Загадочный факт
Однако дело оказалось не таким простым. Камнем преткновения оказался один давно известный из наблюдений факт. Он заключается в том, что при приближении кометы к Солнцу размеры ее головы уменьшаются.
«Фонтанная» теория объясняла это тем, что с приближением к Солнцу отталкивательные силы увеличиваются, и поэтому частицы, вылетевшие из ядра, будут сильнее тормозиться и быстрее уходить в хвост кометы. Представьте себе, что Земля стала бы притягивать к себе все тела в 10 раз сильнее, чем теперь. Тогда камень, брошенный вверх, поднялся бы на высоту, в 10 раз меньшую той, на которую он поднимается теперь.
Вообразим себе теперь частички, вылетающие из ядра кометы по направлению к Солнцу. Чем ближе Солнце, тем больше силы, толкающие эти частицы назад, а значит тем на меньшее расстояние отлетят они от ядра. Следовательно, с приближением к Солнцу расстояние вершины головы кометы от ее ядра и сама голова уменьшаются.
И все-таки теоретические подсчеты величины головы, сделанные на основе «фонтанной» теории, расходились с наблюдениями. Вблизи Солнца головы комет были больше, чем полагалось по теории.
Советские астрономы решили этот вопрос. В последние годы они разработали новую физическую теорию головы кометы. Эта теория построена на предположении, что частица, вылетающая из ядра кометы, испытывает, кроме светового давления, действие еще и других сил. В самом деле: ядро кометы, состоящее из твердых глыб, отражает солнечные лучи. Эти отраженные лучи, падая на частицы головы кометы, так же, как и прямые солнечные лучи, давят на них. Но частички «подгоняются» не только этими отраженными лучами. Ядро кометы окутано сравнительно плотным тонким слоем газовых молекул. Эти газовые молекулы, освещенные Солнцем, сами начинают испускать лучи, несущие большую энергию. Вот эти-то лучи производят главным образом добавочное давление на частицы головы.
Вся эта новейшая теория и ее математические выводы вполне объяснили наблюдаемые размеры голов комет.
Увеличение головы кометы, как показали наблюдения, может продолжаться только до некоторого предельного расстояния ее от Солнца. Подсчеты показали, что у кометы Галлея в 1910 году голова имела наибольшие размеры при расстоянии в 375 миллионов километров от Солнца. Тогда она имела 370 000 километров в поперечнике, то есть была более чем в 30 раз больше земного шара. Вполне возможно, что и у других комет наибольшая голова бывает при том же расстоянии. За этими пределами газовая оболочка, окутывающая ядро кометы, очень невелика.
Но самое удивительное было в другом. Оказалось, как это ни странно, что головы комет не имеют почти ничего общего с хвостом. Прежде всего хвосты у комет бывают газовые и пылевые. Головы же всех комет состоят только из газов. Если ядро кометы но выделяет газов, то и головы у такой кометы не будет вовсе. Читатель, наверное, помнит странную «безголовую» комету, появившуюся в 1901 году. Ее хвост был исключительно пылевым, а ядро этой кометы газов совсем не выделяло.
Но еще более странен другой факт. В голове кометы иногда можно наблюдать крохотное облачное образование. Изучая его движение, можно найти величину отталкивательных сил, действующих в голове кометы. Оказалось, что эти силы близки к 1. Между тем в газовом хвосте этой же кометы действуют, как известно, отталкивательные силы, кратные 22,3.
Наконец астрономы, к их удивлению, обнаружили, что состав голов и газовых хвостов различен. В газовых хвостах присутствуют ионизированные молекулы угарного газа и азота. В голове же кометы этих газов нет совершенно, но зато наблюдаются ядовитый газ циан и молекулы углерода.
Было замечено, что отдельные маленькие облачка, состоящие из циана и углерода, при продвижении в хвост меняли свой состав, сохраняя иногда свою форму. В хвосте кометы они оказывались состоящими уже из угарного газа и азота.
В чем тут дело? Как ни бились астрономы и физики, но объяснить этот загадочный факт они пока не сумели. Здесь происходят какие-то сложные физические процессы, которые со временем, конечно, будут разгаданы.
Газы, образующие головы комет, светятся холодным свечением, как и газовые хвосты. Правда, головы комет гораздо ярче хвостов. Самая яркая из известных комет — это хвостатая звезда, появившаяся в 1729 году. Она испускала света почти в 18 раз больше, чем Луна в полнолуние. Но так как она была от Земли гораздо дальше Луны, то ее видимая яркость была сравнительно невелика. По количеству испускаемого света кометы очень сильно различаются. Самой слабой была комета 1922 II. Она испускала в мировое пространство в 10 миллионов раз меньше света, чем комета 1729 года.
Ознакомившись с головами комет и их свечением, мы теперь займемся самой главной частью кометы.