Астероиды - космические лилипуты
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Астероиды и Кометы
Кометы
Исследователи
Малые тела Солнечной системы

Исследования кометы Галлея 1986 года

    Появление кометы в 1986 году было одним из самых незрелищных за всю историю. В феврале 1986 года, во время прохождения перигелия Земля и комета Галлея были по разную сторону от Солнца, что не позволило наблюдать комету в период наибольшей яркости, когда размер её хвоста был максимален. Кроме того, из-за возросшего со времени последнего появления светового загрязнения вследствие урбанизации большинство населения вообще не смогло наблюдать комету. Вдобавок, когда в марте и апреле комета была достаточно яркой, она была почти не видна в Северном полушарии Земли. Приближение кометы Галлея было впервые зарегистрировано астрономами Джуиттом и Даниельсоном 16 октября 1982 года с помощью 5,1-м телескопа Хейла Паломарской обсерватории с ПЗС-матрицей. Первым человеком, визуально наблюдавшим комету во время её возвращения 1986 года, стал астроном-любитель Стивен Джеймс О’Меара, который 24 января 1985 года с вершины горы Мауна-Кеа с помощью самодельного 60-см телескопа смог обнаружить гостью, имевшую в это время звёздную величину 19,6. Стивен Эдберг (работавший координатором наблюдений астрономов-любителей в Лаборатории реактивного движения NASA) и Чарльз Моррис первыми смогли увидеть комету Галлея невооружённым взглядом. С 1984 по 1987 год проходили две программы по наблюдениям кометы: советская СоПроГ и международная программа The International Halley Watch (IHW).

Хвост кометы Галлея 12 марта 1986 г.
ВСТРЕЧА С КОМЕТОЙ ГАЛЛЕЯ

    Уровень развития космонавтики к этому времени предоставил учёным возможность исследовать комету в непосредственной близости, для чего было запущено несколько космических аппаратов. Мимо кометы, после окончания программы исследования Венеры, пролетели советские межпланетные станции «Вега-1» и «Вега-2» (название аппаратов расшифровывается как «Венера - Галлей» и указывает на маршрут аппарата и цели его исследования). «Вега-1» начала передавать изображения кометы Галлея 4 марта 1986 года с расстояния 14 млн км, именно с помощью этого аппарата удалось впервые в истории увидеть ядро кометы. «Вега-1» пролетела мимо кометы 6 марта на расстоянии 8879 км. Во время пролёта космический аппарат подвергся сильному воздействию кометных частиц при скорости столкновения примерно 78 км/с, в результате чего мощность солнечных батарей упала на 45%, но аппарат сохранил работоспособность. «Вега-2» пролетела мимо кометы на расстоянии 8045 км 9 марта. В общей сложности оба аппарата передали на Землю более 1500 изображений. Данные измерений двух советских станций были в соответствии с совместной программой исследований использованы для коррекции орбиты космического зонда Европейского космического агентства «Джотто», который смог 14 марта подлететь ещё ближе, на расстояние 605 км (к сожалению, ранее, на расстоянии около 1200 км, из-за столкновения с фрагментом кометы вышла из строя телекамера «Джотто», и аппарат потерял управление). Определённый вклад в изучение кометы Галлея внесли также два японских аппарата: «Суйсэй» (пролёт 8 марта, 150 тысяч км) и «Сакигакэ» (10 марта, 7 млн км, использовался для наведения предыдущего аппарата). Пять космических аппаратов, исследовавших комету, получили неофициальное название «Армада Галлея».

Межпланетная станция «Вега»
ВСТРЕЧА С КОМЕТОЙ ГАЛЛЕЯ
Самое качественное изображение кометы Галлея от АМС Вега

    На основе данных, собранных самым большим в то время орбитальным ультрафиолетовым телескопом «Астрон» (СССР) при наблюдении кометы Галлея в декабре 1985 года, группа советских учёных разработала модель кометной комы. Комета наблюдалась из космоса также с помощью аппарата «Международный исследователь комет» (International Cometary Explorer) (первоначально назывался «Международный исследователь Солнца и Земли 3»), который был выведен из точки Лагранжа L1 на гелиоцентрической орбите для встречи с кометой 21P/Джакобини - Циннера и кометой Галлея.

Художественное представление зонда «Джотто» и кометы Галлея
ВСТРЕЧА С КОМЕТОЙ ГАЛЛЕЯ
Результаты пролета Джотто около кометы Галлея

    Исследования кометы Галлея были включены в программу двух миссий космического челнока «Челленджер» (STS-51L и STS 61-E [планировалась на март 1986 года]), однако катастрофа «Челленджера» во время старта первой миссии 28 января 1986 года привела к гибели корабля и семи астронавтов. Космическая платформа для изучения комет «ASTRO-1», которую должна была запустить вторая миссия, в связи с приостановкой после катастрофы американской программы пилотируемых полётов, была выведена на орбиту лишь в декабре 1990 года миссией «Колумбии» STS-35.

После 1986 года

    12 февраля 1991 года на расстоянии 14,4 а. е. у кометы Галлея внезапно произошёл выброс вещества, продолжавшийся несколько месяцев и высвободивший облако пыли около 300 000 км в поперечнике. Комета Галлея последний раз наблюдалась 6-8 марта 2003 года тремя «Очень большими телескопами» ESO в Серро-Параналь, Чили, когда её звёздная величина составляла 28,2 и она прошла 4/5 расстояния до самой дальней точки орбиты. Эти телескопы наблюдали комету при рекордных для комет расстоянии (28,06 а. е. или 4200 млн км) и звёздной величине, чтобы отработать методы поиска очень тусклых транснептуновых объектов. Теперь астрономы могут наблюдать комету в любой точке её орбиты. Комета достигнет афелия в декабре 2023 года, после чего начнёт снова сближаться с Солнцем.

Комета Галлея на расстоянии 28,06 а. е. от Солнца (едва различимая более тёмная точка в центре на крупнозернистом фоне)
ВСТРЕЧА С КОМЕТОЙ ГАЛЛЕЯ

    Следующее прохождение кометы Галлея через перигелий ожидается 28 июля 2061 года, когда её расположение будет более удобным для наблюдения, чем во время прохождения в 1985-1986 гг., поскольку она в перигелии будет с той же стороны от Солнца, что и Земля. Ожидается, что её видимая звёздная величина будет ?0,3 по сравнению с +2,1 в 1986 году. 9 сентября 2060 комета Галлея пройдёт на расстоянии 0,98 а. е. от Юпитера, и затем 20 августа 2061 года приблизится на расстояние 0,0543 а. е. (8,1 млн км) к Венере. В 2134 году ожидается, что комета Галлея пройдёт на расстоянии 0,09 а. е. (13,6 млн км) от Земли. Её видимая величина во время этого появления будет около -2,0.

Ядро кометы

    Миссии космических аппаратов «Вега» (СССР) и «Джотто» (Европейское космическое агентство) позволили учёным впервые узнать о структуре поверхности кометы Галлея. Как и у всех остальных комет, при приближении к Солнцу с поверхности её ядра начинают сублимироваться летучие вещества с малой температурой кипения, такие как вода, моноксид, оксид углерода, метан, азот и, возможно, другие замёрзшие газы. Этот процесс приводит к образованию комы, которая может в поперечнике достигать 100 000 км. Испарение этого грязного льда высвобождает пылевые частицы, которые относятся газом от ядра. Молекулы газов в коме поглощают солнечный свет и переизлучают его затем на разных длинах волн (это явление называется флуоресценцией), а пылевые частицы рассеивают солнечный свет в различных направлениях без изменения длины волны. Оба эти процесса приводят к тому, что кома становится видимой для стороннего наблюдателя.
    Действие солнечного излучения на кому приводит к образованию хвоста кометы. Но и здесь пыль и газ ведут себя по-разному. Ультрафиолетовое излучение солнца ионизирует часть молекул газов, и давление солнечного ветра, представляющего собой поток испускаемых Солнцем заряженных частиц, толкает ионы, вытягивая кому в длинный хвост кометы, который может иметь протяжённость более чем 100 миллионов километров. Изменения в потоке солнечного ветра могут даже приводить к наблюдаемым быстрым изменениям вида хвоста и даже полному или частичному обрыву (это наблюдалось, например, у кометы Галлея 6 и 7 июня 1910 года). Ионы разгоняются солнечным ветром до скоростей в десятки и сотни километров в секунду, много больших, чем скорость орбитального движения кометы. Поэтому их движение направлено почти точно в направлении от Солнца, как и формируемый ими хвост I типа. Ионные хвосты имеют обусловленное флуоресценцией голубоватое свечение. На кометную пыль солнечный ветер почти не действует, её выталкивает из комы давление солнечного света. Пыль разгоняется светом гораздо слабее чем ионы солнечным ветром, поэтому её движение определяется начальной орбитальной скоростью движения и ускорением под действием давления света. Пыль отстаёт от ионного хвоста и формирует изогнутые в направлении орбиты хвосты II или III типа. Хвосты II типа формируются равномерным потоком пыли с поверхности. Хвосты III типа являются результатом кратковременного выброса большого облака пыли. Вследствие разброса ускорений, приобретаемых пылинками разного размера под действием силы давления света, начальное облако также растягивается в хвост, обычно изогнутый ещё сильнее, чем хвост II типа. Пылевые хвосты светятся рассеянным красноватым светом. У кометы Галлея наблюдались хвосты как I, так и II типов. Хвост III типа предположительно наблюдался в 1835 году. На фотографии 1986 года хорошо видны характерно окрашенные хвосты I (внизу) и II типа.

Комета Галлея, 1986 год
ВСТРЕЧА С КОМЕТОЙ ГАЛЛЕЯ

    Несмотря на огромный размер комы, ядро кометы Галлея относительно мало и имеет неправильную форму картофелины с размерами 15,8х8 км. Его масса также относительно мала, около 2,2·1014 кг, при средней плотности около 600 кг/м3, что, вероятно, означает, что ядро состоит из большого числа слабо связанных фрагментов, образующих груду обломков. Наземные наблюдения за яркостью комы показывают, что сидерический период обращения кометы Галлея составляет около 7,4 дней, однако изображения, полученные различными космическими аппаратами, а также наблюдения за струями и оболочкой свидетельствуют о том, что период составляет 52 часа. Поскольку ядро кометы имеет нерегулярную форму, его вращение также является, вероятно, довольно сложным. Хотя во время космических миссий были получены детальные изображения лишь около 25% поверхности ядра кометы Галлея, они свидетельствуют о чрезвычайно сложной топографии с холмами, впадинами, горными хребтами и по крайней мере одним кратером.
    Комета Галлея является самой активной из всех периодических комет. Активность, например, кометы Энке или кометы Холмса, на один или два порядка слабее. Дневная сторона кометы Галлея (сторона, обращённая к Солнцу) существенно активнее, чем ночная сторона. Исследования с помощью космических аппаратов показали, что газы, испускаемые ядром, почти на 80% состоят из водяного пара, на 17% из моноксида углерода (угарного газа) и на 3-4% из диоксида углерода (углекислого газа), со следами метана, хотя более современные исследования показали лишь 10% моноксида углерода и также следы метана и аммиака. Оказалось, что пылевые частицы в основном представляют собой смесь углеродно-водородно-кислородно-азотных (CHON) соединений, обычных вне Солнечной системы, и силикатов, которые составляют основу земных горных пород. Пылевые частицы имеют малые размеры, вплоть до предела обнаружения аппаратами (примерно 1 нм). Соотношение дейтерия и водорода в водяном паре, высвобождаемом с поверхности ядра, сначала предполагалось аналогичным тому, что наблюдается в Мировом океане на Земле, что могло означать, что кометы того же типа, что и комета Галлея, могли в далёком прошлом обеспечить Землю водой. Однако последующие наблюдения показали, что содержание дейтерия в кометном ядре гораздо выше, чем в земной воде, что делает гипотезу о кометном происхождении земной воды маловероятной.

Ядро кометы Галлея в 1986 году по данным с борта Джотто
ВСТРЕЧА С КОМЕТОЙ ГАЛЛЕЯ

    Аппарат «Джотто» обеспечил первое свидетельство в пользу гипотезы Уиппла о том, что ядра комет представляют собой «грязные снежки». Уиппл предположил, что кометы являются ледяными объектами, которые нагреваются при приближении к Солнцу, что приводит к сублимации льда (прямому превращению вещества из твёрдого состояния в газообразное) на поверхности, при этом струи летучих веществ разлетаются во все стороны, образуя кому. «Джотто» показал, что эта модель в целом верна, хотя требует ряд поправок. Например, альбедо кометы Галлея составляет всего около 4%, что означает, что она отражает только 4% падающего на неё света. Такое малое отражение можно ожидать скорее от куска угля, чем от снежка. Поэтому, несмотря на то, что наблюдателям с Земли комета Галлея кажется ослепительно-белой, её ядро на самом деле угольно-чёрное. Температура поверхности испаряющегося «чёрного льда» должна была бы варьироваться в пределах от 170 К (-103 °C) при высоком альбедо, до 220 К (-53 °C) при низком альбедо, однако измерения аппарата «Вега-1» показали, что температура поверхности кометы Галлея на самом деле находится в пределах 300-400 К (+30…+130 °C). Это свидетельствует о том, что активны только 10 процентов поверхности ядра, и что большая её часть покрыта слоем тёмной пыли, которая поглощает тепло. Все эти наблюдения свидетельствуют, что комета Галлея в основном состоит из нелетучих материалов, и поэтому скорее представляет собой «комок грязи со снегом», чем «грязный снежок».

http://globalstone.ru
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru