Кометы, у которых перигелийное расстояние настолько мало, что фактически они проходят через внешние слои Солнца. Около десяти долгопериодических комет с небольшим расстоянием перигелия (и другими сходными характеристиками орбит) образуют общепринятую группу "задевающих Солнце". Ее называют также группой Кройца по имени голландского астронома Генриха Кройца (1854-1907), который в 1888г одним из первых отметил подобие орбит некоторых самых ярких наблюдаемых комет.

За окрестностями Солнца постоянно ведет наблюдение космический телескоп SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Недавно с его помощью удалось зафиксировать явление, ранее казавшееся невозможным. 24 мая 2003г камера телескопа сфотографировала две кометы, которые выжили, пролетев сквозь раскаленную солнечную корону, температура которой составляет несколько миллионов градусов. Они прошли над поверхностью Солнца на расстоянии всего одной десятой его радиуса. Правда, при этом они лишились своих голов (в состав головы кометы входит ядро и кома - пыль и газ, выделившиеся из ядра). От этих двух комет остались одни хвосты, которые сейчас удаляются от Солнца. Конечно, эти хвосты выглядят очень тусклыми по сравнению с былым ярким ядром, но в телескоп SOHO они были видны. Хвост кометы состоит главным образом из пылевых частиц, ранее входивших в состав ядра, но оказавшихся в космосе после испарения скреплявшего их льда. Причем после вылета из ядра эта пыль была отброшена далеко в космос (на миллионы километров) под действием светового давления солнечного излучения.

Телескоп SOHO работает больше шести лет, и за это время он сфотографировал более 600 комет, движущихся к Солнцу по скользящей траектории. За это время было зафиксировано лишь три случая выживания безголовых комет (например, пара аналогичных комет была замечена в июне 1998 г.).

Классификация комет

Короткопериодическими называют кометы с периодами обращения менее 200 лет, а долгопериодическими - с периодами более 200 лет. Совсем недавно можно было наблюдать яркую долгопериодическую (с периодом около 4000 лет) комету Хейла-Боппа, которая впервые появилась в ближних окрестностях Солнца. Название кометы состоит из фамилий ученых, обнаруживших ее в июле 1995 г. Сейчас уже обнаружено около 700 долгопериодических комет, из которых примерно 30 имеют маленькие перигелийные расстояния и называются "царапающими" Солнце кометами. Примерно шестая часть всех известных долгопериодических комет - "новые", то есть они наблюдались только в течение одного сближения с Солнцем. Очевидно, что их расчетная орбита получается незамкнутой (параболической), поэтому их еще называют параболическими. Наклоны орбит долгопериодических комет по отношению к плоскости эклиптики распределены случайным образом.

Голландский астрофизик Ян Оорт, проанализировав распределение орбит известных в то время 19 долгопериодических комет, обнаружил, что большие полуоси их первичных орбит группируются к области, удаленной на расстояния более 200000 а.е. Оорт предположил, что Солнечная система окружена гигантским облаком кометных тел или ледяных планетезималей (по его оценке насчитывающим до 1011 тел), находящихся на расстояниях от 2o104 до 2o105 а.е. Если в 1950 г. Оорт исходил из предположения о том, что эти тела были "заброшены" на такие расстояния в результате взрыва гипотетической планеты (которая раньше якобы существовала на месте современного главного пояса астероидов), то уже в 1951 г. он перешел к представлениям, совпадающим с выводами представителей шмидтовской школы, которые показали, что в процессе роста планет-гигантов (в первую очередь Юпитера и Сатурна), при достижении ими достаточно большой массы их гравитационные возмущения становятся настолько сильными, что начинается массовый выброс ими более мелких первичных тел (планетезималей) из ближайших к их орбитам кольцевых зон. Этот процесс не только повлиял на пояс астероидов и планеты земной группы, но заодно мог создать на периферии Солнечной системы резервуар кометных тел, из которого они приходят сейчас Это кометное облако в дальнейшем стали называть "облаком Оорта".

Короткопериодических комет сейчас известно более 200. Как правило, их орбиты расположены очень близко к плоскости эклиптики. Все короткопериодические кометы являются членами разных кометно-планетных семейств.

Самое большое такое семейство принадлежит Юпитеру, - это кометы (их известно около 150), у которых афелийные расстояния (от Солнца до точки наибольшего удаления) близки к большой полуоси орбиты Юпитера равной 5,2 а.е. Периоды обращения вокруг Солнца комет семейства Юпитера заключены в пределах 3,3 - 20 лет (из них наиболее часто наблюдаемые - Энке, Темпеля-2, Понса - Виннеке, Фая и др.). У других крупных планет семейства комет существенно меньше: сейчас известно около 20 комет семейства Сатурна (Тутля, Неуймина-1, Ван Бисбрука, Гейла и др. с периодами обращения вокруг Солнца в 10-20 лет), всего несколько комет семейства Урана (Кроммелина, Темпеля-Тутля и др. с периодами обращения 28-40 лет) и около 10 - семейства Нептуна (Галлея, Ольберса, Понса-Брукса и др с периодами обращения 58-120 лет). Считается, что все эти короткопериодические кометы вначале были долгопериодическими, но в результате длительного гравитационного влияния на них больших планет они постепенно перешли на орбиты, связанные с соответствующими планетами и стали членами их кометных семейств.

Было показано, что преобладание по численности комет семейства Юпитера является следствием его значительно большего гравитационного влияния на эти тела по сравнению с другими планетами (в 10 раз превышающего влияние Сатурна и в 100 и более раз - гравитационное воздействие любой другой планеты). Из всех известных короткопериодических комет самый маленький период обращения вокруг Солнца у кометы Энке, входящей в семейство Юпитера, - 3,3 земных года. Эта комета наблюдалась максимальное количество раз при сближениях с Солнцем: 57 раз в течение примерно 190 лет. Но все же наиболее известной в истории человечества является комета Галлея, входящая в семейство Нептуна. Имеются записи о ее наблюдениях начиная с 467 г. до н. э. За это время она проходила вблизи Солнца 32 раза, учитывая, что период ее обращения вокруг Солнца равен 76,08 годам.

В марте 1986 г космические аппараты "ВЕГА-1 и ВЕГА-2" (СССР) и аппарат "Джотто" (Европейское космическое агентство), сблизились с кометой Галлея. В тот момент масса ядра кометы была близка к 6o1011 т. Тогда были получены и другие чрезвычайно интересные результаты. Было обнаружено, что ядро кометы Галлея представляет собой ледяную глыбу, напоминающую по форме стоптанный башмак Размер этого тела вдоль большой оси был равен примерно 14 км, а вдоль двух малых осей - примерно по 7,5 км. Ядро кометы вращается вокруг малой оси, проходящей через "каблук", с периодом равным 53 ч. Температура поверхности кометы на ее расстоянии 0,8 а.е. от Солнца была примерно равна 360 К или 87° по Цельсию.

Поверхность ядра кометы оказалась очень темной и отражает только 4% падающего на него света. Для сравнения напомним, что поверхность Луны в среднем отражает 7%, а поверхность Марса 16% падающего света. Скорее всего, ледяное тело кометы покрыто теплоизолирующим слоем из тугоплавких частиц (металлов, серы, кремния, их окислов и других соединений) о существовании которого предполагал Уиппл в своей модели. Там где лед тает, струи водяного пара, углекислого и других газов вместе с пылью вырываются из-под корки. Было подсчитано, что в момент прохождения перигелия комета за каждую секунду теряет около 45 т газообразных соединений и 5-8 т пыли. По оценкам запасов летучего вещества комете Галлея должно хватить на сотню тысяч лет. За это время она может еще совершить около 1300 оборотов вокруг Солнца, а затем, вероятно, пополнит число вымерших комет.

Это бывшие ядра комет, которые уже не проявляют никаких признаков кометной активности и по наблюдаемым характеристикам ничем не отличаются от астероидов. В конце концов, кометы разрушаются, некоторые из них порождают рой метеорных тел - ледяных и пылевых частиц, вращающихся по прежней орбите, и называемые метеорными потоками. В частности, считается, что "матерью" самого известного потока Персеид является комета Свифта-Туттля. Другой нашумевший в 1999-м и 1998-м годах - поток Леонид - порожден кометой Темпеля-Туттля.

При прохождении Земли через кометные хвосты не было замечено никаких, даже самых незначительных эффектов. Опасность для Земли могут представлять только кометные ядра.

"При въезде на Арбатскую площадь огромное пространство звёздного тёмного неба открылось глазам Пьера. Почти в середине этого неба над Пречистенским бульваром, окружённая, обсыпанная со всех сторон звёздами, но отличаясь от всех близостью к земле, белым светом и длинным, поднятым кверху хвостом, стояла огромная яркая комета 1812-го года, та самая комета, которая предвещала, как говорили, всякие ужасы и конец света..." - так, описанием знаменитой кометы 1811 г., заканчивается второй том "Войны и мира". Мы не ошиблись, именно 1811 г. Астрономы, указывая год кометы, имеют в виду не время её видимости, а год наибольшего сближения с Солнцем. А эта комета миновала перигелий ещё 12 сентября 1811 г. Но лучше всего она была видна к началу 1812 г., поэтому Лев Толстой был вправе так её назвать, тем более что в России комету задним числом стали считать пророчицей Отечественной войны 1812 года.

До наших дней дошло старинное увлечение - "ловля" комет. Как и рыбной ловлей, ей занимаются и стар и млад, люди разного звания и профессий. Ведь астрономов на Земле всегда было мало, а комет - как рыб в океане. Первым за ловлю комет всерьёз взялся в 1756 г. парижский чертёжник Шарль Мессье, за ним - сторож Марсельской обсерватории (а позднее её директор) Жан Понс. С тех времён и по сей день кометы ищут и находят главным образом энтузиасты. Славнейшие из них - Каролина Гершель, Вильгельм Биёла, Уильям Брукс, Джованни Донати, Минроу Хонда, Антонин Мркос, Уильям Бретфилд - известны каждому любителю астрономии, их имена носят открытые ими кометы. Ловцов комет можно встретить в густые вечерние сумерки, в час кометного "клёва", на западной городской окраине, когда они исследуют область потухающей зари. Всё их снаряжение - любительский телескоп или бинокль и звёздный атлас. Чтобы открыть комету, в первую очередь нужно знание созвездий и (особенно!) межзвёздных туманностей, а кроме того - терпение, везение и примерно тысяча часов поиска. Именно так Мессье открыл 14 комет, а Понс - 33. Больше него не открыл никто.

Толстовскую комету обнаружил ещё весной 1811 г. такой же "звездолов" - француз Оноре Фложерг. 26 марта, проведя очередное "прочёсывание" неба, он заметил светящееся дискообразное пятнышко со сгущением к центру и без хвоста. Именно так должна выглядеть далёкая комета. Фложерг сверился с каталогом межзвёздных туманностей, составленным Ш.Мессье: не попалась ли ему одна из них? Но в этой части неба никаких "обманок" отмечено не было. К третьему вечеру пятно заметно сместилось, и стало ясно, что открыта новая комета - далёкая и медленная. Летом, по мере приближения к Солнцу, у неё начал отрастать хвост. Особенно роскошным он стал к зиме 1811/12 гг. Не очень длинный, чуть больше Ковша Большой Медведицы, он был необыкновенно красив. Но комета уже уходила от Солнца и Земли, хвост сокращался, и она таяла в пространстве. Напоследок её видели бесхвостой туманностью уже далеко за кольцом астероидов летом 1812г., всего за неделю до Бородинского сражения. Ещё 30 веков будет лететь она прочь от Солнца и потом вспять, чтобы засиять снова где-то около 4280 г.

Аристотель ещё в IV в. до н. э. объяснил явление кометы следующим образом: лёгкая, тёплая, "сухая пневма" (газы Земли) поднимается к границам атмосферы, попадает в сферу небесного огня и воспламеняется - так образуются "хвостатые звёзды". Это явление "подлунное", атмосферное, не астрономическое. Авторитет Аристотеля был столь незыблем, что в науке вплоть до XVI столетия сохранялся этот "приземлённый" взгляд на природу комет. Поэтому астрономы кометами не занимались.

Датский астроном Тихо Браге вернул кометы в семью небесных тел. Он сравнил удалённость кометы 1577 г. с расстоянием до Луны способом базисных измерений. Этот строгий геометрический метод можно объяснить в буквальном смысле на пальцах. Выставим два указательных пальца между правым глазом и каким-нибудь далёким предметом так, чтобы предмет и дальний палец загораживались ближним. А теперь посмотрим левым глазом: оба пальца сместились вправо - ближний больше, дальний меньше. Так же поступил Браге. "Глазами" стали две удалённые обсерватории - в Дании и в Чехии, дальним сроком - звёзды, а "пальцами" - Луна и комета. При этом комета сместилась на фоне звёзд меньше, чем Луна. А это значит...

Движение комет

Комета 1680 г. вернула Исаака Ньютона к работе над законом тяготения. Год назад он доказал, что если некоему пробному телу придавать в поле тяготения Солнца разные начальные скорости в различных направлениях, то орбита, по которой будет дальше двигаться тело, окажется одной из четырёх форм: окружностью, эллипсом, параболой или гиперболой. Эти кривые называются коническими сечениями, потому что, рассекая конус плоскостью под разными углами, мы всегда получим одну из названных кривых. При этом если рассечь конус наобум, наверняка выйдет либо замкнутая фигура - эллипс, либо разомкнутая кривая - гипербола. Для того же чтобы получилась окружность или парабола, нужно плоскость сечения ориентировать определённым образом. Можно сказать, что окружность - это идеально круглый эллипс, а парабола - эллипс, вытянутый в бесконечность. Окружность и парабола как орбиты в чистом виде не встречаются, их используют в расчётах как приближения.

Итак, есть эллипсы - по ним движутся планеты, их спутники, может, ещё что-то. Есть гиперболы - дороги случайных встреч, орбиты "одноразового использования": прилетело что-нибудь откуда-то из межзвёздья к Солнцу, обернулось и улетело обратно. Какие же пути выбирают кометы? Со времён Тихо Браге это оставалось загадкой.

И вот в ноябре 1680 г. комета приходит как по заказу. Профессор Кембриджского университета Ньютон организует толковых студентов на утренние наблюдения. Сам по точкам вычерчивает её пространственный путь. 12 ноября комета пересекает орбиту Земли; 19 ноября - летит почти прямо на Солнце и вскоре скрывается в солнечных лучах. Теперь её ищут в лучах зари и вечером, и утром - куда пойдёт дальше? 12 декабря комета вновь засияла на утреннем небе и летит, словно отброшенная назад на 180°. Её хвост, по измерениям Ньютона, стал длиннее радиуса орбиты Земли. И пока при дворе Людовика XIV решают проблему, за кем из Бурбонов прилетела комета, Ньютон лично замеряет положение уходящей кометы: дальние точки - самые важные для надёжного построения орбиты. По точкам получалась парабола. Но в реальности это мог быть либо отрезок сильно вытянутого эллипса, либо очень крутая гипербола. Сам Ньютон склонялся к тому, что комета ушла по эллипсу, а значит, когда-то должна вернуться.

Через четыре года судьба привела в дом Ньютона Эдмунда Галлея, астронома, математика, капитана дальнего плавания и ловца комет. - Сэр, по каким орбитам движутся кометы, если на них распространяется притяжение Солнца? - спросил Галлей. - По эллипсам, близким к параболам, - ответил Ньютон и положил на стол чертёж. - Каковы же периоды их обращения? - А это ещё предстоит узнать, - сказал Исаак Ньютон.

По совету Ньютона из сотен кометных наблюдений разных лет Галлей выбрал две дюжины таких, для которых можно было построить хоть приблизительную орбиту с допущением (для простоты), что все кометы движутся по параболам. Вычислить 24 орбиты вручную, без компьютера, на основе подчас неаккуратных наблюдений - это многолетний труд. И вот (к счастью!) три кометные будто бы параболы - 1531, 1607 и 1682 гг. - почти ложатся в пространстве Солнечной системы одна в другую. То есть это не три, а одно небесное тело, возвращающееся каждые 75- 76 лет! Так была открыта первая периодическая комета -- комета Галлея. Галлей предсказал её новое появление в 1758 г., а поймали её немецкий астроном-любитель Георг Палич и Шарль Мессье. Это был триумф закона тяготения и начало строгого "паспортного режима" для комет.

С древнейших времён до наших дней замечено и описано уже около 2000 комет. За 300 лет после Ньютона вычислены орбиты более 700 из них. Общие результаты таковы. Большинство комет движется по эллипсам, умеренно или сильно вытянутым. Самым коротким маршрутом ходит комета Энке - от орбиты Меркурия до Юпитера и обратно за 3,3 года. Самая далёкая из тех, что наблюдались дважды, - комета, открытая в 1788 г. Каролиной Гершель и вернувшаяся через 154 года с расстояния 57 а.е. В 1914 г. на побитие рекорда дальности пошла комета Делавана. Она удалится на 170 000 а. е. и "финиширует" через 24 млн лет.

Орбиты некоторых комет, спроецированные на плоскость эклиптики. Желтым обозначены орбиты ближайших комет (семейства Юпитера и Сатурна), красным - орбиты комет с периодом больше 20 лет, голубым - орбиты, мало отличающиеся от параболы, т.е. кометы с неопределенно большим периодом.

Хотя законы, управляющие движением планет и комет, одни и те же, их поведение и области обитания сильно различаются. Орбиты планет - эллипсы, близкие к окружностям. Орбиты комет - вытянутые эллипсы, почти параболы.Планеты движутся в плоскости тонкого диска в одном направлении. Пути комет - это настоящий клубок орбит, ориентированных в пространстве без порядка. Кометы ходят по ним одни - против, другие - по часовой стрелке (обратное движение).

Заметим, что две столь же несхожие звёздные "народности" населяют Галактику. Одни звёзды (и Солнце в их числе) живут в галактическом диске. Другие, более древние, с несколько иным химическим составом, образуют клубок вокруг центра Галактики и снуют вглубь-наружу, туда-обратно по вытянутым эллипсам. Странное сходство, заслуживающее размышления на досуге...

Движение планет устойчиво, они не меняют заметно своих орбит. Кометы, регулярно пересекая дороги больших планет, меняют орбиты. Обычно изменения незначительны, как у кометы Галлея, но если странница пролетит мимо гиганта ближе чем в полумиллиарде километров, величина и направление её орбиты могут измениться до неузнаваемости.

Особенно сильно влияние Юпитера. Набрасывая гравитационное лассо, он "одомашнивает" кометы, переводит их на короткие орбиты - от Солнца до Юпитера и обратно. Сегодня в табуне Юпитера около сотни хвостов. По десятку комет держат Сатурн и Нептун. Три кометы пасёт Уран. Есть ещё подозрительное стадо, гуляющее до границы 50-60 а. е. Стадо есть, а пастуха нет...