Текст книги "Странники Вселенной"

Космический головастик

В кометах, писал поэт Фёдор Иванович Тютчев, есть что-то до того непохожее на обыкновенные светила, что невольно чувствуешь себя поражённым, взволнованным. И это действительно так. Ведь сколько превращений таит она в себе!

В своё время такой видный астроном, как Клавдий Птолемей, автор трактата о светилах, ставшего на сотни лет энциклопедией для многих астрономов, считал, что кометы – всего-навсего испарения Земли, освещаемые лунным светом, и поэтому они были недостойны войти в серьёзный научный труд. Однако для простых испарений вели они себя достаточно странно. Судите сами…

На большом расстоянии комета видна как маленькое слабое туманное пятнышко. Середина его ярче краёв, там расположено ядро. Это ядро и окружающая его оболочка составляют голову кометы.

По мере приближения небесной гостьи к Земле поперечник яркого, похожего на звезду ядра меняется. Это натолкнуло астрономов на мысль, что мы не видим настоящее ядро. То, что доступно глазу, – центральный, более яркий сгусток газа, так называемая «кома». Исходя из этой модели, можно предположить, что в ядре должен быть какой-то источник, постоянно подпитывающий газовое окружение космической гостьи. Что это за источник, попытаемся разобраться попозже, а пока посмотрим, как развивается «космический спектакль».

Постепенно, по мере приближения к нам, яркость космической гостьи возрастает. У неё появляется туманный, всегда направленный прочь от Солнца хвост. По мере приближения к светилу он становится всё пышнее, всё ярче и длиннее. Здесь есть чему испугаться суеверному человеку, что это за космическое чудище появилось!

Комета – некий «космический головастик», состоящий, как и зародыш лягушки, только из головы и хвоста. Но зато какой головастик! Судите сами, «голова» кометы 1811 года по размерам была больше, чем наше дневное светило. А хвост космической гостьи, появившейся в 1843 году, в два раза превышал расстояние от Земли до Солнца!

При прохождении самой близкой к Солнцу точки хвост кометы достигает своих максимальных размеров. Он существует считанные дни, максимум одну-две недели. Затем уменьшается, и комета опять превращается в призрачное пятно, чтобы потом вообще затеряться в чёрных безднах космоса.

Всё. «Спектакль» окончен. Природа показала нам, как из маленького ядрышка – «мухи» можно сделать «слона», заметил при одном из «явлений кометы народу» профессор Б. А. Воронцов-Вельяминов…

Задолго до нашей эры древние вавилоняне и египтяне, исходя только из наблюдений неба, умели предсказывать лунные и солнечные затмения.

О кометах же они говорили, что их столько же, сколько рыб в воде, и они, подобно планетам, движутся по своим путям.

Всё шло вроде бы хорошо. Но с IV века до н. э. эти довольно-таки реалистические представления были на многие столетия отброшены из-за учения Аристотеля. Он и его последователи считали, что Земля – центр мира и планеты катаются вокруг неё по особым сферам. Конечно, это льстило землянам. Ещё бы, всё вертится вокруг нашей планеты!

Так как небесные пришелицы появлялись то в одном месте небосвода, то в другом и поэтому сильно отличались от «правильно» движущихся Луны и планет, пути которых были предсказуемы, Аристотель и его последователи посчитали кометы просто испарениями Земли. Они поднимаются в зону огня, находящуюся в подлунном мире, и там вспыхивают яркими факелами, которые мы и видим.

Однако находились и более здравомыслящие учёные. В их числе был римский философ Сенека. Ещё в I веке до н. э. он говорил: «Я не могу согласиться, что комета – это только зажжённый огонь, это, скорее, одно из вечных творений природы… Комета имеет собственное место между небесными телами… Она описывает свой путь и не гаснет, а только удаляется от Земли».

Философ не только утверждал это, он начал даже искать возвращающиеся к Земле кометы. Но переписи волосатых звёзд тогда не было. Помешала выполнению задуманного и смерть Сенеки. Судьба отметила это событие тем, что в небе загорелась яркая комета – его улетающая душа, как решили друзья.

Увы, всесильное ученье Аристотеля владело умами, и на слова философа тогда не обратили внимания.

Согласно мнению великого авторитета в области астрономии своего времени, Птолемея, движение планет и звёзд происходит по особым сферам, где каждое тело вращается на специальной оси в соответствии с определёнными законами. Предполагалось, что сферы эти сделаны из тончайшего хрусталя. Поэтому они необычайно прозрачны, и мы их не видим. За семью сферами (по числу известных тогда планет) была ещё и восьмая, где располагались звёзды.

Такая картина мироздания не оставляла места кометам как самостоятельным небесным телам. Логика здесь была простая: если сферы существуют, то небесные гостьи не могут приходить к Земле извне, скажем, от звёзд, хотя бы потому, что при этом они обязательно должны были бы пробивать сферы. А поскольку на небе нет следов битого хрусталя, значит, кометы находятся между Землёй и Луной. Всё ясно и логично.

Но такая простота не нравилась самому искусному астроному своего времени Тихо Браге (1546–1601 гг.). Он подключил к наблюдениям за одной из комет, помимо обсерватории Ураниенбург, где он работал, ещё и отстоящую на сотни километров пражскую обсерваторию.

Кому не приходилось проделывать такой простейший опыт: возьмите карандаш острием вверх и, немного согнув руку в локте, взгляните на стену противоположного дома, зажмурив сначала один глаз, затем другой. Заметили, какой скачок сделало окно противоположного дома? По мере того как мы будем удалять карандаш от наших глаз, скачки будут всё более и более уменьшаться. Наконец на некотором расстоянии, они уже станут неразличимы. Это явление называется «параллакс», его-то и использовал Тихо Браге.

Аристотель и его последователи

Сопоставив результаты наблюдений, он с удовлетворением отметил: комета не могла находиться в «подлунном мире», так как положение Луны относительно звёзд, видимое из различных обсерваторий, заметно различалось, в то время как хвостатая звезда фактически оставалась на одном и том же месте. А это свидетельствовало о том, что она находится значительно дальше нашего ночного светила.

Отсюда следовал и вывод – кометы вовсе не испарения Земли, а далёкие самостоятельные небесные тела.

Тихо Браге

Казалось бы, факт налицо, но в него поверили далеко не сразу. Хотя открытие Браге и было верным, оно сильно запутало картину мироздания. Учёным мужам пришлось пересмотреть расположение небесных сфер. Их движение, а соответственно, и перемещение планет по ним, стало более сложным. Положение исправилось лишь после того, как была признана система Николая Коперника (1473–1543 гг.), поставившего в центр нашей планетной системы Солнце. Но и в ней кометы долгое время оставались без места. Даже великий Галилео Галилей (1564–1642 гг.), когда разговор заходил о волосатых звёздах, называл их с известной долей иронии «обезьяньими планетами» Тихо.

И всё же пытливая мысль жила и всегда пыталась найти несоответствие между существующими теориями и наблюдениями.

Внешний вид кометы для земного наблюдателя зависит не только от того, как близко она подходит к дневному светилу. (А от этого, как мы уже вскользь говорили, зависит величина головы кометы.) Важна и близость к Земле. Чем ближе комета к наблюдателю, тем лучше он её рассмотрит. Если оба условия выполняются, то комету с полным основанием можно назвать «большой». Но величина – обман чувств. (Вспомните, находящаяся вблизи лодка нам кажется крупнее маячащего у горизонта парохода.) Может получиться даже так, что огромная комета пройдёт далеко от Земли и Солнца, но она покажется нам маленькой и невзрачной, а маленькая и близкая предстанет великаном.

Яркость хвостов меньше, чем головы, и поэтому у слабых комет хвоста даже иногда совсем не удаётся разглядеть. Они просматриваются только на фотографиях. Ежегодно наблюдаются многие кометы, но ещё большее их число из-за слабости своего свечения, гуляя вдали от нас, остаются вне нашего поля зрения.

Ещё Исаак Ньютон считал, что кометы – каменные глыбы. Но каковы их размеры? Ответ на этот вопрос казался весьма простым. Если известно расстояние до хвостатой гостьи, то достаточно определить поперечник её ядра в угловых градусах и по простым формулам тригонометрии, доступным любому школьнику, произвести вычисления. Но из этого ничего не вышло. Мешала газовая «шуба» комет.

В 1770 году одна из комет настолько близко подошла к Юпитеру, что «протиснулась» между его лун. Если бы её ядро имело большую массу, то в движение спутников планеты-гиганта это внесло бы искажения. Но их не заметил ни один наблюдатель. Отсюда можно было сделать заключение, что ядра не так уж и велики.

Через 77 лет другая комета прошла по небосводу так, что её ядро должно было заслонить одну из слабых звёздочек. Астрономы с интересом ожидали этого затмения. Их интересовало, померкнет ли небесный светлячок, или хотя бы насколько потускнеет его свет, ведь отсюда можно будет узнать плотность комы. Но небесная путешественница прошла по небосводу, совершенно никак не повлияв на свет далёкой звезды. Звезда мерцала так, будто комета была сделана из хрусталя. Такие явления «перекрытия» наблюдались и позднее, и с тем же результатом.

В 1910 году комета Галлея прошла между Землёй и Солнцем. Любое непрозрачное тело более 50 метров в поперечнике казалось бы чёрной мошкой, ползущей по диску светила. Но, несмотря на все старания астрономов, разглядеть эту «мошку» так и не удалось.

1927 год порадовал учёных тем, что небольшая комета подошла к Земле на расстояние 5,8 миллиона километров. (По космическим меркам это близко.) В крупные телескопы она выглядела маленькой звёздочкой. Если бы она была каменной глыбой, то при сближении с нашей планетой она бы увеличивалась в размерах, но всё произошло совсем наоборот – комета становилась всё меньше и меньше. Это означало, что опять-таки мы видим лишь газовое покрывало. Отсюда следовал вывод: если ядро и есть, то оно очень мало. Поэтому Жак Бабинэ, живший и работавший на рубеже XIXXX веков, назвал кометы «видимое ничто», а другой астроном окрестил космических визитёров «мешками пустоты».

Тридцатые годы ознаменовались появлением гипотезы, согласно которой кометы состоят из многих твёрдых глыб, имеющих размеры до 160 метров в диаметре. Они образуют некий рой с поперечником около 25 километров. Но в этом случае может возникнуть вполне законный вопрос: а откуда же берутся газы?

Ответ дали физики. Прокаливая метеориты в лаборатории, они отметили выделение газов. Но где они скрывались? Откуда взялся газ в камнях? «Тут всё очень просто, – ответили учёные, – в любом твёрдом теле есть трещины и поры. Там-то и законсервированы газы». Но смущало всё-таки его обилие в ядрах.

Большие изменения в представления о кометах внёс около 1950 года доктор Фред Л. Уиппл из Гарвардского университета. Он заявил, что камни в ядре, безусловно, есть, но это не компактный рой. Они, как сливы в пудинге, вкраплены в смесь льдов. Причём это не тот лёд, к которому мы привыкли в земных условиях, по нему не покатаешься на коньках. Плотность его очень мала: он более рыхлый, чем наш.

Если исходить из этой модели, становится понятным поведение космических странниц. Когда комета приближается к нашему дневному светилу и начинает прогреваться его лучами, льды возгоняются, сублимируют и переходят из твёрдого состояния, минуя жидкое, в газообразное. Это явление нам хорошо известно по испарению сухого льда, который используют продавцы мороженого.

Фред Л. Уиппл

Пока комета далеко, газы испаряются слабо, и мы комету почти не видим. По мере приближения к Солнцу становится всё теплее, растёт и покрывало из газа. Комета увеличивается в размерах прямо у нас на глазах.

Как стало известно позже, кроме замороженных газов в ядрах находится и множество частичек пыли. Так как сила тяжести на поверхности комет, в силу их малости, тоже незначительна, пылинки, покидая подтаивающий лёд, вместе с газами уходят в хвост, увеличивая его.

В то время как мелкие частички сдуваются прочь, крупные остаются на поверхности ядра, «загрязняя» его. На нём образуется корка, закрывающая ядро от жара солнечных лучей. Испарение замедляется. Нечто подобное, напоминающее поверхность кометных ядер, можно увидеть в тундре, где встречаются пласты многолетнего уплотнившегося снега, почти льда, покрытого лёгкой корочкой пыли. Даже при 30 градусах этот лёд не тает и сохраняется в течение многих лет.

Без такой защиты некоторые кометы не смогли бы десятки раз подходить к светилу и даже иногда осмеливаться проходить через его огнедышащую корону и оставаться «живыми». Тем не менее с каждым визитом в Солнечную систему они всё больше и больше «теряют в весе» и в конце концов исчезают совсем. И чем чаще комета возвращается на свидание с Солнцем, тем быстрее идёт процесс её разрушения, она умирает от «истощения сил».

Мы бы так ничего и не узнали о химическом строении комет, если бы не изобретение спектрального анализа. Суть его проста. Если луч солнечного света пропустить через стеклянную призму, то на размещённом за ней экране (мы это неоднократно видели сами) можно увидеть радужную полоску – спектр, где один цвет плавно переходит в другой. Такая разноцветная полоска, несмотря на свою красоту, ничего рассказать исследователю не может.

Другое дело светящийся газ. В этом случае на экране мы увидим на тёмном фоне ряд ярких цветных линий. Это происходит оттого, что молекулы газа испускают не все цвета радуги, а только некоторые. У каждого газа свой набор вполне определённых линий. Это, так сказать, «визитная карточка», по которой легко можно опознать любое вещество, определить его «личность».

Есть и спектры поглощения. Если свет пропускать через холодный газ, то он поглотит часть лучей, идущих от источника. И что важно, газ поглощает как раз те лучи, которые испускает сам в раскалённом состоянии. В непрерывном спектре появляются тёмные линии, тоже позволяющие определить состав газа.

Эти свойства и использовали физики для определения состава неизвестных газов. Изучая в лаборатории спектры газов различных веществ и химических элементов, разогревая их до «каления» или пропуская через них свет, они получили их «визитные карточки». Так астрономы впервые узнали, из чего «сделаны» Солнце, звёзды и туманности. Появилась возможность, создав картотеки спектров, сравнить с ними любой набор полученных от наблюдения кометы линий. Теперь, вооружившись соответствующими приборами, они стали ожидать прихода кометы.

В 1864 году небесная гостья наконец украсила небосвод. Астрономы прильнули к окулярам телескопов. Специальные приборы, спектроскопы, сразу же обнаружили в спектрах комет ряд отдельных ярких полос. Их было три: жёлтая, зелёная и голубая. Но в лабораториях такие же линии давали светильный и болотный газы. Обыкновенная горящая свечка давала голубые линии. Значит, сделали вывод учёные, в кометах светятся пары углерода.

Разложение светового луча призмой

Шли годы, приходили другие кометы. Все они предъявляли «визитные карточки» углерода. Правда, у некоторых был замечен и слабый непрерывный спектр, что было присуще твёрдым телам. Это натолкнуло на мысль, что светились не только горячие газы. Что-то ещё отражало свет. Что? Скорее всего, пылевые частицы.

Так со временем постепенно усложнялся химический портрет «хвостатых звёзд».

На больших расстояниях, когда ещё нет разогрева льда, космическая путешественница светит отражённым солнечным светом. При трёх астрономических единицах в спектре появляется голубая линия – начинает выделяться ядовитый циан. Молекулы углерода и других летучих веществ можно уже обнаружить на расстоянии около двух а. е. (Астрономическая единица (а. е.) – это среднее расстояние между Землёй и Солнцем, равное 149 миллионам километров).

Далее картина ещё больше усложняется, так как под действием солнечных лучей в голове кометы начинается распад молекул выделившегося газа. Рождаются их нестабильные в земных условиях осколки – радикалы. Так, например, молекула цианида, вылетевшая из кометного ядра, сразу же распадается на две «половинки». А все эти превращения в конце концов тоже сказываются на спектрах хвостатых звёзд, усложняя его.

1881 год знаменовал собой новый шаг в исследовании комет – спектры небесных тел стали фотографировать. Это сразу же расширило возможности астрономов, так как фотопластинки, в отличие от нашего глаза, способны «видеть» ультрафиолетовую область спектра. Оказалось, что и здесь есть полосы. В лабораториях их тут же отождествили с такими смертельными для нас газами, как циан, состоящий из углерода и азота. Причём его количество просто пугало – это газовое облако простиралось на расстояние до миллиона километров от ядра. Но и это было еще не всё. В атмосферах небесных путешественниц находился и другой страшный для нас газ – угарный. Вот какой неприятной оболочкой окружили себя кометы! Как будто для того, чтобы на них не заводилось ничего живого.

И, чтобы уж докончить разговор о химическом составе комет, следует добавить ещё об одном открытии. В 1970 году в южных районах нашей страны можно было видеть комету. Её исследования, выполненные из космоса, где не мешала земная атмосфера, позволили обнаружить вокруг её головы гигантскую корону, состоящую из водорода.

Экспериментально было установлено и ещё одно важное свойство. Оказалось, чем исследуемых газов больше, тем ярче на фотографиях выглядят линии. Появилась возможность более или менее точно определять и количество газа, которое содержится в кометном хвосте.

Спектр одной из комет

В головах комет, подходящих близко к нашему светилу, наблюдаются линии излучения атомов металлов: линия, присущая натрию, линия железа, никеля, хрома, меди. Проявляются там и более сложные соединения углерода.

Но отчего светятся газы кометных атмосфер, неужели их так раскаляет Солнце? Наблюдения показали, что их яркость зависит не только от расстояния до светила. Следовательно, заключили учёные, кометы светятся не от тепла. И не просто отражают свет. Оказалось, что их атмосфера выборочно «ретранслирует» солнечный свет.

Всем хорошо известно сияние люминесцентных ламп «дневного света» или газосветных рекламных трубок над витринами магазинов. Аналогичный механизм заставляет светиться и головы «хвостатых звёзд», где молекулы газов поглощают энергию солнечных лучей и сразу же, без изменения длины волны, переизлучают её сами.

Под действием солнечного света молекулы газов распадаются на более простые. Рождаются нестабильные в земных условиях осколки – радикалы…

Все кометы можно разделить на «молодые» и «старые». Первые – это те из хвостатых гостей, что совершили небольшое количество прохождений вблизи Солнца. У них защитная корка ещё не успела образоваться и поверхность покрыта реликтовым льдом. Отсюда понятно и их поведение – испарение идёт весьма интенсивно. Обычно это кометы, впервые проникающие во внутренние области Солнечной системы.

«Старые» движутся по орбитам с коротким периодом обращения вокруг Солнца, они многократно приходят на встречу с нашим дневным светилом. Лёд у них подтаивает всё больше и больше, поверхность «загрязняется», образуется экран, хорошо защищающий лёд от воздействия солнечного света.

Поговорим о хвостах

 
Летит комета по небу, блистая,
Полнеба хвост прорезал огневой.
 

Янош Вайда

Хвосты комет, по сути, являются их символами, главным отличительным признаком. Ежегодно наблюдаются многие небесные странницы, но ещё большее их количество из-за слабости свечения и отсутствия хвоста, гуляя вдали от нас, остаются вне поля нашего зрения…

Как мы уже говорили, хвосты комет, будто их светлые тени, всегда «бегут от Солнца». Отмечали эту особенность и русские летописцы. Но наблюдатели заметили и такую странность: некоторые кометы, видимо, желая особенно покрасоваться, распускали по нескольку хвостов.

Увлекался изучением необычных хвостов и самый искусный наблюдатель своего времени, уже упомянутый нами ранее Тихо Браге, основавший на острове Вен прекрасную обсерваторию «Небесный замок» – Ураниенбург. Это был, как мы бы сейчас сказали, первый в Европе комплекс, специально предназначенный для астрономических наблюдений. В нём, помимо «рабочих помещений», строений с установленными там инструментами, находились жилые дома, библиотека, механическая мастерская, типография и хозяйственные помещения. Здесь можно было делать всё: от наблюдений за небесными телами до печатания научных трудов.

Когда в 1577 году небо украсила одна из комет, Тихо Браге сделал её объектом своих наблюдений. Он не очень-то верил в её эфемерность и, зная, что хвосты направлены от Солнца, даже высказал крамольную мысль, что эти пышные «волосы» не что иное, как тень появившейся на небосводе гостьи. А раз так, то она телесна. Но он не настаивал на своём предположении. Тем не менее идея связи положения хвостов со светилом была высказана, хотя и весьма робко.

Но отчего образуются хвосты комет? Вот как это явление трактовал Иоганн Кеплер: он считал, что кометы состоят из некоего «небесного вещества». «Вещество это не всегда чисто и представляет собой свернувшуюся в клубок ту непрозрачную мглу, которая затмевает иногда блеск Солнца и Луны. Таким образом, необходимо, чтобы эфир по временам очищался от этого вещества, извергая его из себя. Это совершается посредством особой живительной силы, присущей эфиру. Такого рода грязная материя скручивается и принимает округлый вид, образуя голову кометы. Солнечные лучи, падая на неё и проникая через толщу, вновь преобразуют её в тончайшее вещество эфира и, выходя из неё, образуют по другую сторону ту светлую полосу, которую мы называем кометным хвостом. Таким образом, комета, выбрасывая из себя хвост, тем самым разрушает себя и уничтожается».

Как выяснилось позже, разрежённость хвостов необычайно высока. (Электрическая лампочка, как мы знаем, пуста, но её вакуум в тысячи раз плотнее кометных хвостов).

Всё очень просто и, на уровне своего времени, даже смело.

Оригинально объяснял происхождение хвостов и великий Исаак Ньютон: «Приближаясь к Солнцу, вещество головы кометы постепенно нагревается и начинает испаряться в эфирную среду, заполняющую межпланетное пространство, которая таким образом и сама нагревается. От нагревания межпланетный эфир становится разрежённым и движется по направлению от Солнца, увлекая за собой кометные испарения, подобно тому как горячий воздух, поднимаясь из печных труб, увлекает за собой частицы топлива и пара»…

Тихо Браге в своей обсерватории Ураниенбург наблюдает за движением небесных светил. Старинная гравюра

В 1744 году жители Петербурга с беспокойством взирали на яркую комету. Что сулила она, какие напасти принесла? Но менее всего думал о них великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов, наблюдая за хвостатой гостьей. Он искал разгадку этого необычного феномена. В те далёкие годы были известны лишь простейшие опыты с электричеством. Но Ломоносов уже пророчески писал о его огромной роли во многих явлениях, происходящих как в атмосфере Земли, так и за её пределами. «Бледного сияния и хвостов причина недовольно ещё изведана, которую я без сомнения в электрической силе полагаю, – писал Ломоносов. – На теневой стороне ядра холод, на солнечной – жар. Около тени большое движение атмосферы, откуда и рождается великая электрическая сила».

Следующий серьёзный шаг в изучении поведения комет сделал бременский врач и любитель-астроном Генрих Вильгельм Ольберс. В 1811 году небосвод украсила большая небесная гостья, голова которой казалась зловеще красной, а хвост, поражая воображение людей, простирался через всё небо. Следя за ней, Ольберс сделал вывод, что хвост комет образуется из паров, выделяемых ядром. На них, по мнению исследователя, помимо гравитационных сил притяжения, должна действовать какая-то отталкивающая сила. Однако о том, что представляет собой эта сила, можно было только строить догадки.

«Я совершенно не знаю, – писал Ольберс, – откуда берутся отталкивающие силы, отчего материя стремится удаляться, как от ядра кометы, так и от Солнца… Трудно, впрочем, удержаться, чтобы не думать при этом о чём-то схожем с электрическим притяжением и отталкиванием». Так и на западе учёные пришли к той же мысли, которую за 70 лет до этого высказал Ломоносов.

Генрих Ольберс

24 года спустя немецкий любитель-астроном, математик Фридрих Вильгельм Бессель направил телескоп на комету. В одну из ночей он вёл наблюдение более девяти часов подряд, и его труд был вознаграждён: он увидел, как комета испустила какое-то туманное облачко, которое колебалось перед головой около прямой, соединяющей её с Солнцем. На следующую ночь истечение прекратилось, и вещество «перелилось» в хвост. «Наблюдаемое явление не позволяет сомневаться в существовании отталкивающей силы Солнца», – записал в эти дни исследователь.

Бессель предположил, что под действием солнечных лучей со стороны ядра, обращённого к светилу, начинается испарение. На вылетавшие частицы действуют две силы: известная уже всем после опубликования трудов Исаака Ньютона сила притяжения и некая таинственная отталкивающая сила. Причём весь опыт наблюдений говорил о том, что вторая сила преобладает.

Но как под её воздействием движутся частицы кометного вещества? Моделью для Бесселя послужили струи фонтана, где вода ниспадает по параболе. Огибая ядро кометы, частички вытягиваются длинным хвостом, в центре которого должна была быть пустая «трубка». Поэтому хвост выглядит более ярким по краям. Наблюдения подтвердили этот факт. «Фонтанная» модель оказалась верной.

Но что отталкивает частички кометного вещества в хвост? Бессель пришёл к той же мысли, что и Ломоносов, – здесь виновато электричество. Он объясняет всё так: «Когда комета приблизится к Солнцу, то её ядро поляризуется и начинает выбрасывать потоки световой материи по направлению к Солнцу. Часть поверхности, из которой исходят световые потоки, имеют такую поляризацию, что вещество это стремится приблизиться к Солнцу, но частицы его, двигаясь в пространстве, наполняются противоположно заряженной материей, нейтрализуются и начинают двигаться в обратную сторону, образуя хвост».

Итак, хотя природа отталкивания и не была окончательно выяснена, форма хвоста нашла, в общих чертах, своё объяснение.

Фридрих Бессель

Все эти работы создали благоприятную почву для появления теории форм кометных хвостов, которую и создал директор Главной астрономической обсерватории в Пулково Фёдор Александрович Бредихин. Он решил для всех хорошо описанных комет сначала вычислить величину сил отталкивания и пришёл к выводу, что все они могут быть разбиты на три группы, в соответствии с которыми встречается именно столько же типов хвостов.

Хвосты первого типа прямолинейны, они образуются под действием сил, раз в двадцать превосходящих притяжение. Хвосты второго типа отклоняются от направления на Солнце больше. Они изогнуты как рог и короче первых. Здесь отталкивание примерно в 10 раз меньше. У хвостов же третьего типа, напоминающих скорее снопы или метёлки и видимых только вместе с другими хвостами, отталкивание ещё меньше. Изучал Бредихин и начальные скорости, с которыми частицы вещества уходят от ядра. И здесь тоже выделились три группы.

Три типа кометных хвостов

Пытаясь понять причину этого разнообразия, Бредихин рассуждал так: возьмём пригоршню песка и будем сыпать его тонкой струйкой. Если дует ветер, то подхваченная им самая мелкая пыль отлетит далеко в сторону. Пылинки среднего размера, описав плавную кривую, упадут поближе, а мелкие камешки рухнут почти вертикально. На них ветер почти не действует.

Точно так же и Солнце сильнее отталкивает более лёгкие частички кометного вещества, слабее – тяжёлые. И вот, сопоставив свои математические выкладки с молекулярными весами разных элементов таблицы Менделеева, он пришёл к замечательному выводу: I тип хвостов образуют водород и лёгкие металлы, II – углеводороды, III же состоит из железа и тяжёлых элементов. Позднее, когда спектральный анализ показал, что это действительно так, теория Бредихина была признана гениальным открытием! Ему мы обязаны созданием фундамента современных знаний о кометах…

Ф. А. Бредихин

Вопрос: отчего хвосты комет «бегут» от Солнца? Создавалось впечатление, что от нашего дневного светила дует какой-то ветер. Но откуда он может взяться в безвоздушном пространстве?

Уже давно было замечено, что форма короны Солнца и её протяжённость меняются. В годы, когда оно спокойно, корона, наподобие крыльев, вытягивается вдоль экватора. (Не потому ли у древних египтян и появился священный символ – «крылатое солнце»?) В остальное же время она имеет «растрёпанный» вид. Во все стороны от светила тянутся искривлённые конусообразные лучи.

Раньше считалось, что корона – это нечто вроде пара над кипящим гигантом. Однако в этом представлении было одно «но». Дело в том, что ядра гелия, одного из компонентов солнечного вещества, довольно тяжёлые и, по расчётам, не могут быть выброшены с поверхности простым испарением. И тем не менее эти частицы там есть.

Всё дело в том, что в короне постоянно происходит перемешивание солнечного вещества, приводящее к возникновению волн. Вот они-то и передают часть своей энергии окружающему газу, нагревая его. Такой процесс, как заметил один астрофизик, напоминает действия мальчика, который, подражая нашим предкам, добывающим огонь, зажигает деревянные палочки трением их друг о друга. «Ведь это нас не удивляет, – говорит он, – хотя собственная температура мальчишки вряд ли более 37 градусов».

К чему мы об этом говорим? Да к тому, что вместе со светом Солнце испускает также и ядерные частицы: протоны, альфа-частицы и электроны. Причём покидают они Солнце не эпизодически, не только во время появления на светиле пятен или вспышек, а постоянно. От него постоянно дует так называемый «солнечный ветер».

А можно ли определить силу солнечного излучения? Это сделал в 1908 году, правда, только для световых лучей, профессор Пётр Николаевич Лебедев. Проделав тончайшие опыты, он доказал, что свет воздействует на любые тела. Но отчего мы не ощущаем давления света? Да потому, что оно зависит от отношения поверхности тела к его массе.

Н. П. Лебедев

Для примера рассмотрим прыжок парашютиста. Вот он выпрыгнул из самолёта. Пока длится свободный полёт, сопротивление воздуха на его тело мало. После раскрытия парашюта оно становится значительным, и падение замедляется.

Для обычных земных условий сила воздействия солнечного света ничтожно мала. На крышу автобуса она давит в прямом смысле с комариной силой и, естественно, абсолютно незаметна. В то же время в открытом космосе, где в игру уже вступают не достигающие поверхности Земли другие частицы солнечного вещества, это воздействие возрастает, и его приходится учитывать при расчёте орбит полёта космических аппаратов. Правда, тяжёлым спутникам он не страшен. Зато большой, но лёгкий спутник «Эхо-1» был вытолкнут солнечными лучами с расчётной орбиты. Поэтому нет ничего удивительного, что солнечный ветер «сдувает» и кометные хвосты. Чем выброшенные кометой частички тяжелее, тем меньше на них влияет этот ветер: одни хвосты уходят вдаль прямыми, а другие загибаются почти как серпы…