Спектр и химический состав комет - Кометы, вероятность и возможные последствия столкновения их с Землей
При решении вопроса о происхождении комет нельзя обойтись без знания химического состава вещества, из которого сложено кометное ядро. Казалось бы, что может быть проще? Нужно сфотографировать побольше спектров комет, расшифровать их - и химический состав кометных ядер нам сразу же станет известным. Однако, дело обстоит не так просто, как кажется на первый взгляд. Спектр фотометрического ядра может быть просто отраженным солнечным или эмиссионным молекулярным спектром. Отраженный солнечный спектр является непрерывным и ничего не сообщает о химическом составе той области, от которой он отразился - ядра или пылевой атмосферы, окружающей ядро. Эмиссионный газовый спектр несет информацию о химическом составе газовой атмосферы, окружающей ядро, и тоже ничего не говорит нам о химическом составе поверхностного слоя ядра, так как излучающие в видимой области молекулы, такие как С2, СN, СH, ОН и др., являются вторичными, дочерними молекулами - "обломками" более сложных молекул или молекулярных комплексов, из которых складывается кометное ядро. Эти сложные родительские молекулы, испаряясь в околоядерное пространство, быстро подвергаются разрушительному действию солнечного ветра и фотонов или распадаются или диссоциируются на более простые молекулы, эмиссионные спектры которых и удается наблюдать от комет. Сами родительские молекулы дают непрерывный спектр. Вопрос о родительских молекулах в кометных ядрах был впервые поставлен Вурмом еще в 30-х годах нашего века и дискутируется в настоящее время. Ведь все кометные радикалы, эмиссии которых обнаруживаются в кометных спектрах, являются химически активными молекулами и поэтому могут сохранять свою стабильность в газовом агрегатном состоянии при достаточно низких плотностях или в твердой фазе при низких температурах и в присутствии инертного наполнителя, тормозящего химические реакции между радикалами и другими молекулами. Радикалы, а также тугоплавкое вещество, тапа углерода, не могут непосредственно испаряться с поверхности ядра. На расстоянии около 1 а. е. от Солнца температура близка к комнатной, а мы знаем из повседневной жизни, что углерод при такой температуре не испаряется. Следовательно, и радикалы, и углерод, и другие молекулы, наблюдающиеся в атмосферах комет, входят в состав более сложных родительских молекул, распад которых после испарения из ядра в поле солнечной радиации приводит к образованию наблюдаемой в кометных атмосферах совокупности радикалов и других молекул, а также ионов.
Окончательно проблема родительских молекул, из которых состоят кометные ядра, возможно, будет разрешена только путем посылки космического аппарата к ядру кометы, сближения и возможной посадки аппарата на ядро, на котором будет произведен химический анализ кометного грунта или же кометное вещество, набранное в стерильную капсулу, будет впоследствии доставлено на Землю, где и будет произведен его окончательный анализ. Возможно на этот вопрос будет решен в рамках проекта Deep Impact Spacecraft (см. ниже). Этот вопрос очень важен, так как именно химизм ядер предопределяет необычно высокую активность комет, способных из весьма малых по размерам ядер развивать гигантские атмосферы и хвосты, превосходящие по своим размерам все известные тела в Солнечной системе (оболочка и хвост некоторых комет достигают чудовищных размеров. Текущий рекорд длины хвоста кометы - это хвост Великой кометы 1843. Ее хвост имел длину не менее 300 млн. км (диаметр головы ее несколько превышал диаметр Солнца). Это значит, что если мысленно поместить саму комету в центр Солнца, то хвост пересек бы орбиту Марса).
Первым наблюдал и описал спектр головы кометы итальянец Донати. На фоне слабого непрерывного спектра кометы 1864 он увидел три широкие светящиеся полосы: голубого, зеленого и желтого цвета. Как оказалось это свечение принадлежало молекулам углерода С2, в изобилии оказавшегося в кометной атмосфере. Эти эмиссионные полосы молекул С2 получили название полос Свана, по имени ученого, занимавшегося исследованием спектра углерода. Первая щелевая спектрограмма головы Большой Кометы 1881 была получена англичанином Хеггинсом, который обнаружил в спектре излучение химически активного радикала циана СN.
Анализ спектра головы и хвоста показал наличие следующих атомов, молекул и пылевых частиц:
Органические C, C2, C3,CH, CN, CO, CS, HCN, CH3.
Неорганические H, NH, NH2, O, OH, H2O.
Металлы - Na, Ca, Cr, Co, Mn, Fe, Ni, Cu, V, Si.
Ионы - CO+, CO2+, CH, CN, N2+, OH, H2O.
Пыль - силикаты (в инфракрасной области).
Вдали от Солнца, на расстоянии 11 а. е., приближающаяся комета выглядит небольшим туманным пятнышком, порой с признаками начинающегося образования хвоста. Спектр, полученный от кометы, находящейся на таком расстоянии, и вплоть до расстояния 3-4 а. е., является непрерывным, т. к. на таких больших расстояниях эмиссионный спектр не возбуждается из-за слабого фотонного и корпускулярного солнечного излучения.
Этот спектр образуется в результате отражения солнечного света от пылевых частиц или в результате его рассеивания на многоатомных молекулах или молекулярных комплексах. На расстоянии около 3 а. е. от Солнца, т. е. когда кометное ядро пересекает пояс астероидов, в спектре появляется первая эмиссионная полоса молекулы циана, которая наблюдается почти во всей голове кометы. На расстоянии 2 а. е. возбуждаются уже излучения трехатомных молекул С3 и NН3, которые наблюдаются в более ограниченной области головы кометы вблизи ядра, чем все усиливающиеся излучения СN. На расстоянии 1,8 а. е. появляются излучения углерода - полосы Свана, которые сразу становятся заметными во всей голове кометы: и вблизи ядра и у границ видимой головы.
Механизм свечения кометных молекул был расшифрован еще в 1911г. К. Шварцшильдом и Е. Кроном, которые, изучая эмиссионные спектры кометы Галлея (1910), пришли к заключению, что некоторые молекулы кометного газа поглощают солнечный свет, и затем снова его же излучают в той же длине волны. Это свечение аналогично резонансному свечению паров натрия в известных опытах Ауда, который первый заметил, что при освещении светом, имеющим частоту желтого дублета натрия, пары натрия сами начинают светиться на той же частоте характерным желтым светом. 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.
Для объяснения свечения зеленой и красной кислородных линий (аналогичные линии наблюдаются и в спектрах полярных сияний) привлекались различные механизмы: электронный удар, диссоциативная рекомбинация и фотодиссоциация. Электронный удар, однако, не в состоянии объяснить более высокую интенсивность зеленой линии в некоторых кометах по сравнению с красной. Поэтому больше предпочтения отдается механизму фотодиссоциации, в пользу которого говорит распределение яркости в голове кометы. Тем не менее, этот вопрос еще окончательно не решен и поиски истинного механизма свечения атомов в кометах продолжаются
Похожие статьи
-
В отличие от мерцающих звезд и четко очерченных планет комета выглядит как туманное светящееся пятнышко. Это пятнышко называют головой кометы. Есть...
-
Причина свечения комет и их химический состав - Яркие кометы в астрономии
Во времена Ломоносова еще ничего не было известно о законе изменения блеска комет и тем более об их спектрах. Однако Михаил Васильевич Ломоносов со...
-
Гипотезы происхождения комет - Кометы, вероятность и возможные последствия столкновения их с Землей
За обозримое прошлое человечества было открыто много комет. На первых порах серьезного изучения комет никому не приходила в голову мысль, что они...
-
Предисловие - Кометы, вероятность и возможные последствия столкновения их с Землей
Кометы вызывают интерес людей, они являются предметом изучения многих ученых со всего мира, постоянно проводятся достаточно сложные и дорогостоящие...
-
Спектры и химический состав звезд - Природа звезд
Важнейшие сведения о природе звезд астрономы получают, расшифровывая их спектры. Спектры большинства звезд, как и спектр Солнца, представляют собой...
-
Строение, состав кометы - Исследование комет
Маленькое ядро кометы является единственной ее твердой частью, в нем сосредоточена почти вся ее масса. Поэтому ядро - первопричина всего остального...
-
Кометы - Астероиды, метеориты, кометы, мелкие осколки
Кометы являются самыми эффективными небесными телами в Солнечной системе. Кометы - это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных...
-
Кометы. Свойства комет - Малые тела Солнечной системы
Особое место среди малых тел Солнечной системы занимают кометы - небесные тела, движущиеся вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам. С приближением к...
-
Кометы - Малые тела Солнечной системы
Кометы являются самыми эффективными небесными телами в Солнечной системе. Кометы - это своеобразные космические айсберги, состоящие из замороженных...
-
Столкновение Земли с кометой - Яркие кометы в астрономии
Комета орбита галлея небесный Столкновения Земли с кометой -- вот чего стали бояться люди, перестав видеть в кометах предвестниц войн. Но говорить о...
-
Кометы - Строение Солнечной системы
Кометы - тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком - ядром в центре и хвостом. Они принадлежат к числу наиболее...
-
Кометы, у которых перигелийное расстояние настолько мало, что фактически они проходят через внешние слои Солнца. Около десяти долгопериодических комет с...
-
Ядро и хвост кометы - Яркие кометы в астрономии
В отличие от мерцающих звезд и четко очерченных планет комета выглядит как туманное светящееся пятнышко. Это пятнышко называют головой кометы. Если...
-
Спектры звезд и их химический состав - Основные звездные характеристики. Рождение звезд
Исключительно богатую информацию дает изучение спектров звезд. Уже давно спектры подавляющего большинства звезд разделены на классы. Последовательность...
-
Спектры звезд и их химический состав - Рождение и жизнь звезд
Исключительно богатую информацию дает изучение спектров звезд. Уже давно спектры подавляющего большинства звезд разделены на классы. Последовательность...
-
Химический состав Земли - Структура Солнечной системы
Химический состав коры изучается непосредственно, информацию о составе недр Земли получают опять же с помощью сейсмических волн. Как? По зависимости (r),...
-
Химический состав звезд - Измерение количественных и качественных характеристик звезд
Химический состав ядра звезды с помощью спектрального анализа определить невозможно; можно только предполагать, исходя из теоретических расчетов....
-
Внутреннее строение, Химический состав - Юпитер среди планет Солнечной системы
Химический состав Изобилие элементов в соотношении с водородом На Юпитере и Солнце5 Элемент Солнце Юпитер/Солнце He/H 0.0975 0.807 ± 0.02 Ne/H...
-
Комета (от др.-греч. кпмЮфзт, kom?tзs -- "волосатый, косматый") -- небольшое ледяное небесное тело, движущееся по орбите в Солнечной системе, которое...
-
Периодические кометы&;nbsp;, Приближение к Солнцу - Кометы
Большинство изученных комет периодические, причем некоторые кометы являются короткопериодическими, двигаясь по эллиптическим орбитам, полный оборот по...
-
Исследование комет - Малые тела Солнечной системы
Проект "Вега" был одним из самых сложных в истории исследований Солнечной системы при помощи космических аппаратов. Он состоял из трех частей: изучение...
-
Кометы -- тела Солнечной системы, имеющие вид туманных объектов, обычно со светлым сгустком-ядром в центре и хвостом. Они представляют собой остаточный...
-
Некоторые из известных комет - Кометы
Комета Аренда-Ролана (C/1956 R1) Яркая комета, обнаруженная в 1957г. Одно время казалось, что у нее образовывается "шип", направленный к Солнцу. Но это...
-
Комета Галлея - Малые тела Солнечной системы
Самая известная из всех периодических комет, которая движется по удлиненной эллиптической орбите вокруг Солнца, возвращаясь к Земле каждые 76 лет. Из...
-
Строение Солнца - Солнце и его влияние на Землю
Солнце имеет атмосферу . Нижний слой солнечной атмосферы называется фотосферой. Температура фотосферы составляет примерно 5800 К. Солнечные пятна -...
-
Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные "льды" или отвердевшие газы содержанием около 15% водорода и...
-
Это как правило, большие каменные глыбы, которые приходят из пояса астероидов, расположенного между орбитами Марса и Юпитера. Иногда их орбиты изменяются...
-
КАК СОЛНЦЕ ВЛИЯЕТ НА ЗЕМЛЮ - Солнце, его строение и особенности
Солнце освещает и согревает нашу планету, без этого была бы возможна жизнь на ней не только человека, но даже микроорганизмов. Солнце - главный (хотя и...
-
Влияние солнечного ветра - Малые тела Солнечной системы
Солнечный ветер - непрерывный поток плазмы солнечного происхождения, распространяющийся приблизительно радиально от Солнца и заполняющий собой Солнечную...
-
Химический состав звезды - Удивительные и невероятные факты о космосе
В списке всех звезд, которые относятся к первым четырем классам, преобладают линии гелия и водорода, по мере снижения температуры обнаруживаются линии...
-
За время наблюдений всего 20 комет приблизились к Земле на расстояние меньше 15 млн. км. Ближе всех к Земле подошла комета Лекселла в 1770г - на...
-
Химический состав, физические условия и строение Урана - Седьмая планета солнечной системы
Уран сформировался из первоначальных твердых тел и различных льдов (подо льдами здесь надо понимать не только водяной лед), он лишь на 15% состоит из...
-
По мере повышения температуры состав частиц, способных существовать в атмосфере звезды, конечно, упрощается. Спектральный анализ звезд классов О, B, A...
-
Довольно часто на небе появляются космические пришельцы. Их размеры исчисляются от нескольких сотен метров до тысячи километров. Это астероиды и кометы...
-
Введение - Астероиды, метеориты, кометы, мелкие осколки
В Солнечной системе кроме больших планет и их спутников движется множество так называемых малых тел: астероидов, комет и метеоритов. Малые тела Солнечной...
-
Фізична природа комет - Малі тіла Сонячної системи
Маленьке ядро діаметром кілька кілометрів -- єдина тверда частина комети, і в ньому практично зосереджена вся її маса. Маса комет надто мала й зовсім не...
-
Природа комет, их рождение, жизнь и смерть - Исследование комет
Откуда же приходят к нам "хвостатые звезды"? До сих пор об источниках комет ведутся оживленные дискуссии, но единое решение еще не выработано. Еще в...
-
Сущность метеоритов и комет - Чрезвычайные ситуации космического характера
Метеорит -- твердое тело космического происхождения, упавшее на поверхность Земли. Большинство найденных метеоритов имеют вес от нескольких граммов до...
-
Комета Шумейкер-Леви 9 - Планета Юпитер: основные характеристики
В 1993 году около Юпитера была открыта необычная цепочка кусочков кометы, которая распалась под действием гравитационных сил планеты - гиганта. Было...
-
Природа комет, их рождение, жизнь и смерть - Кометы и их открытие
Комета солнечный система Откуда же приходят к нам "хвостатые звезды"? До сих пор об источниках комет ведутся оживленные дискуссии, но единое решение еще...
Спектр и химический состав комет - Кометы, вероятность и возможные последствия столкновения их с Землей