5.1. Комета Галлея

Вашій увазі пропоную розповідь про найвідомішу комету на світі — комету Галлея. Вона відома тим, що є найяскравішою серед короткоперіодичних комет — її спостерігали неозброєним оком безліч разів. Також, комету досліджували відразу 6 космічних апаратів, хоча і з дуже високою відносною швидкістю польоту (приблизно 70 км/с).

Комета Галлея залишила свій слід у мистецтві — її поява в 1066 році зафіксована на гобелені Бає. Люди тоді вважали комету знаменням норманського вторгнення в Англію. У 1301 році відомий італійський живописець Джотто ді Бондоне на своїй фресці «Поклоніння волхвів» представив комету як Віфлеємську зірку. Хоча комета Галлея перебувала на земному небосхилі ще у 12 році до нашої ери й не могла бути Віфлеємською зіркою. Цікаво, що письменник Марк Твен народився в 1835 році, через два тижні після появи комети Галлея. У своїй біографії він заявив, що народився разом з кометою Галлея і, ймовірно, помре з нею. Марк Твен помер в 1910 році, на наступний день після появи комети Галлея.

Комета Галлея відома з часів античності. Її повернення у внутрішню частину Сонячної системи спостерігали й реєстрували астрономи, щонайменше, з 239 року до нашої ери. Записи про її появу були зроблені китайськими, вавилонськими й середньовічними європейськими літописцями. Астрономи тих часів, бачили кожну появу комети Галлея як ізольовану подію.

Нарешті, Едмунд Галлей у 1705 році на прикладі цієї комети довів, що ці небесні тіла можуть бути періодичними. Відкриття вченого спонукало назвати комету на його честь. Комета Галлея допомогла зробити й інші важливі наукові відкриття. Саме вона стала вирішальним підтвердженням закону всесвітнього тяжіння Ньютона. У результаті спостережень комети Галлея Бессель запропонував «фонтанну модель» руху кометного матеріалу, який викидається в напрямку до Сонця і відганяється частинками Сонця. Завдяки кометі підтвердилися прогнози Лапласа про замерзле ядро.

Наближення комети в 1910 році було особливо дивовижним, оскільки комета пролетіла на відстані 1/15 відстані від Землі до Сонця. Земля торкнулася хвоста комети Галлея і були зроблені перші її знімки.

Через свій період обертання, приблизно 76 років, а також нахил орбіти до площини екліптики, 162°, це єдина яскрава комета, траєкторія якої досить передбачувана, щоби планувати космічні дослідження заздалегідь.

Й ось, під час появи комети 1986 року її вивчали одразу шість космічних апаратів на додаток до численних наземним спостереженням на всіх довжинах хвиль від ультрафіолетового до радіодіапазону. Комету досліджували два радянсько-французькі зонди («Вега» 1 і 2), апарат Джотто Європейського космічного агентства, два японські зонди («Сакігаке» і «Суйсей»), нарешті «Міжнародний дослідник комет», НАСА. Уперше були отримані зображення ядра й були фактично виявлені батьківські молекули. Ядро мало подовжену форму з розмірами 15×8×7 км, і нагадувало чи то арахіс, то чи картопля. Маса комети — 2.2×1014 кг, а середня щільність приблизно 0.6 г/см³. Середнє альбедо виявилося дуже низьким — комета відбиває тільки 4% сонячного світла. Поверхня ядра в основному покрита темним матеріалом, ймовірно, через вуглецевого відкладення. Водяна пара разом з пилом дегазувати через кілька дискретних активних зон за температур приблизно 200–220 К.

Унаслідок досліджень коми апаратом Вега знайдено, що відносний кількісний вміст води в кометі Галлея близький до 80%. На додаток до води й вуглеводнів, виявлені молекули CO2, H2CO, і CO. Ціанід водню HCN був виявлений вперше в кометах. Деякі молекули, а конкретно CO і H2CO, виділялися з ядра, а також із зерен гало. Також апарат Вега виявив деякі поліциклічні ароматичні вуглеводні, особливо нафталін C10H8 і фенантрен C14H10, у безпосередній близькості від ядра. Такі сполуки були також ідентифіковані в міжзоряних спектрах. Потрібно зазначити, що всі батьківські молекули, виявлені в комети Галлея, також були виявлені в міжзоряному середовищі. Виміряно, що під час проходу перигелію поверхня комети Галлея розмивається і втрачає приблизно 1 м глибини льоду та пилу. У майбутньому крижаний вміст комети Галлея повільно зменшуватиметься.

Дослідження комети космічними апаратами підтвердили гіпотезу Віпла про комети як «брудні снігові брили», але тепер стало ясно, що поверхня Галлея значною мірою складається з пилових, нелетких матеріалів і тільки невелика її частина є крижаною. У міру того, як комета Галлея наближається до Сонця, її леткі сполуки (такі як вода, чадний газ, вуглекислий газ та інші льоди) починають сублімувати з поверхні ядра. У такий спосіб розвивається кома, або кометна атмосфера, до 100000 км у поперечнику. Випаровування брудного кометного льоду вивільняє частинки пилу, які рухаються разом з газом геть від ядра. Молекули газу в комі поглинають сонячне світло, а потім повторно випромінюють його на різних довжинах хвиль, явище, відоме як флуоресценція, тоді як частинки пилу просто розсіюють сонячне світло. Обидва процеси відповідальні за те, щоб зробити кому видимою. Молекули газу в комі іонізуються сонячним випромінюванням, а сонячний вітер витягає іони в довгий іонний хвіст.

Наступна поява комети Галлея очікується 2061 року. Але й нині можна спостерігати її речовину щорічно. Комета відповідальна за два метеоритні дощі: Оріоніди в жовтні й Ета-Аквариди у травні.

5.2. Halley's Comet

Hello, dear friends. Today we present to you the story about most famous comet in the world - Halley's comet. It is known as the brightest short-period comet, and it has observed with the naked eye many times. Also, 6 spacecrafts at once studied this comet, though with a very high relative flight speed (about 70 km/s).

Halley's comet left its mark on art. Its appearance in 1066 was recorded on the Bayeux tapestry. In that time people counted that comet was an omen of the Norman invasion in England. The famous italian painter Giotto di Bondone represented the comet as the Bethlehem star in his fresco “Adoration of the Magi”, in 1301. Although Halley's comet was near Earth as far back as 12 BC and could not have been a Bethlehem star. The writer Mark Twain was born in 1835, two weeks after the appearance of Halley's comet. In his biography, he said that he was born with Halley's comet and expect to go out with it. Mark Twain died in 1910, the day after the appearance of Halley's comet.

Halley's comet have been known since antiquity. The astronomers observed and recorded the its return to the solar system interior, at least from 239 BC. The records were made by Chinese, Babylonian and medieval European chroniclers. But astronomers saw every appearance of Halley's comet as an isolated event at that time.

Finally, Edmund Halley in 1705 proved that the comets can be periodic on the example of this comet. After this discovery the comet was named after the scientist. Halley's comet helped to make other important scientific discoveries. Halley's comet was that became the decisive confirmation of the Newton's law of universal gravitation. As result of the Halley's comet observations, Bessel proposed a “fountain model” for the motion of comet material toward the Sun and driven away by the sun's particles. Thanks to the comet, Laplace's prediction about the frozen nucleus was confirmed.

Comet's approach in 1910 was particularly impressive, since it happened at distance of the 1/15 of Earth—Sun distance. The Earth touched the tail of Halley's comet and its first images were taken.

Due to its orbit period of about 76 years, as well as the orbit inclination to the ecliptic plane of 162°, this is the only bright comet whose trajectory is predictable enough to plan space mission in advance.

So, when the comet appeared in 1986, six spacecrafts at once were studied it, in addition to numerous ground-based observations at all wavelengths from the ultraviolet to radio. Comet was investigated by two Soviet-French probes (Vega 1 and 2), by Giotto of the European Space Agency, two Japanese probes (Sakigake and Suisei), and finally the International Explorers of Comets, NASA. Images of the nucleus were obtained and parent molecules were actually found for the first time. The nucleus had an elongated shape with dimensions of 15 × 8 × 7 km, and resembled either peanuts or potatoes. The mass of the comet is 2.2 × 1014 kg, and the average density is about 0.6 g/cm³. Average albedo turned out to be very low - the comet reflects only 4% of sunlight. The nucleus surface is mostly covered by a dark material, probably due to carbonaceous deposition. Water vapor along with the dust was degassed through several discrete active zones at temperatures of about 200-220 K.

In result of the coma studies by Vega spacecraft, it was found that the relative quantity of water is close to 80%. In addition to water and hydrocarbons, the CO2, H2CO, and CO molecules were found. Hydrogen cyanide HCN was detected for the first time in comets. Some molecules, that is CO and H2CO, were released from the nucleus, as well as from grains of halo. Also, the Vega detected some polycyclic aromatic hydrocarbons, especially naphthalene C10H8 and phenanthrene C14H10, in the immediate vicinity of the nucleus. Similar compounds were also identified in interstellar spectra. It should be noted that all parent molecules of Halley's comet also was detected in the interstellar medium. Halley's comet, as measured, loses about one meter layer of the ice and dust during the passage of perihelion. In the future, the ice of Halley's comet will slowly decrease.

Studies of the comet by spacecrafts confirmed Whipple's hypothesis about comets as “dirty snow balls”. But it became clear that the Halley's surface is largely composed of dusty, nonvolatile materials and only a small part of ice. As Halley's comet approaches the Sun, its volatile compounds (such as water, carbon monoxide, carbon dioxide and other ices) begin to sublimate from the nucleus surface. Thus, a coma or cometary atmosphere develops, up to 100,000 km across. Evaporation of cometary ice releases dust particles that move along with the gas away from the nucleus. In a coma gas molecules absorb sunlight, and then re-emit it at different wavelengths, a phenomenon known as fluorescence, while dust particles only scatter sunlight. Both processes are responsible for making coma visible. The molecules of gas in a coma are ionized by solar radiation, and the solar wind draws out ions into a long tail.

The next appearance of Halley's comet expected in 2061. But even now we can observe its material every year. The comet responsible for two meteorite rains: the Orionids in October and the Eta-Aquarids in May.