Встреча с кометой Галлея

Рефераты по астрономии » Встреча с кометой Галлея Скачать
СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------- 1

ВВЕДЕНИЕ--------------------------------------------------------------------------------------------------- 2

Комета Галлея в семье комет-------------------------------------------------------------- 4

История открытия кометы Галлея----------------------------------------------------- 6

1910 год. Земля проходит через хвост кометы Галлея--------------------- 9

Природа и происхождение кометы  Галлея------------------------------------ 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ-------------------------------------------------------------------------------------------- 15

Литература---------------------------------------------------------------------------------------------- 16


ВВЕДЕНИЕ

Кометы – тела Солнечной системы имеющие вид туманных объектов обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Они представляют собой остаточный материал образовавшийся при зарождении нашей Солнечной системы. Кометы состоят из различных видов льда – замерзших воды метана. Аммиака и углекислого газа. В эту ледяную смесь заключены песочная пыль крупные камни и куски металла. Все эти материалы входили в межзвездное облако из которого образовались Солнце и планеты. Кометы - самые эффектные и самые загадочные тела Солнечной системы. Такими они были на протяжении всей истории человечества такими остаются и до настоящего времени. В течение последних 300 лет астрономы узнали многое о кометах о физическом строении и химическом составе их атмосфер об эволюции их орбит и научились с большой точностью предсказывать возвращение периодических комет. Однако целый ряд вопросов кометной астрономии - физическое строение и химический состав ядер процессы происходящие в голове и хвосте кометы во время ее стремительного полета вблизи Солнца - до сих пор остаются без ответа; данные которыми располагает наука пока не позволяют выходить за рамки гипотез.

Объектом номер "один" для космических исследований целым рядом стран избрана комета Галлея - самый активный старожил среди большого семейства короткопериодических комет.

Комета Галлея - первая в истории астрономии для которой был достаточно точно определен период обращения вокруг Солнца (он меняется в пределах от 74 до 79 лет). Это исключительно важное открытие было сделано выдающимся и разносторонним английским ученым Э. Галлеем имя которого благодарное потомство сохранило за удивительной кометой. С кометой Галлея связано окончательное торжество закона всемирного тяготения; она - единственная из периодических комет движение которой было прослежено по историческим документам в прошлом и ее история благодаря этому насчитывает 22 века.


Комета Галлея в семье комет

Многочисленная семья комет Солнечной системы относится к группе малых тел к которой также принадлежат малые планеты (астероиды) и огромное количество метеорных тел. Но в отличие от других малых тел кометы обладают удивительной способностью при приближении к Солнцу развивать из сравнительно небольших по размерам ядер (1 - 5 км) громадные газово-пылевые оболочки (атмосферы) превосходящие по своей протяженности все известные объекты Солнечной системы включая Солнце.

Среди комет самая знаменитая и широко известная о которой вероятно слышали все - комета Галлея. В чем же кроется секрет такой популярности и почему эта комета представляет такой интерес для науки? Если ответить кратко то – в сочетании параметров орбиты с удивительной "молодостью" черты которой комета проявила во всех известных науке появлениях на протяжении по крайней мере более двух тысячелетий. Кроме того орбита кометы почти касательна к орбите Земли.

Среди короткопериодических комет можно найти кометы достаточно близкие по одному или двум параметрам к комете Галлея – по периоду обращения и по эксцентриситету. И тем не менее об этих кометах никто (кроме специалистов) не слыхал и тем более ни для одной из них не обнаружено ни одного появления в исторических хрониках; комета Галлея в этом отношении явление исключительное!

Особенности орбиты кометы Галлея выделяют ее из всех периодических комет. А сравнительно кратковременное пребывание в окрестности Солнца при возвращении к перигелию – раз в 76 лет! – позволяют ей сохранить в значительной степени нерастраченным тот по-видимому громадный запас "горючего материала" который комета получила при своем "рождении" и который так щедро тратит при встречах с Солнцем. Это обстоятельство в значительной мере и привлекает к ней внимание исследователей.

Средний период обращения кометы вокруг солнца как уже говорилось составляет Р=76 лет. Однако он может колебаться из-за планетных возмущений в пределах нескольких лет: от 74 4 г. (оборот 1835 – 1910) до 79 2 г. (оборот 451 – 530).

Источником грандиозных голов и хвостов кометы Галлея наблюдавшихся различными поколениями жителей Земли в ее многочисленных появлениях является почти трехкилометровое ледяное ядро загрязненная снежная глыба или ком состоящий в основном из водяного льда с примесью льдов других жидкостей и газов и твердой компоненты из пыли и более крупных минеральных фрагментов.

С кометой Галлея связано два метеорных потока: Акварид и Орионид. Первый поток Акварид наблюдается ежегодно с 21 апреля по 12 мая достигая максимума активности 5 мая когда Земля находится в непосредственной близости от орбиты кометы Галлея. Однако указанный поток труднодоступен для наблюдений в северном полушарии так как его радиант восходит пред утром и кульминирует в светлое время. Зато в южном полушарии он является вторым по активности. Перед самым рассветом когда восходит созвездие водолея в начале мая можно увидеть как по темному небу быстро скользят красивые яркие метеоры порожденные кометой Галлея. В среднем один такой метеор наблюдается каждые 2 – 3 минуты.

Второй поток – Ориониды – тоже ежегодный наблюдается с о 2 октября по 7 ноября достигая максимума 21 октября когда Земля приближается к орбите кометы Галлея попадая в разреженные части метеорного роя сопутствующего комете. Пространственная плотность Орионид в 7 раз меньше Акварид но этот поток даже кажется более обильным чем майские Аквариды из-за того что радиант Орионид поднимается высоко над горизонтом. В это время красивое зрелище пролета яркого метеора по ночному небу можно наблюдать примерно через каждые 2 минуты. Оба потока считаются одними из самых древних и длительных.

История открытия кометы Галлея

История кометы Галлея теряющаяся в глубине веков уже триста лет интересует астрономов. За это время были изучены европейские китайские японские вьетнамские хроники и русские летописи накоплен богатый исторический материал о появлении комет из которого удалось путем тщательного и скрупулезного анализа выделить то что относится к комете Галлея.

Кометная астрономия не знает ни одной периодической кометы для которой удалось бы в хрониках найти до ее открытия хотя бы одно упоминание одно наблюдение. Только комета Галлея удостоилась этой чести и ее история ее движение с большой точностью теперь прослежены в прошлое не на один не на два – а на 30 оборотов – более чем на 2 тысячи лет!

Эдмунд Галлей (1656 – 1742) – английский астроном один из руководителей обсерватории в Гринвиче математик востоковед геофизик инженер мореплаватель переводчик издатель дипломат. Он жил в бурную богатую научными и общественно-политическими событиями эпоху. Был другом Ньютона который открыв закон всемирного тяготения считал что кометы движутся вокруг Солнца по параболическим орбитам в соответствии с этим законом. Ньютон опубликовал методику расчета этих орбит и используя эту методику Галлей рассчитал орбиты для большого числа комет появление которых было зафиксировано к тому времени т. е. наблюдавшихся в промежутке с 1337 по 1698 год.

В 1705 г. Галлей опубликовал "Обзор кометной астрономии". Он непрерывно собирал и обдумывал материал проводил утомительные вычисления готовя к публикации один из основных трудов своей жизни доставивший ему неувядаемую славу. Эта работа как пишет он сам "плод обширного и утомительного труда".[1]

В результате этих расчетов выяснилось что орбиты трех комет появлявшихся соответственно в 1531 1607 и 1682 годах очень схожи между собой. О существовании периодических комет в то время никто еще не подозревал и Галлей вычислял орбиты в предположении что кометы движутся по очень вытянутым эллипсам близким к параболам. Из этого можно было сделать два вывода: либо допустить что в пространстве по параболическим орбитам очень близким друг к другу движутся три кометы (поразительная случайность) либо предположить что это появление одной и той же кометы. И Галлей делает чрезвычайно смелое необычное для того времени предположение.

"Довольно многое заставляет меня думать - пишет он - что комета 1531 г. которую наблюдал Аппиан была тождественна с кометой 1607 г. описанной Кеплером и Лонгомонтаном а также с той которую я сам наблюдал в 1682 г.: все элементы сходятся в точности а разность периодов не столь велика чтобы ее нельзя было приписать каким-нибудь физическим причинам".

Он правильно увидел причину небольших расхождений элементов орбиты кометы в возмущающем влиянии больших планет и в первую очередь Юпитера и Сатурна. Определив среднюю величину для периода для этой кометы Галлей нашел что она должна вернуться к перигелию либо в конце 1758 либо в начале 1759 года. Удостовериться лично в этом ему не удалось он умер в 1742 г.

Вся последующая история кометы Галлея и ее появление в 1759 г. связана с именем Алексиса Клеро (1713 – 1765) одного из самых выдающихся математиков Франции в 25 лет ставшего академиком.

По предложению члена Парижской Академии наук Жозефа Лаланда (1732 – 1807) Клеро первоначально собирался руководствуясь идеей Галлея учесть влияние Юпитера на комету лишь на небольшой части ее орбиты когда оба тела были близки друг к другу. В конце концов обнаружилось что точное решение задачи невозможно без учета влияния Сатурна масса которого лишь в три раза меньше массы Юпитера. Объем задачи и связанные с нею трудности казалось превосходили человеческие силы.

В процессе этого труда Клеро разработал первый математический метод численного исследования движения кометы в поле тяготения Солнца с учетом возмущений от двух больших планет – Юпитера и Сатурна. Для помощи в проведении вычислений Клеро обратился к Лаланду обладавшему большим опытом вычислений который в свою очередь привлек к этой работе Николь-Рейн-Этабль де Лабрийер Лепот (1723 – 1788) – женщину всецело преданную науке жену знаменитого тогда конструктора и теоретика часовых механизмов.

Благодаря самоотверженному и героическому труду этого замечательного трио гигантская по своим масштабам работа была закончена вовремя. Правда в течение полугода все торе работали не щадя здоровья и сил и не считаясь со временем все отдавая вычислениям.

Пришел наконец долгожданный 1758 год. Все астрономы мира жаждали получить подтверждение предположения высказанного Галлеем. Честь открытия кометы выпала на долю немецкого астронома-любителя Палича. В рождественскую (25 декабря) 1758 г. ночь ему посчастливилось поймать эту комету в объектив своего небольшого телескопа с фокусным расстоянием 2 4 метра. Это был первый случай удачного поиска кометы астрономом-любителем. А также первый успех в использовании телескопа для поиска комет.

Таким образом был установлен факт существования короткопериодических комет которые подобно Венере Юпитеру Земле и другим планетам являются членами Солнечной системы движущимся в космическом пространстве вокруг Солнца под действием его притяжения.

В память о заслугах Галлея эта комета и стала носить его имя. Впоследствии она появлялась и приближалась к Солнцу в 1835 1910 и 1986 годах.

1910 год. Земля проходит через хвост кометы Галлея

Еще в 1835 г. были названы две даты следующего возвращения кометы Галлея к перигелию в 1910 г. – 9 мая (Розенбергер) и 24 мая (Понтекулан). В 1907 – 1908 гг. гринвичские астрономы Ф. Г. Коуэлл (1870 – 1949) и А. К. Кроммелин (1865 – 1939) опубликовали предварительные результаты своих вычислений (начатых с целью проверки данных Понтекулана) в соответствии с которыми момент прохождения через перигелий приходился на 8 апреля. В своих вычислениях они впервые использовали численное интегрирование с переменным шагом что значительно повышало точность вычислений и уменьшало их объем. Были учтены возмущения от Венеры Земли Юпитера Сатурна Урана и Нептуна. Убедившись в том что предсказание Понтекулана нуждается в уточнении Коуэлл и Кроммелин предприняли новые более точные вычисления с 1759 по 1910 гг. и опубликовали новый момент прохождения через перигелий – 17 апреля 1910 г. поиски кометы начались почти за полтора года до этой даты – с начала 1909 г. – но долго оставались безуспешными. Комету в созвездии Рыб обнаружил 11 сентября 1909 г. Макс Вольф – директор Гейдельбергской обсерватории. 15 сентября комету наблюдали визуально с помощью крупнейшего в мире метрового рефрактора Йерксской обсерватории (США Чикаго). Уже первые наблюдения показали что поправка к результатам Коуэлла и Кроммелина составляет 3 дня т. е. точность предсказания осталась на уровне прошлого появления.

Коуэлл и Кроммелин тщательно проверили свои вычисления повторили их с уменьшением вдвое шага интегрирования увеличили точность и устранили некоторые мелкие ошибки. Тем не менее для момента прохождения через перигелий было получено значение лишь немного лучше данного ими ранее а именно Т=17 51 апреля 1910 г. После соответствующего анализа они пришли к выводу что по крайней мере 2 дня из оставшегося расхождения не могут быть объяснены ошибками вычислений неточным знанием положений больших планет или их масс. Сейчас мы знаем что причина этих расхождений кроется в действии негравитационных сил.

Взаимное положение Земли и кометы при этом появлении было таково что утром 19 мая комета точно располагалась между Солнцем и Землей на расстоянии 22 5 млн. километров от Земли. Так как длина хвоста кометы Галлея к этому времени превышала 30 млн. км то Земля двигаясь по своей орбите должна была пройти через ее хвост. Сообщения об этом проникли в широкую печать.

В это время с помощью спектрального анализа было твердо установлено что в составе кометных атмосфер наблюдались молекулярные полосы циана угарного газа и других соединений. Поэтому быстро распространились слухи об отравлении земной атмосферы опасными для здоровья людей ядовитыми кометными газами. Газеты запестрели тревожными сообщениями о большой опасности которая грозит человечеству 19 мая 1910 г.

Как и предсказывали астрономы Земля 19 мая 1910 г. "столкнулась" с хвостом кометы Галлея. Однако даже самые чувствительные приборы не зафиксировали никаких необычных явлений в атмосфере Земли которые можно было бы однозначно связать с этим событием. Это лишний раз подтверждало издавна известную астрономам истину что кометы – это "видимое ничто" через которое без всяких последствий и прошла наша Земля. Так что волна страха прокатившаяся по многим странам в мае 1910 г. не имела под собой никакой почвы.

Пройдя через хвост кометы Галлея Земля сыграла роль своеобразного зонда. К сожалению ученые в то время не располагали космическими ракетами (до запуска первого искусственного спутника Земли оставалось еще более 47 лет). Между тем тогда достаточно было подняться над земной атмосферой чтобы оказаться непосредственно в кометном хвосте и собрать некоторое количество кометной пыли и газа для анализа.

Следует отметить что Земля уже неоднократно проходила через хвосты комет и эффект всегда был одним и тем же – никакого влияния на процессы в земной атмосфере вещество хвостов различных комет не оказывало.

Астрономы а также многие любители астрономии внимательно следили за всеми изменениями происходившими в хвосте и голове кометы Галлея с момента ее открытия М. Вольфом 11 сентября 1909 г. и до последнего наблюдения 15 июня 1911 г.

За весь период наблюдений кометы Галлея при ее появлении 1909 – 1911 гг. было получено более тысячи ее астронегативов более сотни спектрограмм много сотен рисунков кометы и большое число определений ее экваториальных координат в различные моменты времени. Весь этот богатый материал позволил детально исследовать характер движения кометы по орбите изучить изменение блеска и геометрических размеров головы и хвоста с изменением гелиоцентрического расстояния изучить типы хвостов структурные особенности и химический состав головы и хвоста а также ряд других физических параметров ядра кометы и окружающей его атмосферы.

Основные итоги изучения громадного и разнообразного материала состоящие из 26 пунктов были опубликованы Бобровниковым в 1931 г.

Природа и происхождение кометы
 Галлея

Элементы орбит комет претерпевают значительные изменения при сближениях кометы с планетами. Особенно же сильная трансформация кометной орбиты происходит при тесных сближениях комет с одной из планет-гигантов. Это обстоятельство необходимо обязательно учитывать при исследовании вековых изменений элементов орбит комет как в прошлом так и в будущем. Такие расчеты позволяют установить откуда кометные ядра приходят во внутренние области Солнечной системы а также решить проблему происхождения короткопериодических комет. Совместными усилиями таких выдающихся астрономов как Эпик Оорт Марсден Секанина Эверхарт К.

Страницы: 1 2