Хвостатые звезды

Видимое ничто

восты комет, несмотря на все их многообразие, можно разделить всего только на два основных типа. Бредихин, как мы знаем, различал еще хвосты третьего типа. Но советские ученые, основываясь на более обширном материале, чем тот, которым располагал Бредихин, разработали новую, уточненную классификацию кометных хвостов. Наследие великого русского ученого попало в достойные руки.

Чтобы выполнить эту работу, то есть рассортировать кометы по их хвостам, нужно было для каждой кометы знать величину отталкивательных сил, действующих на частицы этих хвостов. Если пользоваться старыми бредихинскими методами и формулами, пришлось бы затратить очень много времени на вычисления. И вот советские ученые разработали новые, усовершенствованные методы, позволяющие быстро и точно определить тип кометного хвоста. С их помощью эта большая по замыслу задача и была разрешена.

Прежде всего стало ясно, что все кометные хвосты делятся на газовые и пылевые. Хвосты, состоящие из газов, отнесены по современной классификации к первому типу, а образованные мельчайшими твердыми пылинками — ко второму.

Газовые хвосты всегда прямые или почти прямые с очень небольшим изгибом.

Но ведь чем прямее хвост, тем больше отталкивательные силы, действующие на его частицы. Мы уже рассказывали, как Бредихин определял величину отталкивательных сил в этих хвостах. Найденный им способ очень остроумен, однако не всегда удобен и недостаточно точен, потому что кривизна этих хвостов весьма мала, а из степени кривизны и выводится математически отталкивательная сила. Сейчас в распоряжении астрономов есть другой способ, разработанный советскими учеными.

Он заключается в следующем. Иногда в ядре кометы наблюдается нечто вроде взрыва. Образуется одно или несколько маленьких облачков, которые потом двигаются в хвосте кометы прочь от ее ядра. Это так называемые облачные образования. За их движением можно следить, фотографируя кометный хвост. На эти маленькие облачка действуют отталкивательные силы Солнца. Чем больше эти силы, тем с большим ускорением движется облачко. По наблюдаемой скорости движения облачка и находят величину отталкивательных сил.

Результаты получились весьма интересные. Бредихин, основываясь на менее точных методах, пришел к убеждению, что в хвостах первого типа отталкивательные силы кратны числу 18. Он ошибся лишь немного. Для всех исследованных по новому способу комет оказалось, что эти силы кратны не 18, а 22,3. Иначе говоря, в хвостах комет отталкивательные силы равны n х 22,3, где «n» может принимать целые значения от 1 до 9.

Но есть хвосты комет, в которых действуют значительно большие отталкивательные силы. Эти хвосты напоминают собой тонкие лучи прожектора или фонтаны, выходящие из головы кометы.

В голове кометы часто можно заметить газовые параболические оболочки, концентрически охватывающие ядро. Эти оболочки, продолженные в сторону хвоста, сходятся в отдельные «лучи». Такие хвосты, состоящие из прямолинейных газовых лучей, по современной классификации также относят к первому типу. Подробные исследования показали, что в «лучах» действуют отталкивательные силы, почт в 1 000 раз превышающие силу притяжения Солнца.

Голова кометы (видны параболические оболочки, состоящие из газов различной плотности).

Как все это объяснить? Почему в одних хвостах первого типа отталкивательные силы кратны 22,3, а в других — того же типа — они чрезвычайно велики? Чтобы получить ответ на эти вопросы, надо прежде всего узнать, из каких газов состоят кометные хвосты.

Астрономы тщательно изучили спектры этих хвостов и пришли к следующему выводу: «лучи» состоят из угарного газа, в обычных же хвостах первого типа, кроме угарного газа, есть еще и азот. Эти газы нам хорошо известны и на Земле. Когда плохая хозяйка закроет печку до того, как в ней прогорели все головешки, в комнату начинает просачиваться из печки невидимый угарный газ. В общежитии его просто называют угаром. Угарный газ очень ядовит, а в больших количествах смертелен для человека. Другой газ — азот — в большом количестве входит в состав воздуха, которым мы дышим. Это также бесцветный невидимый газ.

И азот и угарный газ в кометах находятся в особом, так называемом ионизированном состоянии. Чтобы понять, что это означает, вспомним физику. Все тела в природе состоят из мельчайших частиц, называемых молекулами. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов. Атомы напоминают отчасти солнечную систему. В центре атома находится массивное «ядро», вокруг которого кружатся электроны.

Число электронов у атомов каждого вещества обычно строго определенно. Но при некоторых условиях (например, при высокой температуре) электроны могут улетать со своих орбит прочь от атома.

Такой атом, потерявший один или несколько электронов, называется ионизированным. Атомы газов, образующих кометный хвост, потеряли каждый по одному электрону. Кометные хвосты первого типа состоят, таким образом, из ионизированных азота и угарного газа. Ионизированные атомы несут электрический заряд.

Однако, хотя состав этих хвостов стал известен, объяснить природу отталкивательных сил, действующих в них, все еще не удалось. В самом деле, эти силы не могут быть обычным световым давлением. Читатель помнит, что даже в наилучшем случае световое давление может превышать силу притяжения Солнца только в 2,8 раза, а не в сотни и тысячи раз, как в хвостах первого типа.

Правда, эти подсчеты касались твердых частиц. На газовые же частички, образующие хвосты первого типа, световое давление, как показали теоретические расчеты, должно действовать примерно в 50 раз больше силы тяготения. Однако и эти данные не объясняют существования значительно больших отталкивательных сил в этих хвостах, так же как и их кратность числу 22,3. Значит в этих хвостах действуют какие-то другие, пока неизвестные силы.

Хвосты первого типа — еще мало исследованная область кометной астрономии. Именно в этой области следует ожидать особенно интересных открытий.

Совсем иную природу имеют хвосты второго типа. В этих хвостах, хорошо исследованных еще Бредихиным, отталкивательные силы колеблются в пределах от 2,5 до 0,6 силы притяжения. Допустив, что эти силы представляют собой давление солнечных лучей, можно подсчитать, из каких твердых пылинок состоят такие хвосты. Оказалось, что наибольшие из этих пылинок имеют поперечник в шесть десятитысячных миллиметра, а наименьшие — в четыре стотысячных миллиметра.

Если маленькую булавочную головку увеличить до размера огромного воздушного шара с поперечником в 25 метров, то наименьшая из этих пылинок изобразится булавочной головкой, а наибольшая — обыкновенной вишней. Вот как малы эти пылинки по сравнению даже с булавочной головкой!

Когда облако этой мелкой пыли вылетает из ядра кометы, оно растягивается в полоску, которую Бредихин назвал синхроной. Таких синхрон бывает несколько, они-то и образуют хвост второго типа.

Эти выводы подтверждаются спектроскопом. Спектры хвостов второго типа непрерывные. Но это значит, что они состоят из твердых пылинок, отражающих солнечный свет. Ведь и у Солнца спектр непрерывный — с темными линиями поглощения. Заметить эти линии в спектре кометных хвостов второго типа, конечно, нельзя, так как сам этот спектр очень неярок.

Итак, можно считать твердо установленным, что отталкивательные силы в хвостах второго типа — это давление солнечных лучей.

Бредихин различал хвосты еще одного типа — прямолинейные, всегда сильно отклоненные от прямой, соединяющей кометное ядро с Солнцем. Отталкивательные силы в них близки к нулю, а спектр этих хвостов всегда непрерывный. Но это значит, что они вполне родственны обычным хвостам второго типа. Установлено, что такие хвосты состоят из пылинок и мелких осколков с поперечниками, большими двух десятитысячных миллиметра Эти пылинки тоже отталкиваются, хотя и слабо, солнечными лучами. Поэтому нет оснований считать эти хвосты особым типом. Это просто синхроны, начинающиеся прямо из ядра. Эти хвосты теперь также относят к хвостам второго типа и обозначают, в отличие от обычных хвостов, цифрой II. Они различаются только по форме, а не по своему составу и природе действующих в них сил. Так классификация Бредихина получила более точную форму.

Всю эту новейшую рассортировку комет по их хвостам произвели советские астрономы.

У некоторых комет, кроме хвостов, наблюдаются своеобразные образования, называемые галосами. Это светящиеся кольца, окружающие ядро кометы. Такие галосы наблюдались в кометах 1882 и 1892 годов и в комете Галлея в 1910 году.

Галосы состоят из молекул циана (соединения азота с углеродом) и чистого углерода, находящихся в газообразном состоянии. Наблюдения показали, что галосы медленно расширяются от ядра и становятся постепенно все слабее и слабее. Удивительно, что в этом случае на молекулы этих газов отталкивательные силы совершенно не действуют. Это остается пока совершенно необъяснимым. Галосы образуются тогда, когда из ядра вырывается по всем направлениям множество молекул.

Отчего же светятся кометные хвосты? Для хвостов второго типа ответ ясен. Эти пылевые хвосты освещаются Солнцем и отражают его лучи. Поэтому мы их и видим.

Другое дело хвосты первого типа. Газы в них светятся не потому, что они раскалены. Некоторые разреженные газы, оставаясь холодными, могут все же светиться. Кто жил в больших городах, тот видел разноцветные светящиеся рекламы. Внутри стеклянных трубок, из которых состоят буквы этих реклам, находится разреженный газ, чаще всего неон. Через него пропускают электрический ток. Внутри трубки возникает быстрое движение электронов и ионизированных атомов газа. Эти частички, сталкиваясь с атомами газа, заставляют их светиться.

Однако, спросит читатель, откуда же может появиться электрический ток в кометах? Дело в том, что хвост кометы пронизывается множеством электронов и других электрически заряженных частиц, летящих из Солнца. Солнце выбрасывает со своей поверхности в мировое пространство в огромном количестве электрически заряженные частицы, среди которых есть и электроны. Вот эти-то частицы и бомбардируют хвост кометы, заставляя его светиться.

Здесь полная аналогия с северным сиянием, о котором говорил Ломоносов. Северное сияние представляет собой свечение верхних слоев земной атмосферы (от 50 до 500 километров), происходящее также в результате бомбардировки воздуха электронами, вылетающими из Солнца.

Но есть и другая причина свечения комет — самая главная. Солнце посылает в мировое пространство невообразимо большое количество световой энергии. Частицы солнечного света — так называемые фотоны — разлетаются от Солнца со скоростью 300 000 километров в секунду и тоже сталкиваются с газовыми частицами кометных хвостов. Эти частицы, поглощая фотоны, тотчас же снова переизлучают частично их энергию, что и порождает свечение самих молекул. Так объясняется холодное свечение кометных хвостов.

Если мы вспомним про электромагнитную природу света, то нам остается только еще раз удивиться гениальному предвидению Ломоносова, полагавшего причину «бледного сияния» кометных хвостов в «електрической силе».

Хвосты комет — это самая заметная и красивая их часть. Вдали от Солнца комета вовсе не имеет хвоста. Когда же ее ядро приблизится к Солнцу на расстояние, в два раза большее, чем то, на которое Земля удаляется от Солнца, у кометы начинает образовываться постепенно все более растущий хвост. Из ядра обычно бурно выделяются газы, и с приближением к Солнцу хвост становится гигантским. У кометы 1882 года хвост имел в длину 900 миллионов километров. Частицы, образующие хвост, не стоят на месте; они летят вдоль хвоста прочь от ядра и в конце концов рассеиваются в пространстве.

Хвост — это часть в комете, которая более всего пугала древних. Теперь мы хорошо знаем, что хвосты комет чрезвычайно разрежены. Даже у поверхности кометного ядра, где газы наиболее плотны, их плотность почти в 10 миллиардов (10 000 000 000) раз меньше плотности комнатного воздуха. Некоторые электрические лампочки имеют внутри очень мало воздуха, и их поэтому называют «пустыми». Но «пустота» этих ламп в сотни тысяч раз плотнее кометных хвостов.

Теперь совсем смешными кажутся страхи суеверных людей, опасавшихся столкновения с хвостами комет. Эти страхи более нелепы, чем опасение получить синяк от «столкновения» с облаком дыма от папиросы. Как остроумно заметил когда-то один астроном, хвосты комет — это видимое ничто.