Следовало бы начать с вопроса «что такое комета?», но лучшим вопросом был бы «что такое комета, на самом деле?». Это не метеор (в просторечии «падающая звезда»), путаница, которая распространена среди тех, кто мало знаком с ночным небом. Мы узнали столетия тому назад, что кометы (почти что всегда! ) дальше от Земли, чем наша Луна, и что метеоры присутствуют в земной атмосфере. Метеоры двигаются по небу быстро в общем за 1 – 2 секунды или менее, хотя иные могут занимать несколько секунд для того, чтобы пересечь небо (в частности большие метеоры, которые появляются как яркие огненные шары, части которых время от времени переживают проход сквозь земную атмосферу чтобы выпасть на землю в качестве метеоритов), а некоторые более слабые метеоры часто оставляют светящийся след за собой, который может быть виден секунды и минуты после.
Кометы, напротив, намного большие объекты, нежели обычные метеороиды, которые сгорают в нашей атмосфере, и кометы движутся по небу медленнее – в основном со скоростью Солнца, Луны, звезд и планет (поднимаясь и заходя как и эти другие небесные объекты). Тысячи лет назад, древний человек был осведомлен о различных типах объектов на нашем ночном небе, которые все кажутся восходящими и заходящими такими как Солнце и наша Луна, эти объекты включают в себя тысячи видимых невооруженным глазом звезд, которые всегда выглядят одинаково по отношению друг к другу (то есть, они образуют узоры на небе, многие из которых группируются в «созвездия» звезд, которые заметно не изменяются во внешнем виде для невооруженного глаза в течение сотен лет), наряду с «млечным путем» (скорее диффузной просекой яркости стремящейся по различным частям неба), несколькими движущимися «звездами» известными как «планеты» и кометами. Наблюдая положения Солнца, Луны, и планет за многие годы, Вавилонские и греческие астрономы и астрологи во времена первого тысячелетия до Христа были способны установить периодичности в движении этих объектов «солнечной системы» и предсказывать их положения на будущее с достаточной степенью точности. Кометы, иначе, появлялись и исчезали совершенно непредсказуемым образом, и они, фактически, демонстрировали структуру и размер в отличие от планет , возможно это две причины по которым кометы более ассоциировались с непредсказуемыми феноменами нашей атмосферы, молнией и метеорами. Но кометы восходят и заходят – так же как планеты и звезды, и непохожи на молнии и метеоры.
Кометы (Солнце, Луна и планеты) двигаются относительно фона звезд с различными скоростями; в редких случаях, когда кометы очень близки к Земле, их движение временами легко заметно в пределах секунд визуально в маленький телескоп, но как правило наблюдателю пользующемуся глазами и маленьким телескопом требуется от нескольких минут до часа чтобы несидерическое движение стало отчетливо очевидным. Для простого глаза (и таким образом для человечества до семнадцатого столетия), более яркие кометы демонстрируют широкое разнообразие размеров и морфологий в отношении размерности и относительной яркости их голов и хвостов и с точки зрения того как выглядит конденсация присутствующая в кометных головах и джетах, а также и хвостовых струях истекающих из головы кометы. Для невооруженного глаза, кометы в общем кажутся диффузными, с неясными границами либо головы либо хвоста кометы (хотя время от времени и то и другое может выглядеть резко очерченным). Границы комы и хвоста становятся более очевидно резкими на фотографиях и электронных изображениях, но такая видимость обманчива (материя комы рассеивается с точки зрения реальной плотности молекул, поскольку эта материя удаляется от точки ее происхождения в ядре, которое обычно выглядит наиболее ярко «сконденсированной» частью головы кометы). Материя в голове кометы обычно стабильно теряет яркость симметричным или несимметричным образом наружу от ядерной конденсации.
Наше слово «комета», как мы прочитали в G Webster’s New Collegiate Dictionary,:. происходит от греческого слова kometes (*******; ср), смысл этого слова соответственно описывается римским архивариусом и историком Плинием (г.ж. 62 – 113 до н. Э.) в его Натуральной Истории (II.XXII)]: «Существуют так же звезды внезапно рождаемые самим небом; их существует несколько видов. Греки называют их ‘кометами’, в нашем [латинском] языке - ‘косматые звезды’, потому, что они имеют кроваво-красную копну которая выглядит как косматые волосы на их вершине. Греки так же дают название ‘бородатые звезды’ тем из нижних частей котороых простирается грива напоминающая длинную бороду…», и он продолжает список других типов комет таких как «звезды-копья», «дротики», «звезда-факел», и т.д. Сходно, китайцы того же времени говорили о «кустистых звездах», «искрящихся звездах», «звездах-метлах», «длинных звездах», «хвостатых звездах» и «звездах-гостьях», и классический китайский глагол описывающий движение кометы буквально означает «мести», заключающий их мысль, что комета «сметает с неба грязь». Вавилонские клинописные таблички также регистрируют кометы и метеоры, правда, наряду с другими древними записями того времени, часто очень сложно отличить то что являлось кометой от того что мы бы сейчас наблюдали как новую или какой-нибудь атмосферный феномен, такой как метеор или болид, северное сияние или молния .
Вплоть до 1577 года не существовало достаточно конкретной наблюдательной информации, чтобы люди могли отчетливо представлять себе, насколько должны быть отличны кометы от этих объектов в нашей атмосфере. К девятнадцатому столетию стало известно, что история была скорее туманна в вопросах вида записей комет, как сообщает Хилл [1754]: «Мы читали о том что называется новыми звездами в ранних и более поздних работах по астрономии, и нет авторов, которые хотели бы посчитать их все кометами; но это большая ошибка… Мы читали о многих других явлениях на небе под названием новых звезд, но мы не настолько способны рассудить, чем они были, из-за недостатка точности у наблюдателей.»
Если же древними и средневековыми авторами обеспечивалась достаточная информация, можно часто подтвердить, что они ссылались на то, что мы сейчас называем «кометами», а не то, что мы бы назвали метеорами («падающими звездами»). Различение – проблема, которая ни упрощается ни исчезает со временем, продолжаясь со средних веков до современного времени. Шове и Флетчер (1984) посчитали удобным лучше сгруппировать отчеты о том, что вполне могло бы оказаться новыми и сверхновыми в своем списке комет за 1 – 1000 до н. э., чем уничтожать то, что на самом деле могло бы оказаться кометами. Гедбери (1665) не смог отличить «комету» у Плутарха от «новой звезды появившейся в Кассиопее» у Тихо (сверхновая 1572 года). Термин «новая звезда» в древние времена включал в себя так же кометы; древние китайские анналы использовали термин «звезда гостья». Это снова выдвигает на передний план физическую мистерию окружающую кометы; даже в современную эру, кометы ускользают от истинного проникновения в их характер, потому, что они не подходят к другим, «будничным» категориям объекта видимого более регулярно (планеты, Солнце и Луна, облака, растения и животные). Продемонстрируем современный пример: недавно, я был приглашен в качестве консультанта большим американским рекламным агентством для телевизионной рекламы, находившейся в процессе разработки, и заключавшейся в показе яркого метеора проносящегося по фону ночного неба за временной промежуток около секунды, один из двух людей «актеров» снимавшийся в этой рекламе стоял спиной к этому болиду, тогда как другой провозгласил что-то вроде: «Ах, ты только что пропустил комету Галлея, и теперь тебе придется ждать еще 75 лет для того, чтобы увидеть ее снова!»
В другом недавнем случае, в июне 1994, яркий дневной болид взорвался в земной атмосфере над Адиронакскими горами штата Нью-Йорк и Монреальской округой, потрясая окна (и местных жителей) на мили вокруг, перед тем как выпасть метеоритными осколками в радиусе нескольких квадратных миль на фермерские поля к северо-востоку от этого огромного города в южном Квебеке. Огромный столб дыма висел в воздухе около получаса после этого. Один фермер, едучи на велосипеде домой был поражен шумом, который заставил его посмотреть на дым над головой. Приближаясь к своему дому, он заметил, что его скот очень странно собрался в кружок около невидимой точки на соседнем поле; расследование фермера привело к обнаружению наибольшего метеорита (6.5 кг.), найденного после его падения, в яме около метра глубиной, которую окружали коровы! Среди многих очевидцев болида, не было необычным услышать (а), что несмотря на то, что большинство наблюдателей находились за много миль от этого метеорита (и по высоте, и по наземному расстоянию), они думали, что болид был очень близок (в пределах сотни ярдов); и (b), что они в самом деле раньше не имели никакого представления о том, что увидели. Как же записали бы древние или средневековые наблюдатели такое событие? Рассматривался бы дым болида как комета, или некоторый метеорологический феномен, или как ни будь еще?
Не являются кометами астероиды (иногда называемые «малыми планетами», но возможно лучше считать их подмножеством этого термина), которые являются планетозималями, что также обращаются вокруг Солнца, иногда по траекториям сходным с кометными орбитами. Для открытия, основным различием между кометами и астероидами было, и остается поныне, демонстрирует или нет объект диффузность, типичную для комет. Становится все более ясно, что некоторые кометы могут стать «несуществующими» или неактивными без распада, и поэтому выглядят астероидами. Существует более трех дюжин объектов, чьи орбиты находятся прежде всего за орбитой гигантской планеты Нептун, и предполагается, что этот транс Нептуновый «пояс» связан с кометами , хотя только Плутон проявляет некоторую диффузность или атмосферу до сих пор.
В недавние годы обнаружилось, что не существует ясного различия между кометами и некоторыми другими членами солнечной системы первоначально классифицировавшимся по другим категориям: (2060) Хирон, объект первоначально классифицировавшийся как астероид, который продемонстрировал кометоподобную кому и хвост вблизи перигелия в 90-е годы двадцатого столетия, Плутон, планетозималь с атмосферой (комой?) и орбитой более типичной для малых тел солнечной системы; дополнительные недавно открытые транс Нептуновые объекты ; необычный объект 1996 PW, который не демонстрировал диффузности , но имеет почти параболическую орбиту с перигелием между Юпитером и Марсом и афелием в почти двадцать раз большим гелиоцетрического расстояния Нептуна , комета P/1996 N2 имеет орбиту основного пояса астероидов и демонстрирует маленькую кому, но выставляет напоказ различимый хвост, таким образом выглядя почти как астероид с хвостом, и астероидные объекты на кометообразных орбитах более близких к Солнцу , иные из которых даже обладают кометообразными метеорными потоками . Существует даже возможность, что объекты рассматриваемые как типичные астероиды такие как (1) Церера могут иметь существенное количество водного льда .
Уильям Гершель имел слабое понимание того, что им открытый Уран являлся новой планетой, и первоначально назвал его кометой потому, что он демонстрировал диск (даже не смотря на то, что он выглядел не как комета). Даже в двадцатом столетии, несмотря на различные ранние и дальновидные предупреждения считалось, что Плутон «более вероятно относится к планетоидам (или астероидам)». Плутон неверно попадал в категорию «больших планет» в течение большей части столетия благодаря почти не вызывающего вопросов приятия репутации первооткрывателя (Лоувелская обскрватория), только в прошедшее десятилетие , когда подтвердился малый размер Плутона, астрономами началось движение – не взирая на упорное общественное сопротивление! – переформулировать книжный образ Плутона в «ледяную планетозималь» или даже «большую комету». В самом деле, трудно уйти от определенного мнения в отношении классифицирования астрономических объектов, и это затруднение в некотором отношении преступает пределы времени. Как писал Томас Кюн (1970), «Последователи Коперника отрицавшие традиционное наименование планета в отношении Солнца, не просто изучали, что из себя представляла, ‘планета’ и чем было ‘Солнце’. Вместо этого, они изменили смысл ‘планеты’ так, чтобы можно было бы продолжать делать полезные различия в мире, где все небесные тела, не только, Солнце, рассматривались, бы отлично от того, как они рассматривались раньше.» Сходно, смысл слова «комета» (и других небесных существ, таких как метеоры и Млечный Путь) имел значения или парадигмы за последние 2500 лет отражающие образ мыслей этих времен – большую часть этого периода, сильно основываясь на влиянии астрологии.
Все еще не существует уверенности в отношении того, откуда происходят кометы, и даже в отношении того может или не может быть более одного источника происхождения комет. Основным месторасположением, в смысле предпочтительности, среди кометных астрономов сегодня, является регион простирающийся от пределов орбиты Урана до пространства за пределами орбиты Нептуна (скажем 25 – 100 а.е.). Думается, что кометы могут быть рассеяны возмущениями гигантских внешних планет в то, что мы сейчас называем «облаком Оорта» (какие-нибудь 10’000 – 100’000 а.е. от Солнца). Некоторые сходства между кометами и другими объектами солнечной системы могут иметь основание во взаимном происхождении, и эта роль в эволюции солнечной системы (и даже других звездных систем и галактики) может быть значительной. В недавние десятилетия даже было постулировано, что кометы могут заносить биологические семена на Землю. Кометы могли сыграть большую роль в формировании больших внешних планет Урана и Нептуна и в формировании транс Нептуновых объектов включая Плутон. Два ключевых источника комет лежат в так называемом «поясе Койпера», который является более или менее эллиптически-планарной областью как раз за орбитой Нептуна (гелиоцентрические расстояния r = 30 * 100 а.е. или более), именуемой «облаком Оорта», которое является громадной сферической областью с огромным количеством кометных ядер, которые гравитационно граничат с Солнцем (на r = 10’000 * 100’000 а.е.). Теоретические исследования показывают, что возмущения проходящих мимо звезд , отбрасывают эти кометные ядра ближе к Солнцу, где большие планеты принимают разную степень контроля над кометами, отбрасывая их еще ближе к Солнцу или дальше от него всегда по нестабильным, хаотичным орбитам . Не смотря на предположение, что некоторые, большинство или все кометы имеют межзвездное происхождение, не было замечено до сих пор ни одной кометы прибывающей в пределы солнечной системы по гиперболической орбите, которая указывала бы, что комета ранее не была гравитационно граничащей с солнечной системой. Этот факт заставляет астрономов теоретизировать, что кометы сформировались миллиарды лет тому назад когда солнечная система объединилась с образованием Солнца, его сопровождающих планет и другой обращающейся материи и осколков.
Метеориты по существу являются метеорами, которые переживают проход сквозь земную атмосферу до поверхности Земли. Тогда как считается, что кометные ядра имеют большое количество материи малой плотности, возможно, что куски комет содержат каменистые материалы более высокой плотности (включая части тех метеорных потоков, что формируют наши ежегодные «метеорные дожди»). Очевидно, широко полагалось в конце девятнадцатого столетия, что метеориты и кометы имеют близкую связь из-за известной связи комет и метеорных потоков. Когда-то мы, может быть найдем метеорит, который будет кометного происхождения, однако состояние вещей состоит в том, что мы этого еще не сделали. В самом деле существует вполне достаточная очевидность, что кометы содержат известное количество не столь хрупких материалов, таких как железо, медь, хром, марганец, никель, ванадий и магний. Теперь более столетия спустя с первого сообщенного об обнаружении железа в Великой Комете 1882 . Многие из этих металлов обнаруживаются в метеоритных образцах, и об одном таком видном минеральном компоненте некоторых метеоритов – оливине , недавно сообщалось в спектре нескольких комет . Существует группа метеоритов известных как «углистые хондриты», которые содержат большое количество углерода (включая некоторые органические соединения) , и некоторые ученые посчитали возможной связь таких метеоритов с кометами, о последних известно, что они содержат некоторое количество углеродсодержащих молекул. Как мы увидим в дальнейшем, большинство видимого света приходящего от комет происходит от флуоресценции двухатомного углерода.
В общем, комета, которая обнаруживается визуально (простым ли глазом, с биноклем ли или с маленьким телескопом) в светозагрязненных городских областях покажется наблюдателю неясной или размытой звездой, и (особенно при большой элонгации от Солнца на небе) покажется как имеющая размер диффузная «туманность» с некоторой конденсацией, при наблюдении из темных, не-городских мест. Ее членство в солнечной системе означает, что ее движение относительно фоновых звезд, обычно заметно за время менее часа, отличает ее от множественных туманных объектов «глубокого космоса» таких как галактики, звездные скопления или астеризмы, звездообразующие газовые области, и газовые кольца окружающие погибающие звезды.
Но в чем привлекательность комет? Зачем наблюдать их? Брайан Уорнер [1996] недавно писал об интервью с Карлом Саганом в конце 1985 года, в котором Саган сказал, что «комета Галлея прилетает почти как часы каждые 76 лет, и поэтому она, в действительности, похожа на метроном – метроном, отбивающий время человеческих жизней.» Кометы вызывали благоговейный страх человечеству в течение (и до) записанной истории, и наблюдение одной или более видимых простым глазом комет поможет читателю понять почему. Астрономы не кометчики и широкая публика склонны прельщаться идеей «великих комет», но такая концепция очень сложна для определения потому, что даже кометы имеют тенденцию появляться в таком большом морфологическом многообразии. Можно было бы, например, насчитать с полдюжины разных типов «комет столетия» - термин, который часто использовался в последние несколько десятилетий двадцатого столетия. Комета Галлея считалась бы «научной кометой двадцатого столетия», более вероятно, из-за огромного количества наблюдательных данных, полученных посредством дальнего планирования как с земли так и со специального спутника. Комета такая как С/1965 S1 (Икея-Секи; O/S/ 1965 VIII = 1965f) могла бы считаться «ярчайшей кометой столетия», тогда как немного более слабая комета такая как С/1995 О1 (Хейла-Боппа) могла бы считаться «самой видимой кометой столетия» если бы миллионы широкой публики были бы способны увидеть ее в месяцы, в которые она ожидается быть легко видимой вечерами в северном полушарии в 1997 году. Комета, столкнувшаяся с Юпитером в 1994, D/1993 F2 (Шумейкер-Леви 9; O.S. 1993e), хотя даже и не наблюдавшаяся непосредственно представителями широкой публики, могла бы носить название нечто вроде «наиболее необычной (или уникальной или причудливой или разложившейся на составные части) кометой столетия». И другие могли бы быть избраны «кометами столетия» за наиболее длинный хвост, наибольшее сближение с Землей, наибольшую живописность и т.д.
Наблюдение даже нескольких более слабых (бинокулярных или телескопических) комет может быть увлекательным для подающего надежды энтузиаста астрономии. Наука астрономия, в общем, и несомненно знания о кометах в частности, исторически значительно поддерживалась наблюдениями «любителей» в той же мере как и «профессионалов»; все что нужно – капельку энтузиазма и желание сделать, что ни будь полезное, чтобы помочь развитию нашего понимания природы комет. Кометы тот тип объекта, который требует, чтобы за ним следили столько ночей, сколько возможно. Каждое, бережно полученное астрометрическое, фотометрическое или спектроскопическое измерение потенциально очень полезно, когда оно касается комет. Кометы непредсказуемы в отношении взрывов, затуханий, разделений, строения различных особенностей комы и хвоста, и даже их движений. Множество комет продолжает открываться случайно, но посвящение себя поиску любителями и профессионалами также оказывается плодотворным. Это руководство нацелено на наблюдателя (или будущего наблюдателя), который мог бы быть вовлечен в (или вовлечен уже) производство каких-нибудь добрых научных данных через наблюдение комет. Даже астронавты в космосе наслаждались проведением визуальных наблюдений комет ]. Новые энергичные, самоотреченные, внимательные наблюдатели всегда приветствуются!
