Кометы. Странники Солнечной системы

На протяжении тысячелетий люди наблюдали кометы визуально, сначала используя лишь зрение, а позже применяя оптические инструменты, которые расширили наши возможности. В 1680 году впервые была открыта комета с помощью телескопа – комета Кирха или, как ее еще называли, комета Ньютона. А спустя 178 лет, в сентябре 1858 года, комету впервые запечатлели на фотографии. Это стало началом новой эры изучения хвостатых странниц – фотографического наблюдения и исследования. Первой в истории космической фотомоделью стала комета Донати (C/1858 L1), открытая итальянским астрономом Джованни Баттиста Донати 2 июня 1858 года. Ее семисекундный снимок был получен 27 сентября в Уолтоне-на-Холме английским фотографом-портретистом Уильямом Ашервудом с помощью объектива диаметром 82 мм и фокусным расстоянием 305 мм. К сожалению, эта историческая фотография не сохранилась. А первую фотографию, полученную через телескоп, сделал на следующую ночь американский астроном Джордж Филлипс Бонд в обсерватории Гарвардского колледжа. Это был тот самый ученый, который получил первую фотографию звезды – ею стала Вега – и первый фотоснимок двойной звезды – известного всем Мицара из ручки Ковша Большой Медведицы. С этого момента все яркие кометы, появлявшиеся на земном небе, активно фотографировали, и ученые уже могли скрупулезно изучать морфологию как головы кометы, так и ее хвостов.

Как раз в 1858 году выдающийся российский астроном Федор Александрович Бредихин занялся исследованием строения хвостов комет. Немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель первым сделал вывод о том, что динамика частиц кометного хвоста вызвана отталкивающими силами, исходящими от Солнца и изменяющимися обратно пропорционально квадрату гелиоцентрического расстояния[45]. Опираясь на его труды по исследованию хвоста кометы Галлея при ее появлении в 1835 году, Бредихин создал максимально точную на то время «механическую теорию кометных форм». Его математическая модель позволила описать поведение вещества – малых пылевых частичек – как в голове кометы, так и внутри ее хвоста. Пыль, выброшенная из ядра кометы, начинает двигаться не только под действием притяжения к Солнцу, но и отталкиваясь от него вследствие давления солнечного света. Что же касается газового или, как его еще называют, ионного хвоста кометы, который «развевается» в потоке солнечного ветра, то до открытия этого плазменного эффекта и даже появления самого термина «солнечный ветер», введенного американским астрофизиком Юджином Паркером, оставалось еще сто лет. В 1877 году в свет вышла классификация кометных хвостов, в которой Бредихин изначально разделил их на три типа: прямолинейные, в виде изогнутого конуса и короткие прямые хвосты. В 1884 году он добавил и четвертый тип – аномальный хвост, направленный к Солнцу. Но более подробно об украшениях комет – их хвостах, а также структуре их ядер, газово-пылевой оболочке и физических свойствах мы поговорим в следующей главе, а здесь продолжим повествование о развитии наших знаний о кометах.

Итак, первые фотоснимки комет были получены; следующим этапом стали спектроскопические исследования. Ими занялся все тот же астроном, в честь которого была названа первая сфотографированная комета – Джованни Донати. Идея одновременной регистрации всей ширины электромагнитного спектра была реализована немецким ученым Йозефом Фраунгофером еще в начале XIX века. В его первом приборе – спектроскопе – луч света, прошедший через специальные щели и линзы, превращался в узкий пучок параллельных лучей, которые, падая на призму, расщеплялись, и волны разной длины отклонялись на разные углы. Изображение наблюдали через специальную трубку с нанесенной на нее шкалой для измерений. Изобретение фотографии многое поменяло не только в повседневной жизни, но и в различных областях науки. Вместо трубки стали использовать фотокамеру, и спектры стали проецировать на фотопластинку для их дальнейшего анализа.

В 1862 году Донати опубликовал работу о возможности определения физических свойств звезд по их спектрам. А в 1864 году ученый, уже имевший опыт получения спектров Солнца и ярких звезд, впервые провел спектроскопические наблюдения яркой кометы C/1864 N1 (Tempel), или 1864 II по старой номенклатуре. Заметим, что спектроскопические измерения голов комет отличаются от исследования звезд. В большей степени газово-пылевые оболочки комет «светят» отраженным солнечным светом, то есть их спектр ничего не говорит нам о химических элементах в составе головы кометы. Чем активнее комета, тем выше вероятность зафиксировать эмиссионные линии – линии излучения веществ, входящих в состав окружающей ядро газово-пылевой оболочки. Но состав самого ядра все равно от нас скрыт.