назад пропорційно квадрату відстані. У 1682 Галлей відправився Ісааку Ньютону в Кембридж, і той поділився міркуваннями, згідно з його обчисленням, рух цієї комети відбувається по еліпсу. Ньютон і далі продовжував вивчати питання про рух тіл під дією гравітації, уточнюючи свої розрахунки, і через два роки послав Галлею кінчений трактат «Рух тіл по орбіті» («De Motu Corporum in Gyrum»).

Галлей був захоплений цією роботою, і 10 грудня 1684 року на засіданні Лондонського королівського товариства виступив з доповіддю про результати, отриманих Ньютоном. Потім він попросив дозволу вченого для публікації трактату, на що Ньютон відповів згодою і обіцяв написати продовження, згодом назване як «Математичні начала натуральної філософії» (1687 рік). У цій праці вчений сформулював закони тяжіння і руху, припустив, що дві комети 1680 і 1681 років були в дійсності однієї і тієї ж комети – до і після проходження близько Сонця.

Однак повністю описати рух комети в рамках ньютонівської моделі вдалося лише Галлею. У 1705 році побачив світ його наукова праця «Огляд кометної астрономії» («Synopsis Astronomiae Cometicae»), в якому вчений врахував гравітаційний вплив Юпітера і Сатурна на комету. Галлей так само взявся за вивчення історичних свідоцтв астрономів, і склав перший каталог елементів орбіт комет. У ньому він підкреслив збіг шляхів комет 1531, 1607 і 1682 років, з чого вивів періодичність обертання, дорівнює 75-76 років (хоча чим більш ранні записи ми будемо розглядати, тим більше цей період розтягується – від 74 до 79 років). Отже, ґрунтуючись на приблизні розрахунки, передбачив Галлей повернення комети наприкінці 1758 або початку наступного року. На жаль, сам учений не дожив до Різдва 1758 року, коли радісні астрономи помітили в небі легендарну космічну мандрівницю. Це стало першою демонстрацією того факту, що звертатися навколо Сонця можуть не тільки планети, і підтвердило спроможність небесної механіки Ньютона. Вперше комета отримала ім’я Галлея в 1759 році, завдяки французькому астроном Н. Лакайлю. Очевидно, що основи сучасної математичної фізики заклав гарячий інтерес вчених до кометам.

Як комета світиться?

Ядро комети являє свого роду «брудний сніжок»: воно складається з речовин з невисокою температурою кипіння – води, органічних речовин, метану, азоту, моноксиду, оксиду вуглецю і незначної кількості інших замерзлих газів. Наближаючись до сонця, неживий крижаний астероїд починає нагріватися, і речовини ядра починають випаровуватися все активніше. Так під дією сонячного вітру (потоку випускаються Сонцем заряджених частинок) утворюється слід комети – її «хвіст», або «кома», який яка може досягати в діаметрі 100 000 000 кілометрів. Під час випаровування льоду звільняються так само частинки пилу, які належать від ядра виходять газом. Сяє хвіст комети двома «способами»: пил просто відбиває сонячне світло, а гази поглинають ультрафіолет, в результаті чого іонізуються, і потім випромінюють світло на різній довжині хвиль, видимих із Землі як голубуваті. Це явище називають флуоресценцією. В результаті хвіст комети поділяється на дві частини. Сонячний вітер розганяє іони до швидкостей в десятки і сотні кілометрів в секунду, тому формується кома першого типу, спрямована майже точно в напрямку від Сонця. Пил розганяється світлом набагато слабкіше, тому вона відстає від іонів, і формує злегка вигнутий хвіст другого типу.

Розмір коми комети Галлея величезний, проте ядро відносно невелика, і має неправильну форму картоплини з розмірами 15*8*8 км. Детальні зображення, отримані під час космічних місій, свідчать про надзвичайно складною топографії комети: горби, западини, гірські хребти, і, ймовірно, кратери. Вчені припускають, що комета Галлея існує вже 10 мільйонів років – за цей час ядро зменшилася в масі на 80-90 %. А зараз вона переживає свою «старість» – їй залишилося існувати 100-150 тисяч років, – вона або випаруватися остаточно, чи розпадеться на дрібні уламки, або буде викинута з Сонячної системи.

Як зробити комету своїми руками?

Вам знадобиться:

• Вода
• Сухий лід
• Велика жменя землі або піску
• Соєвий соус
• Нюхальна сіль

У великий і міцний поліетиленовий пакет наливаємо води, перемішуємо з землею, соусом, кладемо сухий лід. Останній додаємо нюхальну сіль і швидко зав’язуємо пакет, так як починається хімічна реакція з виходом газів. Через хвилину відкриваємо пакет – перед вами той самий «брудний сніжок» – навіть є невеликий паруючий хвіст. А якщо піднести домашню комету до лампи або батареї… Здогадайтеся самі!