Призрачные великаны

Помимо больших планет, их спутников и малых планет – астероидов, в семью Солнца входят еще и «хвостатые чудовища» – кометы.

«Комета» – слово греческое, в переводе на русский язык значит «волосатая». Люди обратили внимание на кометы уже в незапамятные времена. Да и как было не заметить зрелища столь редкостного и ужасающего, пострашнее любого солнечного затмения: восходит в ночи неведомое туманное светило, вечер от вечера оно неудержимо разгорается, разбухает и в конце концов может блистать настолько ярко, что затмевает даже царицу ночи Луну. А из недр незваной гостьи вырывается наружу и охватывает небосвод бледный косматый хвост!

По сравнению с остальными упорядоченно расположенными членами Солнечной системы, даже по сравнению с астероидами, многие кометы кажутся, можно сказать, «беспризорными».

Орбиты комет выделяются среди орбит других известных небесных тел. В большинстве случаев они представляют собой очень сильно вытянутые эллипсы. Ближайшие к Солнцу точки кометных орбит чаще всего лежат внутри орбиты Меркурия. А на обратном пути, удаляясь от Солнца, кометы обычно выходят далеко за орбиту Сатурна.

Эллипс, хотя бы и сильно вытянутый, – это замкнутая кривая. Кометы, движущиеся по эллипсам, уходят от Солнца, но рано или поздно вновь возвращаются. Однако существуют и такие кометы, которые движутся по незамкнутым кривым: параболам или гиперболам. Никто до сих пор с уверенностью не знает, откуда они приходят. Неожиданно появившись, проносятся они мимо Солнца и вновь скрываются с глаз земных наблюдателей, навечно покидая пределы Солнечной системы.

В течение тысячелетий вообще все кометы – а древние вавилоняне, индусы, египтяне, китайцы, армяне, греческие хронисты и русские летописцы до изобретения телескопа оставили нам память о появлениях примерно 400 комет – относили именно к разряду такого рода пришельцев: неизвестно было, откуда они приходят, неизвестно – куда исчезают. Только Эдмонд Галлей, известный нам близкий друг Ньютона, в конце XVII в. впервые высказал догадку о периодическом возвращении к Солнцу одной и той же кометы.

Сам Галлей наблюдал эту комету в 1682 г. Переворошив тома старинных хроник и рукописей, Галлей собрал воедино сведения о наблюдениях всех ярких комет за предшествующие 350 лет. При сравнении особенностей появления комет в прежние годы у него окрепла уверенность, что виденную им самим комету до него наблюдали уже дважды. Она возвращается к Солнцу примерно через каждые 76 лет.

Галлей предсказал, что очередное появление этой кометы может произойти около 1758 г. Закон всемирного тяготения к этому времени уже получил в Европе повсеместное признание, и французские астрономы почувствовали в себе силы предвычислить момент ее возвращения к Солнцу с «астрономической точностью». За дело взялись Клеро и Лаланд, которые вывели необходимые алгебраические формулы. А огромную вычислительную работу выполнила вручную (рождения быстродействующих электронно-вычислительных машин оставалось ждать еще двести лет) обаятельная госпожа Лепот – жена известного парижского механика и часовщика. Она изучала естественные науки, много занималась философией, математикой и была достойной дочерью века, который получил название «века просвещения».

С именем госпожи Лепот связана красивая легенда, которую неосмотрительно подхватил Камиль Фламмарион, после чего она стала переходить из книги в книгу, обрастая подробностями. Будто бы один из французских путешественников-натуралистов вывез в ту пору из стран Востока скромный цветок, который в честь прославленной вычислительницы он назвал лепотией. Некоторое время спустя, когда цветок прижился в европейском климате, его переименовали в гортензию. Однако, памятуя о том, что цветок был первоначально назван в честь мадам Лепот, легенда утверждала, что Гортензия – одно из имен неутомимой труженицы. Именно такую версию повторял и автор настоящей книги в ее первом издании. Однако красивая легенда, к сожалению, не соответствует фактам. Памятником госпоже Лепот остался не цветок гортензия, а ее безошибочный математический прогноз. Предвиденная Галлеем яркая комета – впоследствии ее справедливо назвали кометой Галлея – действительно засияла на земном небосводе в тот самый срок, который уточнила для нее мадам Лепот. Комета появилась как хороший поезд без нарушения «графика», в точности по составленному для нее «расписанию». То было очередной значительной победой закона всемирного тяготения.

Семидесятиметровый холщовый гобелен из Байе рассказывает о завоевании Англии норманнами. На нем самое раннее в Европе изображение кометы Галлея, запечатленное теми, кто видел ее воочию. Король Гарольд сидит на троне в предчувствии беды, а люди следят за кометой Галлея, появившейся незадолго до битвы при Гастингсе, весной 1066 г. Надпись поясняет: «Они дивятся звезде»

К какому времени относят историки астрономии первые достоверные наблюдения кометы Галлея? Китайские астрономы настаивают, что победоносный царь By отметил ее появление в 1057 г. до н. э. Они считают, что описания комет 613, 466, 240 и 164 гг. до н. э. также относятся именно к комете Галлея, но все эти отождествления до сих пор остаются спорными. Специалисты сходятся лишь на том, что бесспорно о комете Галлея идет речь в сообщении из книги времен ханьской династии «Очертания вселенского зеркала»; эти наблюдения выполнены в августе – сентябре 87 г. до н. э. Если принять такую дату за исходную, то, следовательно, исторические документы свидетельствуют о наблюдениях кометы Галлея при 27 ее приближениях к Солнцу. В последний раз ее прохождение близ Солнца произошло 9 февраля 1986 г. Через 2 месяца, 11 апреля, комета более всего приблизилась к Земле – их разделяло в этот момент 60 млн км. Все эти величины были предвычислены за 5 лет до появления кометы.

Астрономы в шутку называют кометы «видимой пустотой». Хотя земным наблюдателям они и кажутся иногда чудовищно громадными, массивными телами, на самом деле массы их исчезающе малы.

Уходя далеко от Солнца, кометы попадают в зоны низких температур, где даже газы сжижаются и затвердевают. Тело кометы – это смерзшиеся обломки камней, пыль, грязь, лед, молекулы газов. Когда комета, двигаясь по своей сильно вытянутой орбите, начинает приближаться к Солнцу, составляющие ее вещества частично испаряются. Голова кометы за счет этого расширяется и может превзойти по размерам даже Солнце. А за головой кометы вырастает длиннейший хвост, направленный всегда в сторону от Солнца. Таким образом, когда комета, обогнув Солнце, отправляется в обратный путь, она как бы пятится хвостом вперед.

Длина кометных хвостов в иных случаях в несколько раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Но хвосты комет настолько разрежены, «пусты», что через них можно наблюдать все звезды. Когда комета оказывается между Землей и Солнцем, то на диске Солнца не заметно ни малейшего потемнения.

Исследователи комет с благодарностью вспоминают большой вклад, который внес в XIX в. в изучение кометных форм Ф. А. Бредихин, один из директоров Пулковской обсерватории. Высшая награда Академии наук СССР за выдающиеся работы по астрономии носит название медали имени Ф. А. Бредихина. В 1981 г. близ города Заволжска Ивановской области в бывшем имении астронома открыт общественный музей Ф. А. Бредихина. Это первый в РСФСР музей, посвященный жизни и деятельности ученого-астронома. В 1983 г. в музее прошли первые Бредихинские чтения, на которых большое внимание было уделено современному состоянию кометных исследований.

Ф. А. Бредихин дал подробную классификацию кометных хвостов и указал на причины, по которым они возникают. Идеи Бредихина нашли подтверждение в тончайших по технике исполнения опытах П. Н. Лебедева, замечательного руского физика, который впервые экспериментально обнаружил давление света.

Оказалось, что свет обладает свойством чисто механически давить на всякую поверхность, точно так же как давит на любой предмет порыв ветра. Именно давление света могло привести в свое время к выметанию легких частиц из близких к Солнцу областей протопланетного облака. Именно давление света наряду с некоторыми другими факторами и формирует «невесомые» кометные хвосты, заставляя их всегда располагаться в противоположном от Солнца направлении.

Комета Беннета, сфотографированная в ночь со 2 на 3 апреля 1970 г. в Абастуманской астрофизической обсерватории АН Грузинской ССР

Яркая комета – одно из красивейших небесных явлений. Ни летописцы, ни астрологи, ни писатели никогда не упускали случая дать описание этого на редкость своеобразного зрелища. Оно заставляет вспомнить о разнообразии и величественности окружающего нас мира, наводит на размышления.

В «Войне и мире» Льва Толстого Пьер Безухов едет по темной полуночной Москве и рассматривает комету накануне Отечественной войны 1812 г.

«…При въезде на Арбатскую площадь огромное пространство звездного неба открылось глазам Пьера. Почти в середине этого неба над Пречистенским бульваром, окруженная, обсыпанная со всех сторон звездами… стояла огромная яркая комета… Пьер радостно, мокрыми от слез глазами, смотрел на эту светлую звезду, которая как будто, с невыразимою быстротой пролетев неизмеримые пространства по параболической линии, вдруг, как вонзившаяся стрела в землю, влепилась тут в одно избранное ею место на черном небе и остановилась, энергично подняв кверху хвост, светясь и играя своим белым светом между бесчисленными другими мерцающими звездами…»

Это была знаменитая комета 1811 г., «которая предвещала, как говорили, всякие ужасы и конец света».

Вид огромных кометных хвостов действительно издавна внушал людям суеверный трепет. В кометах видели «вестников божьего гнева», грозные небесные знамения, которые предрекают отдельным людям и целым народам нашествия врагов, моровые поветрия, кровавые междоусобицы, неурожаи, пожары, наводнения и всяческие другие несчастья.

Одна из ярких комет появилась на небосклоне Древнего Рима в 44 г. до н. э. спустя несколько дней после убийства Юлия Цезаря. Римляне полагали, что sidus Julium – светило Юлия – возвещает о вознесении усопшего императора на небо. «… Среди других божественных знаков, – повествует Плутарх, – была также великая комета; она сверкала очень ярко в течение семи ночей после убийства Цезаря, потом исчезла…». «…Во всяком случае, – вторит Плутарху древнеримский историк Светоний, – когда во время игр… в честь его обожествления… хвостатая звезда сияла в небе семь ночей подряд, появляясь около одиннадцатого часа, то все поверили, что это душа Цезаря, вознесенного на небо. Вот почему изображается он со звездою над головой». Об этой комете сочли необходимым упомянуть Сенека, Плиний Старший и многие другие римские авторы. Ее изображение помещено на нескольких монетах эпохи Октавиана Августа, преемника Цезаря.

Воображение людей рисовало в связи с кометами удручающие сцены. «…Сотни людей видели ее, – повествует французский очевидец кометы 1527 г., – и всем она казалась кровавого одета и длинной. На вершине ее различали согнутую руку, держащую тяжелый меч и как бы стремящуюся им поразить… По обеим сторонам от лучей кометы видели множество, секир, кинжалов и окровавленных шпаг, среди которых множество отрубленных голов со взъерошенными волосами и бородами…»

Комета 1527 г. по представлениям современников

С очередным возвращением кометы Галлея в 1910 г. русское духовенство в городе Самаре (теперь Куйбышев) раздавало особое заклинание: «…Ты черт, сатана… Не притворяйся звездой небесной. Не обмануть тебе православных, не спрятать хвостища богомерзкого, ибо нет хвоста у звезд господних… Свирепая, змеища лютая, хвостища поганая… Обмокни хвост в реку огненную, да почернеет он, да опалится он, да изжарится…»

Уже в XIX в. вера в «дурное влияние» комет начала ослабевать. Но даже ученых еще несколько пугала мысль о последствиях возможного соприкосновения Земли с хвостом кометы. Из-за чрезвычайной разреженности вещества в хвосте кометы такое соприкосновение, однако, опасности не представляет.

В 1910 г., когда самарское духовенство проклинало богомерзкий хвостище, в ночь с 18 на 19 мая Земля прошла через хвост кометы Галлея. Если бы астрономы не предупредили об этом, то, наверное, никто бы ничего и не заметил.

Теперь астрономы в подавляющем большинстве случаев уверенно предсказывают появление старых, уже наблюдавшихся ранее комет. Они теряют их только тогда, когда кометы распадаются на части и становятся невидимыми. Так бывало уже много раз: кометы рассыпались на части даже на глазах земных наблюдателей.

Теоретические расчеты показали, что на периферии Солнечной системы – на огромных удалениях в 150 тысяч астрономических единиц – должен существовать неистощимый запас осколков допланетного вещества, т. е. кометных ядер со средними размерами в несколько километров. Это предполагаемое «кометное облако» Солнечной системы носит название облака Эпика-Оорта по имени теоретически исследовавших его астрономов. Британский журналист окрестил его сокращенным названием: ЭОО.

В 1980 г. опубликована идея лауреата Нобелевской премии физика Л. Альвареса, Ф. Азаро и Э. Мишель, что массовое вымирание динозавров в конце мелового периода (65 миллионов лет назад) связано с ударом в Землю кометы или астероида. Основание для такого предположения: повышенная концентрация металла иридия в тончайшем геологическом слое, отделяющем меловой период от следующего за ним третичного. Иридий редок на Земле, но в гораздо больших концентрациях встречается в составе комет и астероидов. Авторы полагали, что при столкновении Земли с кометой или астероидом в воздух было поднято такое количество пыли, которое надолго погрузило поверхность Земли в сумерки и резко изменило на планете климатические условия. Это-то, по их мысли, и привело к массовому вымиранию динозавров и некоторых других видов животных.

Страница старинной русской книги с изображением небесного знамения в Смоленске: «… а стояла оно я камета в полскую сторону»

Идея Л. Альвареса и его соавторов получила косвенное подтверждение в палеонтологическом анализе всех прочих массовых вымираний живых организмов на Земле, что случалось не раз. Обнаружено, что массовые вымирания повторялись с периодичностью в 26-28 млн лет. По геологическим данным с близкой периодичностью наступали на Земле пики активности в образовании кратеров, причем для последних ста млн лет отмечается полная синхронность этих двух процессов; массовое вымирание живых организмов и «ливни комет», порождающие кратеры, происходили за 38, 65 и 91 млн лет до наших дней.

Невольно напрашивается вопрос: не существует ли постоянной причины, которая каждые 26-28 млн лет воздействует на облако Эпика-Оорта и порождает «ливни комет». И вот вам пример, как «выпекаются» гипотезы. Нужна причина? Пожалуйста! Прохождение звезды. Допускаем, что у Солнца есть темный спутник – звезда, движущаяся вокруг Солнца по очень вытянутой орбите с периодом 26-28 млн лет. Приближаясь к Солнцу, этот спутник выбивает из ЭОО множество комет, которые устремляются к центру Солнечной системы; некоторые из них попадают в Землю. Все, о чем мы сказали сейчас, пока что умозрительные догадки. Но теоретически вычислена масса невидимого спутника Солнца: от ¹/₃ до ¹/₁₂ солнечных масс. Ему придумано название Немезида – в честь древнегреческой богини возмездия. И даже начались его поиски на небе.

Далеко не все астрономы согласны с существованием Немезиды и приводят серьезные возражения против изложенных выше взглядов. Вместе с тем, наличие ЭОО на сегодня как будто общепризнано, и есть смысл продолжать анализ возможных причин регулярных всплесков «кометных ливней».

Кометы – хрупкие, недолговечные светила. «Смерть» их заключается в очень медленном, постепенном рассеивании вещества по всей орбите. Плотность такого роя вещества становится настолько ничтожной, что он уже не светится в солнечных лучах.

Кометы – еще в большей степени, чем астероиды, – могут помочь раскрыть тайну происхождения Солнечной системы. Почему возникли и блуждают среди планет эти призрачные великаны? Что это – остатки протопланетного вещества? Или встреченные и притянутые Солнцем межзвездные образования?

Ядро кометы Галлея как оно сфотографировано с советского космического аппарата «Вега-2» 9 марта 1986 г. Обработка изображения с помощью ЭВМ выполнена в Институте космических исследований АН СССР

Некоторым из них, движущимся по незамкнутым кривым, удается преодолеть солнечное тяготение и уйти обратно в межзвездное пространство, другие переходят на эллиптические орбиты и оказываются в числе постоянных членов Солнечной системы – так ли это?

Больше всего новых сведений о составе и строении комет астрономы получили во время возвращения к Солнцу знаменитой кометы Галлея в 1985-1986 гг., когда к ней устремилась целая флотилия космических аппаратов. Поочередно 6 и 9 марта 1986 г. вплотную к комете приближались советские космические аппараты «Вега-1» и «Вега-2», в то же самое время рядом с ней прошли два японских аппарата «Сакигаке» («Пионер») и «Суйсей» («Комета») и космический аппарат «Джотто», сконструированный коллективными усилиями ряда европейских стран. Эти полеты были наглядным примером плодотворного международного сотрудничества.

Благодаря данным наземного слежения за кометой и особенно измерениям с двух советских станций «Вега» аппарат «Джотто» 14 марта 1986 г. удалось провести через голову кометы всего в шестистах километрах от ее центральной части – ядра. Он словно вонзился в комету, и фотографии запечатлели ядро, которое напоминает картофелину – однородное тело неправильной формы с кратерами и холмами длиной около 14 и поперечником в 7 км. Как картофелина защищена плотной кожурой, так и ядро кометы окружено темной пылевой коркой, из-под которой вырываются временами в окружающее пространство мощные струи газа, питающие величественный «шлейф» кометного хвоста.

Однако мы уже прикоснулись к другой важной теме – результатам исследования околоземного пространства с помощью средств современной ракетно-космической техники.