Вселенная полна загадок - Феликс Зигель

В самом деле, что достоверного мы знаем о кометах?

Ничтожно малые по массе в сравнении с Землей, кометы вблизи Солнца становятся самыми большими по размерам телами солнечной системы. Их головы по поперечнику нередко превосходят Солнце, а хвосты тянутся на десятки и даже сотни миллионов километров.

Но эта грандиозность только кажущаяся. Плотность веществ, составляющих головы и хвосты комет, в миллиарды раз меньше плотности комнатного воздуха. По меткому выражению одного астронома, эти призрачные, пугающие своими размерами странницы есть «видимое ничто». Ведь почти вся масса кометы заключена в ее ядре.

По новейшим данным, кометные ядра представляют собой глыбы из льдов различных веществ (воды, метана, аммиака и других) с включенными в них твердыми частицами, напоминающими метеорные тела. Поперечники пометных ядер не превышают в среднем двух-трех десятков километров, а поверхность их, по-видимому, покрыта слоем твердой пыли, предохраняющей ядро от слишком быстрого испарения.

Приближаясь к Солнцу с окраин солнечной системы, пометное ядро нагревается, и заключенные в нем газы начинают испаряться (или, точнее, возгоняться, так как переход в газ происходит без предварительного превращения в жидкость). Ядро кометы обволакивается туманной оболочкой — комой, которая превращается затем в голову кометы.

Потоки выделяющихся из ядра газов образуют газовый хвост кометы. Как показали спектральные исследования, он состоит в основном из молекул угарного газа и азота, находящихся в ионизированном состоянии.

Струйки газов, пробиваясь через пылевую оболочку пометного ядра, увлекают за собой некоторые твердые частицы. Притяжение ядра так незначительно, что даже небольшая скорость, сообщенная этим частицам, вполне достаточна, чтобы они навсегда покинули ядро кометы. Из них-то и формируются пылевые хвосты комет. Их направленность в сторону, противоположную Солнцу, объясняется отталкивательным действием его лучей.

Причиной всех процессов, происходящих в комете, являются солнечные свет и тепло. Под их воздействием выделяются газы из пометного ядра. Ультрафиолетовые лучи Солнца дробят покинувшие ядро газовые молекулы. Поэтому благодаря такой, как ее называют, фотодиссоциации в кометах наблюдаются осколки обычных молекул, как, например, CH, NH, NH2 и других.

Пылевая и вообще твердая часть кометы отражает солнечный свет. Газовые головы и хвосты комет светятся иначе. Их молекулы переизлучают солнечный свет благодаря процессам, называемым резонансным излучением, или флюоресценцией. Поэтому их свет является холодным светом, подобным свету полярных сияний или рекламных трубок.

Главный хвост кометы Аренда — Ролана состоял на самом деле, как уже говорилось, из двух хвостов: газорого и пылевого. Спектр голову кометы показывал характерные для газовых голов излучения циана и углерода. Подобная картина наблюдалась и в других кометах.

Главная загадка новой кометы — это ее аномальный хвост и другие необычные явления.

У комет и раньше, правда очень редко, замечали аномальные хвосты. В большинстве случаев они выглядели, как короткие конусообразные выступы из головы кометы в сторону к Солнцу. По теории Ф. А. Бредихина, аномальные хвосты состоят из крупных твердых частиц, на которые давление солнечных лучей заметного действия не оказывает. Из этих сравнительно крупных осколков кометного ядра и формируются, по мнению Бредихина, метеорные потоки.

Аномальный хвост новой кометы был очень длинным, прямолинейным и имел одинаковую толщину на всем своем протяжении. Создается впечатление, что перед нами какая-то колоссальная газовая струя, выброшенная мощным взрывом из ядра кометы. Правда, те спектры аномального хвоста, которые были до сих пор получены, непрерывны, то есть, иначе говоря, похожи на спектр облака твердых частиц, отражающих солнечные лучи.

Советские астрономы В. Г. Тейфель и И. Д. Купо, исследовав аномальные образования в новой комете — ее копьевидный аномальный хвост и загадочное свечение между хвостами, — пришли к выводу, что это облака мельчайшей пыли, выброшенной из кометного ядра. Впрочем, их исследования носят пока еще предварительный характер и нуждаются в дополнительном подтверждении. Остаются неразгаданными и загадки, связанные с радиоизлучением кометы.

Новая комета — подарок природы. Она, несомненно, позволит глубже понять, какова роль комет в солнечной системе.

В той огромной области мирового пространства, где притяжение Солнца преобладает над притяжением соседних звезд, движутся по всевозможным эллиптическим орбитам ледяные глыбы с включенными в них твердыми частицами. Они образуют колоссальное облако «потенциальных комет». Весьма возможно, что эти глыбы представляют собой остаток того гигантского протопланетного облака, из которого, по теории О. Ю. Шмидта, образовалась когда-то планетная система.

Далеко не все ледяные глыбы станут настоящими кометами. Если, обращаясь вокруг Солнца, они не смогут подойти к нему ближе чем на 2–3 а. е., то льды, их составляющие, останутся льдами — ни головы, ни хвостов у такой потенциальной кометы не появится.

Однако притяжение больших планет, мимо которых могут пролетать некоторые из ледяных глыб, способно иногда так изменить их орбиты, что потенциальная комета превращается в реальную. Достаточно сблизившись с Солнцем, ледяные глыбы обзаведутся головами и хвостами, превратившись в то, что мы называем пометным ядром. Аналогичное действие на орбиты ледяных глыб может оказать притяжение соседних к Солнцу звезд.

Став кометой, ледяная глыба непрерывно разрушается. С каждым полетом вблизи Солнца она безвозвратно теряет газы и пыль. Если же ядро кометы столкнется с метеоритом, то такая катастрофа только ускорит распад кометы. Распавшись на части, пометное ядро еще быстрее пойдет по пути полного измельчения и рассеяния в пространстве. Но запасы потенциальных комет очень велики, и на смену исчезнувшим кометам с окраин солнечной системы непрерывно поступают новые, еще свежие и неистощенные их собратья.

Таков современный взгляд на место комет в нашей солнечной системе. Кометы представляют собой, по-видимому, тела, характерные для промежуточной стадии развития планетной системы. Может быть, когда-то из этих тел, как из своеобразных кирпичей, сложились планеты. Но часть из них осталась «не у дел». Они превратились в «стремительный мусор», впрочем способный порождать такие грандиозные и удивительные во многих отношениях тела, как комета Аренда — Ролана.

СОЛНЦЕ ОСТАЕТСЯ НЕПОНЯТНЫМ

Всем ансамблем тел, составляющих солнечную систему, управляет Солнце. Его могучее тяготение придает стройность движениям планет, комет и метеоритов, которые обращаются вокруг Солнца.

Масса Солнца в семьсот шестьдесят раз превышает массу всех крупных планет вместе взятых. По-видимому, она намного превышает и общее количество вещества, составляющего остальную часть солнечной системы. Поэтому роль Солнца как динамического центра вполне понятна. Гораздо труднее разобраться в тех физических процессах, которые происходят на самом Солнце.

Превосходя Землю по объему в миллион триста тысяч раз, Солнце, в отличие от нашей планеты, целиком состоит из газов. Причина этого давно известна — температура Солнца очень высока. Его поверхность нагрета до 6 тысяч градусов, а в центральных областях Солнца температура должна быть близкой к 15 миллионам градусов. В этом интервале температур все известные нам вещества могут находиться только в газообразном состоянии.

Казалось бы, газовый шар должен выглядеть размытым, с нечеткими, туманными очертаниями. Между тем края Солнца удивительно резки. Такими они кажутся и невооруженному глазу, и при наблюдении в телескоп.

Причина этого факта ныне выяснена. Оказывается, свет, доходящий до нас от Солнца, возникает в сравнительно тонком поверхностном его слое, толщина которого не превосходит 300 километров. Ниже этого слоя солнечные газы становятся совершенно непрозрачными, а выше располагаются чересчур прозрачные и гораздо менее яркие слои солнечной атмосферы. При обычных условиях наблюдения они не видны и потому Солнце кажется резко очерченным ослепительно ярким диском.

Вот этот поверхностный газовый слой Солнца, отделяющий его непрозрачные недра от разреженной атмосферы, называется фотосферой (то есть светящейся оболочкой). Плотность газов фотосферы ничтожно мала — почти в миллиард раз меньше плотности воды. Барометр, помещенный в фотосфере, показал бы (если бы смог существовать) давление в несколько миллиметров ртутного столба. Казалось бы, столь разреженные газы должны быть прозрачнее стекла. Так бы и было, если бы на Солнце не встречались в изобилии отрицательные ионы водорода. В отличие от атомов обычного водорода атомы отрицательного водорода состоят из протона и обращающихся вокруг него двух электронов.