Очерки о Вселенной - Воронцов-Вельяминов Борис Александрович - Страница 47

Между тем кометы, пролетая среди системы планет, ведут себя в ней не как грозные завоеватели, а как бледные тени, неслышно скользящие от планеты к планете. Плавная поступь комет, при которой они иногда даже задевают планеты, не производит на последние ни малейшего впечатления, и, наоборот, комета каждый раз сворачивает с намеченной тропы, когда она проходит вблизи массивной планеты. Мы видели, что это ведет либо к превращению кометы в короткопериодическую, либо к изгнанию ее из Солнечной системы.

Из-за отсутствия ощутимого притяжения планет кометами массу кометы определить точно невозможно и можно лишь указать ее верхний предел. Если бы масса кометы была больше такого предела, то притяжение ею планет было бы заметно хотя бы чуть-чуть. Так получается, что масса даже самых крупных комет меньше 1/10000 массы Земли. Исходя же из других дополнительных данных, надо думать, что масса комет еще во много раз меньше - меньше миллионной доли массы Земли.

Ничтожность кометных масс очевидна с космической точки зрения, но с земной точки зрения эта масса все же громадна. Если даже масса кометы в тысячу миллиардов раз меньше массы Земли, то все же она составит миллиард тонн, или около того количества земли, какое было вырыто и вывезено при прорытии Беломорско-Балтийского канала.

Ничтожно малая по сравнению с планетами масса комет при всей грандиозности их объема нисколько не мешает им двигаться в Солнечной системе, не встречая ни малейшего сопротивления. Межпланетное пространство безвоздушно, и если бы Земля внезапно исчезла со всем, что на ней есть, так что от нее осталась бы только одна пушинка из самой нежной перины, то эта пушинка продолжала бы нестись вокруг Солнца с той же скоростью 30 км в секунду, с которой она неслась вместе с Землей. Огромное «лобовое сечение» комет нисколько не сказывается на их движении.

Очевидно, что средняя плотность комет чудовищно мала, если представить себе ничтожно малую массу кометы распространенной по всему ее колоссальному объему. Распылите... 1/1000000000000 долю земного шара по объему, в сотни раз превышающему Солнце, объем которого в свою очередь в миллион триста тысяч раз больше земного. Возьмите зернышко пшеницы, отделите от него одну миллионную часть, разотрите ее в тончайшую пыль и развейте ее по залу Большого театра в Москве - вот будет примерно средняя плотность комет. Можно ли ее себе представить? И, однако, она достаточна, чтобы создать видимость громадного и яркого светила. Разве не справедливо назвать эту отчетливо видимую комету «видимым ничто»!

Все наши понятия о том, как можно «пускать дым или пыль в глаза» и «делать из мухи слона», бледнеют перед способностью природы.

Еще поразительнее наши расчеты будут, если мы учтем, что практически вся масса кометы сосредоточена в ее крохотном ядре и что на долю огромной головы приходится несравненно меньшая масса и еще меньшая масса приходится на чудовищный объем хвоста. Самой плотной частью кометы должно быть ядро, затем голова, затем начало хвоста, и, наконец, сам хвост, незаметно переходящий в безвоздушное межпланетное пространство.

В 1960 г. автор этой книги впервые определил плотность газов на разных расстояниях от ядра в комете. Это была комета 1943 I. Масса ее газовой оболочки была 8•104 m Плотность менялась обратно пропорционально квадрату расстояния от ядра. Вблизи него было 1011 молекул/cм3, а на расстоянии 370000 км только две молекулы циана и одна молекула углерода С2 в 1 см3.

Только ядро кометы может быть твердым. Вся масса ядра по размеру не превысила бы небольшого астероида. Если требовать, чтобы у комет, имеющих голову и хвост, непременно было «туловище», как главная часть ее массы, то «туловищем» скорее всего будет само ядро кометы, находящееся к тому же внутри головы!...

Ядро - самая яркая и непрозрачная часть кометы. Через голову же и тем более сквозь хвост свободно проглядывают слабые звезды, и это указывает на разреженность вещества кометы. Непосредственно бывает видно, как голова и хвост кометы образуются за счет вещества, выделяющегося из ядра кометы, и тем энергичнее, чем она ближе к Солнцу. Это вещество в периодических кометах выделяется непрерывно, особенно в перигелии. За один оборот кометы около Солнца из ядра выделяется только ничтожная часть его вещества, идущая на образование комы и хвоста.

Причина свечения комет и их химический состав

Во времена Ломоносова еще ничего не было известно о законе изменения блеска комет и тем более об их спектрах. Однако Михаил Васильевич Ломоносов со свойственной ему научной проницательностью охарактеризовал свечение комет с точки зрения, близкой к современной. Он писал: «Комет бледного сияния и хвостов причина недовольно еще изведана, которую я без сомнения в електрической силе полагаю...»

Светись комета только отраженным светом, ее блеск с приближением к Солнцу (после учета изменения ее расстояния от Земли) менялся бы обратно попорционально квадрату расстояния ее от Солнца. Примерно так и ведет себя блеск ее звездообразного ядра, что согласуется с тем, что оно состоит в основном из твердых кусков, попросту отражающих свет Солнца.

Это подтверждается также и характером спектра ядра. Обычно он является копией солнечного спектра, как и полагается спектру отраженного света. Но когда ядро кометы приближается к Солнцу, то в его спектре появляются яркие линии излучения натрия. В спектре ядра кометы 1882 г., подошедшей чрезвычайно близко к Солнцу, были обнаружены даже яркие линии железа и никеля, пропавшие, когда комета от него удалилась. Потом исчезли и линии натрия. Все это нужно объяснить тем, что твердое ядро кометы, когда оно подходит очень близко к Солнцу, нагревается настолько, что начинает испаряться, превращаясь в раскаленный, светящийся пар. Натрий превращается в пар и светится при меньшей температуре, чем железо, т. е. на большем расстоянии от Солнца; ближе к нему не выдерживает и железо. Распределение яркости в голове кометы вследствие таких процессов подробно исследовал теоретически Д. О. Мохнач (в Ленинграде).

Блеск головы кометы меняется с приближением к Солнцу значительно быстрее, чем обратно пропорционально квадрату расстояния, чаще всего примерно как его 3-я или 4-я степень. Это показывает, что свечение (блеск) головы кометы зависит от Солнца, но не является просто отраженным. Очевидно, Солнце возбуждает свечение кометы, но свечение холодное; это свечение возникает не вследствие обращения кометы в раскаленный пар, так как комета светится даже будучи далеко от Солнца, где ее температура должна быть много ниже нуля. Пыль не может дать подобного свечения, - его могут дать только газы.

Поведение блеска комет все же очень прихотливо, и описанная выше зависимость от расстояния до Солнца меняется не только от кометы к комете, но и у одной кометы на ее пути вокруг Солнца. Это говорит безусловно о неустойчивости кометного ядра, о возможности быстрых изменений на его поверхности. Ярким примером этого является история кометы, открытой чешским астрономом Когоутеком ранней весной 1973 г. В это время она была еще очень далеко от Солнца и поэтому была очень слаба (16-й звездной величины). Но вычисленная вскоре ее орбита оказалась имеющей перигелий очень близко к Солнцу, всего 0,14 а. е. или 21•106 км. Это очень вдохновило наблюдателей, так как, предполагая, что для нее оправдается закон повышения блеска как четвертая или даже более высокая степень расстояния от Солнца, они ожидали, что комета в декабре и январе станет почти столь же яркой, как Венера, и надеялись изучить ее очень подробно. Однако комета увеличивала блеск очень медленно и в декабре была лишь едва видима глазом, тем более, что наблюдать ее мешал свет зари. Лишь в январе 1974 г. она стала примерно 2 зв. величины и удалось ее изучить инструментами средней силы. Шумиха, поднятая журналистами по поводу этой «кометы века», как они ее назвали, оказалась преждевременной.

Некоторые молекулы кометного газа поглощают солнечный свет, а затем снова его же излучают в той же длине волны. 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. Пример флуоресценции представляют некоторые вещества на Земле, например, сернистый цинк; «освещенные» невидимыми глазу рентгеновскими лучами в темноте, они от этого светятся видимым светом, часто зеленым или голубым. Теория происхождения таким путем кометных спектров, разработанная в Бельгии Свингсом, подтверждается новейшими детальными наблюдениями.