Комета

Комети з'являються з периферії Сонячної системи, тому їхні орбіти постійно змінюються під впливом гравітації основних планет. Унаслідок цього деякі з комет переходять на близько-сонячні орбіти і Сонце знищує їх, коли вони наближаються до нього, інші крижані брили назавжди залишають Сонячну систему. Яскрава комета — одне з найцікавіших космічних явищ і завжди привертає увагу.

Вважають, що комети походять із хмари Оорта, розташованої на великій відстані від Сонця; вона складається із «решток», що залишилися після конденсації сонячної туманності. Зовнішні краї цієї хмари досить холодні для того, щоб вода існувала там у твердому (а не газоподібному) стані. Тіла, розташовані на закраїнах Сонячної системи, з правила, складаються з летких речовин (водяних, метанових та інших льодів), що випаровуються при підлітанні до Сонця.

Усього виявлено понад 400 короткоперіодичних комет^[13]. З них близько 200 спостерігалося в більш ніж одному проходженні перигелію. Багато з них входить до так званих сімейств. Наприклад, приблизно 50 найбільш короткоперіодичнх комет (їхній повний оберт навколо Сонця триває 3—10 років) утворюють сімейство Юпітера. Дещо менші сімейства — Сатурна, Урана та Нептуна (до останнього, зокрема, належить знаменита комета Галлея).

Комети, що виринають із глибини космосу, виглядають як туманні об'єкти, за якими тягнеться хвіст, що його довжина іноді сягає мільйонів кілометрів. Ядро комети — це тіло з твердих частинок і льоду, оповите туманною оболонкою, яка називається комою. Ядро діаметром у кілька кілометрів може мати навколо себе кому у 80 тис. км у поперечнику. Потоки сонячних променів вибивають частинки газу з коми і відкидають їх назад, витягаючи в довгий димчастий хвіст, який тягнеться за нею в просторі.

Яскравість комет дуже сильно залежить від їхньої відстані до Сонця. Лише дещиця з усіх наявних комет наближається до Сонця і Землі настільки, щоб їх можна було побачити неозброєним оком. Найпомітніші з них іноді називають «Великими кометами».

Астрономи пояснюють настільки різні форми кометних хвостів у такий спосіб. Матеріал, з якого складаються комети, має неоднаковий склад та властивості, тому й по-різному реагує на сонячне випромінювання. Таким чином, хвости космічних мандрівниць набувають різної форми.

Хвости комет різняться за довжиною та формою. У деяких комет вони тягнуться через усе небо. Наприклад, хвіст комети, що з'явилася в 1944 році, був завдовжки 20 млн км. А комета C/1680 V1 мала хвіст, що протягнувся на 240 млн км. Також були зафіксовані випадки відділення хвоста від комети.

Теорію хвостів і форм комет розробив наприкінці XIX століття російський астроном Федір Бредіхін (1831—1904). Йому ж належить і класифікація кометних хвостів, що використовувалася в тогочасній астрономії. Бредіхін запропонував відносити хвости комет до трьох основних типів: прямі та вузькі, направлені прямо від Сонця; широкі й трохи викривлені, що ухиляються від Сонця; короткі, сильно відхилені від центрального світила.

Астероїди походять з іншого джерела, але дуже старі комети, які втратили весь матеріал для випаровування, можуть дуже нагадувати астероїди.

Відкриття сотень гігантських комет, названих кентаврами, у зовнішній планетній системі за останні два десятиліття означає, що ці об'єкти представляють набагато більшу небезпеку для життя, ніж астероїди, як звітує команда астрономів^[14].

Основні газові складові комет^[15][16]

Як правило, комети складаються з «голови» — невеликого яскравого згустку-ядра, що оточена світлою туманною оболонкою (комою), яка складається з газу та пилу.

Тривале існування низки періодичних комет, що багаторазово пролітали поблизу Сонця, пояснюється незначною втратою речовини при кожному прольоті (через утворення пористого теплоізоляційного шару на поверхні ядер або наявності в ядрах тугоплавких речовин).

Ядро

Ядро — тверда частина комети, що має порівняно невеликий розмір. Навколо ядра активної комети (при його наближенні до Сонця) утворюється кома.

Тверда, основна структура комети відома як ядро. Кометні ядра складаються з суміші каміння, пилу, водяного льоду, а також замерзлого вуглекислого газу, чадного газу, метану та аміаку^[17]. Тому їх часто називають «брудними космічними сніжками» за моделлю Фреда Віппла^[18]. Комети з більшим вмістом пилу отримали назву «крижані брудні кульки». Термін «крижані брудні кульки» виник після спостереження зіткнення комети 9P/Темпеля з зондом, надісланим місією NASA Deep Impact у липні 2005 року. Дослідження, проведені в 2014 році, показують, що комети схожі на «морозиво у фритюрі», оскільки їхня поверхня складається з щільного кристалічного льоду, змішаного з органічними сполуками, в той час як внутрішній лід холодніший і менш щільний^[19].

Поверхня ядра зазвичай є сухою, пилоподібною та кам'янистою, а лід ховається під поверхневою корою товщиною в кілька метрів.

Ядра містять різноманітні органічні сполуки, які можуть включати метанол, ціанистий водень, формальдегід, етанол, етан і, можливо, більш складні молекули, такі як вуглеводні з довгими ланцюгами та амінокислоти ^[20][21] У 2009 році було підтверджено, що амінокислота гліцин була знайдена в кометному пилу, зібраному місією NASA Stardust^[22]. У серпні 2011 року була опублікована доповідь, заснована на дослідженнях NASA метеоритів, знайдених на Землі, яка припускає, що компоненти ДНК і РНК (аденін, гуанін і пов'язані з ними органічні молекули) могли утворитися на астероїдах і кометах^[23][24].

Зовнішні поверхні кометних ядер мають дуже низьке альбедо, що робить їх одними з тих об'єктів у Сонячній системі, що менше за будь-що відбивають сонячні промені. Космічний зонд Giotto виявив, що ядро комети Галлея (1P/Halley) відбиває близько чотирьох відсотків світла^[25], яке падає на нього, а Deep Space 1 виявив, що поверхня комети Борреллі (19P/Borrelly) відбиває менше 3,0%^[25]; для порівняння, асфальт відбиває сім відсотків. Темний матеріал поверхні ядра може складатися зі складних органічних сполук. Сонячне нагрівання витісняє леткі сполуки, залишаючи важчі органічні сполуки, які, як правило, дуже темні, наприклад, дьоготь або видобувну нафту. Низька відбивна здатність поверхні комет змушує їх поглинати тепло, що призводить до процесів газовиділення^[26].

Розміри ядер комет різняться. Спостерігалися ядра комет з радіусом до 30 кілометрів (19 миль)^[27], але встановити їх точний розмір важко^[28]. Ядро 322P/SOHO, ймовірно, має лише 100-200 метрів (330-660 футів) в діаметрі^[29]. Відсутність виявлення менших комет, незважаючи на підвищену чутливість інструментів, змусила декого припустити, що існує реальна нестача комет, менших за 100 метрів (330 футів) в поперечнику^[30]. За оцінками, відомі комети мають середню густину 0,6 г/см3 (0,35 унції/куб. дюйм)^[31]. Через свою малу масу ядра комет не стають сферичними під дією власної гравітації і тому мають неправильну форму^[32].

Приблизно шість відсотків навколоземних астероїдів вважаються вимерлими ядрами комет, які більше не виділяють газ^[33], зокрема 14827 Гіпнос і 3552 Дон Кіхот.

Результати спостережень космічних апаратів Розетта і "Філи" показують, що ядро 67P/Чурюмова-Герасименко не має магнітного поля, що свідчить про те, що магнетизм, можливо, не відігравав ролі в ранньому утворенні планетезималей^[34][35]. Крім того, спектрограф ALICE на Розетті визначив, що електрони (в межах 1 км (0,62 милі) над ядром комети) формуються внаслідок фотоіонізації молекул води сонячним випромінюванням, а не безпосередньо фотонами від Сонця, які, як вважалося раніше, відповідальні за деградацію молекул води і вуглекислого газу, що вивільняються з ядра комети в її кому^[36][37]. Прилади на спусковому апараті "Філи" виявили на поверхні комети щонайменше шістнадцять органічних сполук, чотири з яких (ацетамід, ацетон, метил-ізоціанат і пропіональдегід) були вперше виявлені на кометах^[38][39].

Кома

Кома — хмара пилу й газу, що оточує ядро комети. Кома та ядро утворюють «голову» комети. Із наближенням комети до Сонця «голова» збільшується, інколи з'являється хвіст.

Кома комети має кулясту форму й іноді простягається на 100 тис. — 1,4 млн км від ядра^[44].

Хвіст

У зовнішній частині Сонячної системи комети залишаються замороженими та неактивними, і їх надзвичайно важко або неможливо виявити із Землі через їхній малий розмір. Повідомлялося про статистичні виявлення неактивних ядер комет в поясі Койпера за результатами спостережень космічного телескопа Хаббла^[45][46], але ці виявлення були поставлені під сумнів^[47][48]. Коли комета наближається до внутрішньої частини Сонячної системи, сонячне випромінювання змушує леткі речовини всередині комети випаровуватися та витікати з ядра, несучи з собою пил. Незважаючи на те, що в хвості та комі зосереджено менше однієї мільйонної частки маси комети, майже 99,9% світіння, що спостерігається під час проходження комети небом, походить саме з цих газових утворень. Справа в тому, що ядро ​​дуже компактне і має низьке альбедо (коефіцієнт відбиття)^[49].

Потоки пилу та газу утворюють кожен свій окремий хвіст, спрямований у дещо різних напрямках. Хвіст пилу залишається на орбіті комети таким чином, що він часто утворює вигнутий хвіст, званий хвостом II типу або пиловим хвостом, склад якого схожий з астероїдним матеріалом сонячної системи, що з'ясувалося в результаті дослідження комети 81P/Wild (Вільда 2) космічним апаратом «Стардаст» («Зоряний пил»)^[50]. Водночас хвіст іонів або хвіст I типу, що складається з газів, завжди спрямований прямо від Сонця. Оскільки сонячний вітер впливає на цей газ сильніше, ніж на пил, тому іоний хвіст слідує лініям магнітного поля, а не орбітальній траєкторії комети^[51]. Іноді, наприклад, коли Земля проходить через площину орбіти комети, можна побачити антихвіст, спрямований у протилежний бік від хвостів іонів і пилу^[52].

Спостереження антихвостів значно сприяло відкриттю сонячного вітру^[53]. Іонний хвіст утворюється в результаті іонізації сонячним ультрафіолетовим випромінюванням частинок у комі. Після того, як частинки іонізуються, вони досягають сумарного позитивного електричного заряду, який, у свою чергу, створює «індуковану магнітосферу» навколо комети. Комета та її індуковане магнітне поле є перешкодою для частинок сонячного вітру, що летять назовні. Оскільки відносна орбітальна швидкість комети та сонячного вітру надзвукова, перед кометою в напрямку потоку сонячного вітру утворюється головна ударна хвиля. У цьому головному ударі великі концентрації кометних іонів (так звані «підбираючі іони») збираються та діють, щоб «завантажити» сонячне магнітне поле плазмою, так що силові лінії «драпіруються» навколо комети, утворюючи іонний хвіст^[54].

Якщо навантаження іонного хвоста є достатнім, лінії магнітного поля стискаються разом до точки, де на деякій відстані вздовж іонного хвоста відбувається магнітне перез’єднання. Це призводить до «події відключення хвоста»^[55]. Таке спостерігалося декілька разів, одна з подій була зареєстрована 20 квітня 2007 року, коли іонний хвіст комети Енке був повністю відірваний, коли комета проходила через корональний викид маси. Цю подію спостерігав космічний зонд STEREO^[56].

У 2013 році вчені Європейського космічного агентства повідомили, що іоносфера планети Венера витікає назовні подібно до іонного хвоста, який витікає з комети за подібних умов^[57][58].

Короткоперіодичні комети

Короткоперіодичні комети зазвичай визначаються як такі, що мають орбітальний період менше 200 років^[59]. Зазвичай вони обертаються більш-менш у площині екліптики в тому ж напрямку, що й планети^[60]. Їхні орбіти зазвичай виводять їх в область зовнішніх планет в афелії; наприклад, афелій комети Галлея знаходиться трохи далі за орбіту Нептуна. Комети, чиї афелії знаходяться поблизу орбіти великої планети, називаються її "сім'єю"^[61]. Вважається, що такі сім'ї виникають внаслідок того, що планета захоплює колишні довгоперіодичні комети на коротші орбіти^[62].

На екстремальній межі короткого орбітального періоду комета Енке має орбіту, яка не досягає орбіти Юпітера, і відома як комета типу Енке. Короткоперіодичні комети з орбітальним періодом менше 20 років і малим нахилом (до 30 градусів) до екліптики називаються традиційними кометами родини Юпітера (КРЮ)^[63]. Ті, що подібні до Галлея, з періодами обертання від 20 до 200 років і нахилами від нуля до понад 90 градусів, називаються кометами типу Галлея (КТГ)^[64][65]. Станом на 2023 рік було зареєстровано 70 комет типу Енке, 100 комет типу Галлея і 755 комет типу Койне^[66]. Нещодавно відкриті комети головного поясу утворюють окремий клас, що обертається більш круговими орбітами в межах поясу астероїдів^[67].

Оскільки їхні еліптичні орбіти часто наближають їх до планет-гігантів, комети зазнають подальших гравітаційних збурень^[68]. Короткоперіодичні комети мають тенденцію до того, що їхні афелії збігаються з півосями планет-гігантів, причому найбільшою групою є JFC^[63]. Зрозуміло, що комети, які приходять з хмари Оорта, часто зазнають сильного впливу гравітації планет-гігантів на свої орбіти внаслідок близького зближення. Юпітер є джерелом найбільших збурень, оскільки він більш ніж удвічі масивніший за всі інші планети разом узяті. Ці збурення можуть відхиляти довгоперіодичні комети на коротші орбіти^[30][69].

Виходячи з їхніх орбітальних характеристик, вважається, що короткоперіодичні комети походять з кентаврів та поясу/розсіяного диска Койпера — диска об'єктів у транснептуновій області, тоді як джерелом довгоперіодичних комет вважається набагато віддаленіша сферична хмара Оорта (на честь голландського астронома Яна Гендріка Оорта, який висунув гіпотезу про її існування)^[70][71]. Вважається, що величезні рої кометних тіл обертаються навколо Сонця в цих далеких регіонах по приблизно кругових орбітах. Іноді гравітаційний вплив зовнішніх планет (у випадку об'єктів поясу Койпера) або найближчих зір (у випадку об'єктів хмари Оорта) може вивести одне з цих тіл на еліптичну орбіту, яка спрямовує його всередину до Сонця, утворюючи видиму комету. На відміну від повернення періодичних комет, чиї орбіти встановлені попередніми спостереженнями, поява нових комет за цим механізмом є непередбачуваною^[72]. Коли комети потрапляють на орбіту Сонця і безперервно тягнуться до зорі, з них втрачаються тонни речовини, що значно впливає на тривалість їхнього життя; чим більше втрачається, тим коротше вони живуть, і навпаки^[73].

Довгоперіодичні комети

Великі комети

Приблизно раз на десятиліття, комета стає достатньо яскравою, щоб будь-який спостерігач мав змогу помітити її, в наслідок чого, такі комети називають великими^[74]. Зробити передбачення чи комета стане великою, як відомо, є складним завданням, оскільки численна кількість факторів може спричинити відхилення яскравості комети від її прогнозів щодо неї^[75]. В цілому, якщо комета, що має велике й активне ядро, пролетить близько до Сонця й не буде затемнена ним, і при проведенні спостереженнь з Землі у час, коли вона найяскравіша, то у неї є шанс стати великою кометою. Однак, Комета Когоутека в 1973 році відповідала усім вищеназваним критеріям і очікувалося, що вона стане великою, але цього не сталося^[76]. Тоді як Комета Веста, що з'явилася три роки пізніше, і очікування щодо якої були набагато нижче, якраз таки стала великою кометою^[77].

Одним із відомих прикладів великих комет є Велика комета 1577 року. Вона пролетіла близько Землі як неперіодична комета^[en] та спостерігалася багатьма дослідниками, такими як Тихо Браге та Такіюддин аш-Шамі. Спостереження цієї комети були призвели до кількох важливих знахідок для кометної науки.

Наприкінці 20-го століття спостерігався тривалий проміжок часу без появи будь-яких великих комет, після чого послідувала поява двох поспіль — комети Хякутаке в 1996 році, а потім комети Гейла—Боппа, яка досягла максимальної яскравості в 1997 році та була відкрита двома роками раніше. Першою великою кометою 21-го століття була C/2006 P1 (Макнота), яку дослідники спостерігали неозброєним оком у квітні 2007 року. Ця комета була найяскравішою за 40 років^[78].

Навколосонячні комети

Навколосонячна комета — це комета, що проходить дуже близько до Сонця в перигелії, як правило — в межах кількох тисяч кілометрів^[79]. Незважаючи на те, що малі навколосонячні комети можуть повністю випаруватися під час такого близького наближення до Сонця, то більші з них можуть кілька разів переживати прохід перигелію. Однак сильні приливні сили, які вони відчувають, часто призводять до їх розколу та фрагментації^[80].

Близько 90% навколосонячних планет, що спостерігалися за допомогою СОГО (СОнячна та Геліосферична Обсерваторія), належать до групи присонячних комет Крейца, які всі походять від однієї гігантської комети, яка розпалася на багато менших комет під час свого першого проходження через внутрішню частину Сонячної системи^[81]. Решта містить кілька спорадичних комет, однак серед них виявлено ще чотири споріднені групи комет: групи Крахта, Крахта 2а, групи Марсдена та Мейєра. Обидві групи Марсдена та Крахта, мабуть, пов’язані з кометою 96P/Machholz, яка є джерелом двох метеорних потоків, Квадрантид та Арієтид^[82].

Незвичайні комети

З тисяч відомих комет, деякі з них виявляють незвичайні властивості. Комета Енке (2P/Encke) рухається по орбіті, що знаходиться за межами поясу астероїдів близько орбіти планети Меркурій, тоді як комета 29P/Швассмана–Вахмана зараз рухається майже по круговій орбіті, що знаходиться повністю між орбітами Юпітера та Сатурна^[83]. 2060 Хірон, чия нестабільна орбіта знаходиться між Сатурном і Ураном, спочатку класифікували як астероїд, поки не помітили її слабку кому^[84]. Подібним чином комета Шумейкера-Леві 2^[en] спочатку була позначена як астероїд 1990 UL₃ ^[85].

Найбільші комети

Найбільшою відомою періодичною кометою є 2006 Хірон діаметром в 200 км, яка кожні 50 років потрапляє в перигелій всередині орбіти Сатурна на відстані 8 а.о. Ймовірно, найбільшою відомою кометою хмари Оорта є комета Бернардінеллі-Бернштейна із діаметром в ≈150 км, яка не війде в перигелій до січня 2031 року, що знаходиться поблизу орбіти Сатурна на відстані 11 а.о. Також, за оцінками, комета 1729 року, що мала ≈100 км у діаметрі та досягла перигелію всередині орбіти Юпітера на відстані 4 а.о.

Кентаври

Зазвичай кентаври виявляють властивості як комет, так і астероїдів^[86]. Кентаври можуть бути класифіковані як комети, такі як 60558 Ехекл та 166P/NEAT. 166P/NEAT була відкрита при виявленні своєї коми, тому вона класифікується як комета, незважаючи на свою орбіту, а 60558 Ехекл при свому відкритті була класифікована як комета, так і астероїд. Один із планів Кассіні передбачав відправити його до кентавра, але NASA вирішило замість цього знищити його^[87].

Виліт із Сонячної системи

Якщо комета рухається досить швидко, вона може покинути Сонячну систему. Такі комети мають гіперболічну траєкторію, тому їх називають гіперболічними кометами. Відомо, що сонячні комети вилітають тільки внаслідок гравітаційної взаємодії з іншим об’єктом у Сонячній системі, таким як Юпітер^[88]. Прикладом цього є комета C/1980 E1, орбіта якої була змінена внаслідок близького проходження до Юпітера у 1980 році. Період обертання комети навколо Сонця оцінювався в 7,1 мільйонів років, однак внаслідок близького проходження до планети, орбіта комети змінилася, та стала гіперболічною^[89]. Міжзоряні комети, такі як 1I/Оумуамуа та Міжзоряна комета Борисова, ніколи не оберталися навколо Сонця, тому для виліту із Сонячної системи їм не потрібна гравітація іншого тіла Сонячної системи.

Випаровування летких речовин

Комети сімейства Юпітера та довгоперіодичні комети згасають за дуже різними законами. Комети сімейства Юпітера активні протягом життя близько 10 000 років або близько тисячі періодів свого обертання, тоді як довгоперіодичні комети зникають набагато швидше. Лише 10% довгоперіодичних комет переживають більше 50 прольотів до перигелію і лише 1% з них переживають більше 2000 прольотів^[90]. Згодом більша частина летючого матеріалу, що міститься в ядрі комети, випаровується, і комета перетворюється на невелику темну грудку каменю або щебеню, яка може нагадувати астероїд^[91]. Деякі астероїди на еліптичних орбітах зараз ідентифікуються як вимерлі комети^[92][93][94]. Приблизно 6% навколоземних астероїдів вважаються ядрами вимерлих комет^[90].

Руйнування та зіткнення

Ядро деяких комет може бути крихким, цей висновок підтверджується спостереженнями за розколом комет^[95]. Значного кометного руйнування зазнала комета Шумейкерів-Леві 9, відкрита в 1993 році. Близьке зіткнення в липні 1992 року розбило цю комету на шматки, і протягом шести днів у липні 1994 року ці шматки падали в атмосферу Юпітера — вперше астрономи спостерігали зіткнення двох об’єктів у Сонячній системі^[96][97]. Іншими прикладами комет, що розкололися, є Комета Біли, що розкололася в 1846 році та комета 73P/Schwassmann–Wachmann, що знаходилася в процесі руйнування з 1995 по 2006 рік^[98].

Про перше спостереження руйнування комети повідомив грецький історик Ефор ще взимку 372–373 р. до н.е.^[99]. Вважається, що комети розколюються внаслідок механічного впливу (удару), внутрішнього тиску газу або термічних процесів^[100].

Комети 42P/Неуйміна і 53P/Ван Бісбурка, згідно припущень, є фрагментами батьківської комети. Чисельне інтегрування показало, що обидві комети були досить близько з Юпітером в січні 1850 року, і що до 1850 року їхні орбіти були майже ідентичними^[101]. Сімейство комет Ліллера є ще однією групою комет, яка є результатом епізодів фрагментації, це сімейство складається з C/1988 A1 (Liller), C/1996 Q1 (Tabur), C/2015 F3 (SWAN), C/2019 Y1 (ATLAS), та C/2023 V5 (Леонард)^[102][103].

Спостерігалося, як деякі комети розпадаються під час проходження перигелію, зокрема такі великі комети як Веста та Ікея-Секі. Комета Біли була одним із яскравих прикладів такого руйнування, коли вона розпалася на дві частини під час проходження через перигелій у 1846 році. Дві комети, що утворилися, були помічені окремо в 1852 році, але після цього їх не спостерігали. Натомість у 1872 та 1885 роках спостерігалися вражаючі метеорні дощі, коли комета мала б бути видимою. Незначний метеорний дощ Андромедиди відбувається щорічно в листопаді, і він виникає, коли Земля перетинає орбіту комети Біли^[104].

Деякі комети мають більш вражаючий кінець існування – вони або падають на Сонце^[105], або розбиваються об планету чи інше тіло. Зіткнення між кометами та планетами або супутниками були звичайним явищем у ранній Сонячній системі: наприклад, деякі з багатьох кратерів на Місяці могли бути спричинені зіткненнями з кометами. Нещодавнє зіткнення комети з планетою відбулося в липні 1994 року, коли комета Шумейкерів-Леві 9 розпалася на частини й зіткнулася з Юпітером^[106].

Зв'язок з метеоритними потоками

Оскільки комета нагрівається під час близьких прольотів до Сонця, виділення газів з її крижаних компонентів вивільняє тверді уламки, які занадто великі, щоб їх можна було знести тиском світла і сонячним вітром^[107]. Коли Земля, проходячи по своїй орбіті, перетинає уламки комети, які складаються здебільшого з дрібних зерен кам’янистого матеріалу, на Землі спостерігається метеорний дощ. Більш щільні уламки створюють швидкі, але інтенсивні метеорні дощі, а менш щільні уламки створюють довші, але менш інтенсивні дощі. Як правило, щільність сліду уламків залежить від того, як давно батьківська комета вивільнила уламки^[108][109]. Метеорний потік Персеїди, наприклад, відбувається щороку між 9 і 13 серпня, коли Земля перетинає орбіту комети Свіфта-Туттля. А комета Галлея, наприклад, є джерелом потоку Оріоніди, який спостерігається в жовтні^[110][111].

Вплив на зародження життя на Землі

Багато комет і астероїдів зіткнулися із Землею на ранніх стадіях її існування. Багато вчених вважають, що комети, які бомбардували молоду Землю близько 4 мільярдів років тому, принесли величезну кількість води, яка зараз заповнює океани Землі, або, принаймні значну їх частину. Інші ж вчені ставлять під сумнів цю ідею^[112]. Виявлення в кометах значної кількості органічних молекул, у тому числі поліциклічних ароматичних вуглеводнів^[113], призвело до припущення, що комети чи метеорити могли принести на Землю передвісників життя або навіть саме життя^[114]. У 2013 році було висунуто припущення, що зіткнення між кам'янистими та крижаними поверхнями, такими як комети, могло призвести до утворення, шляхом ударного синтезу, амінокислот, з яких складаються білки^[115]. Швидкість, з якою комети входили в атмосферу, у поєднанні з величиною енергії, створеної після удару, дозволила меншим молекулам конденсуватися у більші макромолекули, які послужили основою для утворення життя на Землі. ^[116] У 2015 році вчені виявили значну кількість молекулярного кисню в газових викидах комети 67P, що свідчить про те, що ця молекула може зустрічатися частіше, ніж вважалося, і, отже, є меншим індикатором життя, ніж передбачалося раніше^[117].

Є підозри, що зіткнення з кометами протягом тривалого періоду часу доставляло на Місяць значну кількість води, частина якої, можливо, збереглася у вигляді місячного льоду^[118]. Вважається, що вплив комет і метеороїдів є причиною існування тектитів і австралітів^[119].

Давній світ

В Україні

У народі комети називали «мітлами»^[120] і «віхами»^[121]. Слово комета, що походить від лат. cometa (від дав.-гр. κομήτης — «хвостата») на початок XX ст. вже узвичаїлося в народному мовленні^[122].

Таблиця кількості відкритих комет по десятиліттях

Ранні уявлення та спостереження

Із стародавніх джерел відомо, що люди помічали комети протягом тисячоліть^[124]. До XVI сторіччя комети зазвичай вважалися поганим знаком, провісницями смерті королів чи знатних людей, майбутніх катастроф, або навіть тлумачилися як напади іншопланетних істот на жителів Землі ^{[125] [126]}.

Аристотель (384–322 рр. до н. е.) був першим відомим вченим, який використовував різні теорії та факти спостережень для застосування послідовної, структурованої космологічної теорії комет. Він вважав, що комети були атмосферними явищами, оскільки вони могли з’являтися поза екліптикою та змінювати яскравість протягом кількох днів. Кометна теорія Арістотеля виникла на основі його спостережень і космологічної теорії про те, що все в космосі влаштовано в чіткій конфігурації^[127]. Частиною цієї конфігурації був чіткий поділ між небесним і земним, та переконання, що комети тісно пов’язані з останнім. За Аристотелем, комети повинні бути всередині сфери Місяця та чітко відокремленими від неба. Також у 4 столітті до нашої ери Аполлоній Міндський підтримував ідею, що комети рухаються, як планети^[128]. Арістотелівська теорія про комети продовжувала бути загальноприйнятою у Середньовіччі, незважаючи на кілька відкриттів, що заперечують її аспекти^[129].

У 1 столітті нашої ери Сенека Молодший поставив під сумнів логіку Аристотеля щодо комет. Через їх регулярний рух і несприйнятливість до вітру вони не можуть бути атмосферними ^[130] і є більш постійними, ніж можна подумати через їхні короткі спалахи на небі. Він зазначив, що лише хвости прозорі, а отже схожі на хмари, і стверджував, що немає причин обмежувати їх орбіти екліптикою ^[130]. Критикуючи Аполлонія Міндського, Сенека стверджував: «Комета прорізає верхні області Всесвіту, а потім стає видимою, коли досягає найнижчої точки своєї орбіти»^[131]. Хоча Сенека не створив власної суттєвої теорії^[132], його аргументи викликали багато дискусій серед критиків Арістотеля в ХVI та XVII століттях^[133].

У I столітті Пліній Старший вважав, що комети пов'язані з політичними заворушеннями і смертю^[126]. Пліній розглядав комети як «людиноподібні», часто співставляючи їхні хвости з «довгим волоссям» або «довгою бородою»^[134]. Його система класифікації комет за кольором і формою використовувалася протягом століть^[135].

В Індії до VI століття астрономи вважали комети небесними тілами, які періодично з’являлися. Таку точку зору висловили в VI столітті астрономи Варахаміхіра та Бхадрабаху, а астроном X століття Бхаттотпала перерахував назви та обрахував приблизні періоди деяких комет, але невідомо, як були проведені ці обрахунки та наскільки вони точні ^{[136] [137]}.

У 1301 році італійський художник Джотто створив перше точне зображення комети. У своєму творі «Поклоніння волхвів» зображення Джотто комети Галлея на місці Віфлеємської зірки не матиме собі рівних за точністю аж до 19-го сторіччя і буде перевершено лише з винаходом фотографії^[138].

Астрологічні тлумачення комет переважали аж до XV століття, незважаючи на початки сучасної астрономічної науки. Комети продовжували бути провісницями катастроф, як це видно в хроніках Люцернера Шилінга та в застереженнях папи Каллікста III ^[139]. У 1578 році німецький лютеранський єпископ Андреас Целіхіус визначив комети як «густий дим людських гріхів». ...розпалений гарячим і полум'яним гнівом Верховного Небесного Судді ». Наступного року Андреас Дудіт заявив, що «якби комети були спричинені гріхами смертних, вони б ніколи не зникли з неба»^[140].

Дослідження орбіт

Перші спроби виміряти паралакс комети Галлея були зроблені в 1456 році, але вимірювання були помилковими^[141]. Регіомонтан був першим, хто спробував обчислити добовий паралакс, спостерігаючи Велику комету 1472 року . Його прогнози були не дуже точними, але вони були зроблені в надії оцінити відстань комети від Землі^[142].

У XVI столітті Тихо Браге та Майкл Маестлін продемонстрували, що комети повинні існувати поза атмосферою Землі, вимірявши паралакс Великої комети 1577 року ^[143]. У межах точності вимірювань це означало, що комета повинна знаходитися щонайменше в чотири рази далі ніж Місяць ^{[144] [126]}. На основі спостережень 1664 року Джованні Бореллі записав довготу та широту комет, які він спостерігав, і припустив, що орбіти комет можуть бути параболічними^[145]. У своїй книзі «Аналізатор» 1623 року Галілео Галілей відкинув теорію Браге про паралакс комет і стверджував, що вони можуть бути просто оптичною ілюзією, незважаючи на незначні особисті спостереження^[146]. У 1625 році учень Маестліна Йоганн Кеплер підтвердив, що погляд Браге на кометний паралакс був правильним^[146]. Крім того, у 1682 році математик Якоб Бернуллі опублікував трактат про комети.

У ранній новий період вивчалось астрологічне значення комет в медичних дисциплінах. Багато цілителів того часу вважали медицину та астрономію міждисциплінарними і використовували свої знання про комети та інші астрологічні знаки для діагностики та лікування пацієнтів^[147].

Ісаак Ньютон у своїх «Математичних началах» 1687 року довів, що об’єкт, який рухається під дією сили тяжіння, повинен мати орбіту, яка має форму одного з конічних перетинів, та продемонстрував, що комети можуть мати параболічну орбіту, використовуючи як приклад комету 1680 року^[148]. Він описує комети як компактні тверді тіла, що рухаються по нахиленій орбіті, а їхні хвости — як тонкі потоки пари, що випускаються їхніми ядрами при нагріванні Сонцем^[126]. Він зазначив, що комети зазвичай з'являються поблизу Сонця, а отже, швидше за все, обертаються навколо нього^[130]. Про їхню світність він заявив: «Комети сяють світлом Сонця, яке вони відбивають», а їхні хвости освітлюються «світлом Сонця, відбитим димом, що виникає з [коми]»^[130].

У 1705 році Едмонд Галлей (1656–1742) застосував метод Ньютона до 23 кометних апарицій, які відбулися між 1337 і 1698 роками. Він зазначив, що три з них - комети 1531, 1607 і 1682 років - мали дуже схожі елементи орбіти, і він також зміг пояснити невеликі відмінності в їхніх орбітах з точки зору гравітаційних збурень, спричинених Юпітером і Сатурном . Упевнений, що ці три появи були трьома появами однієї комети, він передбачив, що вона з’явиться знову в 1758–59 роках^[149]. Дата повернення комети спрогнозована Галлеєм була пізніше уточнена групою з трьох французьких математиків: Алексісом Клеро, Жозефом Лаландом і Ніколь-Рейн Лепо, які передбачили дату перигелію комети в 1759 році з точністю до місяця ^{[150] [151]}. Коли комета повернулася, як передбачалося, вона стала відомою як комета Галлея^[152].

Розвиток фізичного розуміння

Ще у XVIII столітті деякі вчені висунули правильні гіпотези щодо фізичного складу комет. У 1755 році Іммануїл Кант у своїй «Універсальній історії природи» висунув гіпотезу про те, що комети утворилися з «первісної матерії» за межами відомих планет, яка збурюється гравітацією, потім рухається по орбіті із довільним нахилом і частково випаровується сонячним теплом, коли проходить поблизу перигелію^[153]. У 1836 році німецький математик Фрідріх Вільгельм Бессель, спостерігаючи потоки пари під час появи комети Галлея в 1835 році, припустив, що реактивні сили випаровування матеріалу можуть бути достатньо великими, щоб істотно змінити орбіту комети, і він стверджував, що негравітаційні рухи комети Енке були результатом цього явища^[126].

У ХІХ столітті астрономічна обсерваторія Падуї була центром спостережень за кометами. Під керівництвом Джованні Сантіні (1787–1877), а потім і Джузеппе Лоренцоні (1843–1914), ця обсерваторія була присвячена класичній астрономії, головним чином обчисленню орбіт нових комет і планет, з метою складання каталогу з майже десяти тисяч зірок. Оскільки вона розташована в північній частині Італії, спостереження з цієї обсерваторії були ключовими для встановлення важливих геодезичних, географічних і астрономічних розрахунків, таких як різниця довготи між Міланом і Падуєю, а також Падуєю і Фіуме^[154]. У листуванні працівників обсерваторії, зокрема між Сантіні та іншим астрономом Джузеппе Тоальдо, згадувалося про важливість спостережень за орбітами комет і планет^[155].

У 1950 році Фред Лоуренс Уіпл припустив, що комети не є скелястими об’єктами, що містять трохи льоду, а крижаними об’єктами, які містять трохи пилу та каміння^[156]. Ця модель «брудної сніжки» незабаром стала загальноприйнятою і, здавалося, була підтверджена спостереженнями космічних апаратів (зокрема зонда Джотто Європейського космічного агентства та радянських Вегa 1 і Вегa 2 ), які пролетіли через кому комети Галлея у 1986 році, сфотографували ядро та спостерігали струмені матеріалу, що випаровується^[157].

22 січня 2014 року вчені Європейського космічного агентства повідомили про те, що вперше виявили водяну пару на карликовій планеті Церера, найбільшому об’єкті в поясі астероїдів^[158]. Виявлення було зроблено за допомогою дальнього інфрачервоного діапазону космічної обсерваторії Гершеля ^[159]. Знахідка є несподіваною, оскільки комети, а не астероїди, як правило, вважаються такими, що «випускають струмені та шлейфи». За словами одного з учених, «межі між кометами та астероїдами стають все більш розмитими»^[159]. 11 серпня 2014 року астрономи оприлюднили дослідження, вперше використовуючи телескоп ALMA, у якому детально описано розподіл HCN, HNC, H₂CO●, а також пил всередині ком комет C/2012 F6 (Леммон) і C/2012 S1 (ISON) ^{[160] [161]}.

Космічні дослідження

Докладніше уявлення про комети астрономи отримали завдяки успішним зближенням в 1986 до комети Галлея радянських космічних апаратів «Вега-1», «Вега-2» та європейського «Джотто». Прилади, встановлені на цих апаратах, передали на Землю зображення ядра комети й різноманітних відомостей про її оболонку. Виявилося, що ядро комети Галлея складається в основному зі звичайної криги (з невеликими вкрапленнями вуглекислих і метанових льодів), а також пилових часток. Саме вони утворюють оболонку комети, а з наближенням її до Сонця частина з них — під тиском сонячного вітру — переходить у хвіст. Ядро комети Галлея має неправильну форму; його розміри дорівнюють кільком кілометрам: 14 — у довжину, 7,5 — у ширину; обертається ядро навколо своєї осі, що майже перпендикулярно площині орбіти комети. Період обертання дорівнює 53 години^[163].

У 2005 році космічний апарат НАСА Діп Імпакт наблизився до комети Темпеля 1, і за допомогою апарату Імпактор, що відділився від основного КА, на величезній швидкості 10,3 км/с (37 000 км/год) зіштовхнувся з кометою, протаранив комету та передав зображення її поверхні^[164]. Обробка даних, отриманих при спостереженні цього зіткнення, показала, що речовина верхнього шару комети сильно відрізняється від того, що там очікували виявити. Вважалося, що її ядро являє собою величезну брилу льоду із вкрапленням кам'яних гірських порід, у вигляді дрібних уламків. Насправді виявилося, що ядро комети складається з дуже пухкого матеріалу, що нагадує навіть не купу каменів, а величезну брилу пилу, пори в якому становлять 80 %.

Коли відбулося зіткнення зонда з ядром комети, то викинута речовина злетіла вузьким високим стовпом. Таке можливо лише при дуже пухкому й легкому ґрунті. Результати цього ефектного експерименту в космосі привели до появи нової моделі будови ядра комет. У минулому ядро вважали забрудненою сніжною кулею або засніженою кам'яною брилою, а тепер його розглядають як досить пухке тіло, трохи подовженої форми, що складається з пилу. Залишається незрозумілим, як у такій «пухнатій» субстанції можуть зберігатися кратери, пагорби й різкі уступи поверхні, які чітко видні на знімках ядра комети Темпеля-1, отриманих як із самої станції Deep Impact, так і з ударного апарата, що передав останні зображення незадовго до зіткнення. На цих докладних знімках видно, що поверхня не згладжена й не покрита пилом — вона має досить виразні, різкі форми рельєфу й виглядає приблизно так само, як поверхня Місяця, — з безліччю кратерів і невеликих пагорбів^[165].

Увійшла в історію також місія Європейського космічного агентства до комети Чурюмова-Герасименко, яка була відкрита в 1969 році співробітником Київського університету Климом Івановичем Чурюмовим та аспіранткою Світланою Іванівною Герасименко. Цей новий етап у вивченні комет почався в 2004 році із запуску зонду Розетта. Віе став першиштучним супутником комети і приблизно два роки рухався разом з нею, фіксуючи відомості про те, як у міру наближення до Сонця нагрівається поверхня кометного ядра, викидаючи речовину, з якого виникає й виростає газово-пиловий хвіст^[166].

Станція підійшла до комети у 2014, коли вона була далеко від Сонця та ще не мала хвоста. Потім від станції відділився невеликий посадковий модуль Філа і вперше в історії здійснив посадку на кометне ядро. Процес посадки на комету схожий скоріше на стикування космічних апаратів, а не на приземлення. Швидкість посадкового модуля зменшується до 0,7 м/с, що менше швидкості пішохода. Адже сила тяжіння на кометному ядрі, діаметр якого дорівнює 5 км, зовсім невелика, і апарат може просто відскочити від поверхні назад у космос, якщо буде рухатися занадто швидко. Після зіткнення з кометою посадковий модуль прикріпився «сухопутним якорем», що нагадує гарпун. Надалі «якір» удержував його на кометі, коли той почав буріння поверхні мініатюрною буровою установкою. Отриманий зразок речовини проаналізований міні-лабораторією, що перебував усередині модуля Філа. Відеокамера, установлена зовні, показала ландшафт кометного ядра й те, що відбувається на ньому при викидах газових струменів з надр. Настільки докладна інформація надійшла вперше й дає пояснення тому, як улаштовано і з чого складається кометне ядро^[167].

Маси комет приблизно в мільярд разів менше маси Землі (5,9737×10²⁵ кг), щільність речовини хвостів комет наближається до нуля. Хвости «небесних гостей» майже не впливають на планети Сонячної системи. У травні 1910 Земля проходила крізь хвіст комети Галлея, ніяких пов'язаних з цим змін на планеті та в русі планети не відмічено.

Зіткнення великої комети з планетою призводить до великомасштабних наслідків в атмосфері, магнітосфері, кліматі останньої. Гарним і досить якісно дослідженим прикладом такого зіткнення було зіткнення уламків комети Шумейкерів — Леві 9 з Юпітером в липні 1994 року. Ця комета підійшла занадто близько до Юпітера й була попросту розірвана його гравітаційним полем на 23 фрагменти розміром до 2 км. Ці уламки, розтягнувшись в одну лінію 1,1 млн км (це втроє більше, ніж від Землі до Місяця), продовжували свій політ назустріч Юпітерові, поки не зіштовхнулися з ним. Цілий тиждень, з 16 по 22 липня 1994 року, тривав кометопад. Один за одним відбувалися гігантські спалахи, коли черговий уламок комети входив в атмосферу Юпітера з гігантською швидкістю 64 км/с (230 тисяч км/год). У процесі падіння порушення в структурі радіаційних поясів навколо планети досягли такого ступеня, що над Юпітером з'явилося дуже інтенсивне полярне сяйво

Зображення комет у масовій культурі міцно вкорінене в давній західній традиції розглядати комети як провісників загибелі та як ознаки змін ^[168]. Одна тільки комета Галлея викликала безліч сенсаційних публікацій різного роду при кожній своїй повторній появі. Було особливо відзначено, що народження та смерть деяких видатних людей збіглися з окремими появами комети, наприклад, з письменниками Марком Твеном (який правильно припустив, що він «піде з кометою» у 1910 році) ^[168] та Юдорою Велті, життю якого Мері Чапін Карпентер присвятила пісню « Halley Came to Jackson »^[168].

У минулі часи яскраві комети часто викликали паніку та істерику серед населення, оскільки вважалися поганою прикметою. Ще під час проходження комети Галлея в 1910 році, Земля пройшла крізь хвіст комети, і помилкові повідомлення в газетах викликали побоювання, що ціан у хвості може отруїти мільйони ^[169], тоді як поява комети Гейла-Боппа в 1997 році спровокувала масове самогубство культу Небесних воріт ^[170].

У науковій фантастиці зіткнення з кометами зображувалося як загроза, яку подолано технологіями та героїзмом (як у фільмах 1998 року Зіткнення з безоднею та Aрмагеддон ), або як тригер глобального апокаліпсису ( Молот Люцифера, 1979) чи зомбі ( Ніч комети, 1984)^[171]. В анімаційному серіалі Аватар: Останній захисник зображено вигадану комету Созіна, яка проходить поблизу Землі кожні сто років та наділяє магів Вогню надзвичайною силою^[172].

У романі Жуля Верна « На кометі» група людей опинилася на кометі, що обертається навколо Сонця, а велика космічна експедиція з екіпажем відвідує комету Галлея в романі сера Артура К. Кларка « 2061: Третя Одіссея» ^[173].

• Комета Галлея
• Комета Донаті
• Комета Біели
• Комети МакНота
• C/2009 R1 (МакНота)
• Комета Кроммеліна
• Комета Отерма
• Комета Е-12
• Комета Гейла — Боппа
• Список короткоперіодичних комет
• Список довгоперіодичних комет

• Ядро комети
• Хвіст комети
• Кометний лід
• Кометний пил

• Лиза Рэндалл. Тёмная материя и динозавры: Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной = Lisa Randall: "Dark Matter and the Dinosaurs: The Astounding Interconnectedness of the Universe". — М. : Альпина Нон-фикшн, 2016. — 506 p. — ISBN 978-5-91671-646-7.
• Всехсвятский С. К. Природа и происхождение комет и метеорного вещества. Москва, 1967
• Шульман Л. М. Динамика кометных атмосфер. Нейтральный газ. К., 1972
• Всехсвятский С. К., Ильчишина Н. И. Физические характеристики комет 1965–1970 гг. Москва, 1974
• Цесевич В. П. Что и как наблюдать на небе. 6-е изд. Москва, 1984
• K. Donald. Comets. New York, 1991; Comets ІІ. Tempe, 2004
• Чурюмов К. І., Кручиненко В. Г., Чурюмова Т. К. Космічна загроза і кінець світу: реальність і міфи. К., 2012
• Чурюмов К. И. Исследования комет и космогония солнечной системы // Земля и Вселенная. 2013. № 1.

• Комети. [Архівовано 4 Червня 2009 у Wayback Machine.]
• (укр.) Сюжет про рух комети [Архівовано 2 Липня 2015 у Wayback Machine.] — французький науково-популярний серіал «Всі на орбіту!» (фр. Tous sur orbite !).
• Коитиро Томита / Беседы о кометах
• Г. Бурба. Как сесть на хвост кометы? [Архівовано 5 Травня 2021 у Wayback Machine.] (Популярная статья о кометах)
• Статья «Кометы — странницы космических трасс» [Архівовано 6 Січня 2018 у Wayback Machine.]
• Образы комет в изобразительном искусстве [Архівовано 6 Січня 2018 у Wayback Machine.]
• Кометография [Архівовано 23 Травня 2007 у Wayback Machine.]
• http://ufn.ru/ru/articles/1996/4/c/ [Архівовано 7 Січня 2018 у Wayback Machine.] // «Физика наших дней»
• Статья «Тайны межзвёздных облаков» [Архівовано 25 Березня 2022 у Wayback Machine.] — о проекте «Стардаст»
• Уильям Нейпьер. Опасность комет и астероидов
• Кометы в Солнечной системе [Архівовано 4 Березня 2016 у Wayback Machine.], инфографика. Схема орбит некоторых комет, которые были или будут видны с Земли невооружённым глазом.
• Каталог орбитальной эволюции малых тел Солнечной системы [Архівовано 5 Січня 2018 у Wayback Machine.]