В мирах любви неверные кометы,
Сквозь горних сфер мерцающий стожар –
Клубы огня, мятущийся пожар,
Вселенских бурь блуждающие светы.
Максимилиан Волошин, Corona Astralis
Кометы и метеоры
Человечество издревле ассоциировало появление комет с бедами и атмосферными катаклизмами на нашей планете. В этом году людей ожидает встреча с уникальной кометой. Чего ожидать жителям Земли от свидания с «хвостатой гостьей»? На примере известных эпизодов истории рассмотрим явления, связанные с вторжением в атмосферу нашей планеты космических объектов.
Так, незадолго до начала Отечественной войны 1812 года появилась «власатая комета, съ огромнымъ ярко-блестящимъ хвостомъ», получившая название «комета Наполеона» и упомянутая в романе «Война и мир» Львом Толстым. Наблюдение кометы продолжалось с середины июня 1811 года, пока она не скрылась в лучах Солнца, после чего появилась вблизи горизонта на рассвете в конце августа. С этого момента её яркость начала быстро увеличиваться, а хвост – расти. 12 сентября комета достигла минимального расстояния от Солнца (1,04 а.е.) и была хорошо видна на небе даже при полной Луне. В октябре блеск кометы достиг максимума, и яркий раздвоенный хвост имел видимый угловой размер на небе около 25°.
О незабвенный год, ты памятен для края!
Ты для народа был порою урожая,
Войной – для воинов, для песни – вдохновеньем,
И старцы о тебе толкуют с умиленьем.
Ты был предшествуем народною молвою
И возвещён Литве кометой роковою,
Литовские сердца, как пред концом Вселенной,
Забились по весне надеждой сокровенной
В глухом предчувствии и радости и боли.
Адам Мицкевич, фрагмент о комете Наполеона поэмы «Пан Тадеуш»
За несколько недель до нападения гитлеровской Германии на Советский Союз в 1941 году в небе наблюдали сразу три кометы. Первая из них появилась на небосклоне 17 января, вторая – 25 февраля. Третья комета показалась ровно за 10 дней до начала Великой Отечественной войны.
С точки зрения астрофизики, комета – только видимая часть останков космического тела, движущегося по орбите. В случае если траектория «хвостатой странницы» пересекается с орбитой нашей планеты, земляне наблюдают «звездопад», именуемый в астрономии метеорным потоком (МП).
По сути, метеорный поток состоит из большого кометного тела, иногда содержащего газовые фракции, и роя мелких и крупных осколков небесного тела. В момент пересечения орбит большого МП и Земли наблюдаются высветление участка неба мелкими частицами и радиальное движение метеоров, как бы движущихся из одной точки на небе, ассоциируемой с определённым созвездием.
Ионизация атмосферы
Многие считают, что метеороид нагревается и сгорает из-за трения о молекулы воздуха. На самом деле это не так. Когда объект влетает в атмосферу со скоростью от 10 до 80 км/с, подобно поршню, он сжимает воздух перед собой. Газ резко уплотняется, разогревается и превращается в плазму. И уже эта плазма, создавая разность потенциалов на поверхности и внутри тела, нагревает метеороид, из-за чего тот разрушается и испаряется. Таким образом, метеорный трек – яркий светящийся след длиной около 25 км, который мы видим в небе, – это ионизированный газ атмосферы.
Процесс ионизации вещества эндогенный, проходит с отдачей тепла (для ионизации молекулы азота необходима энергия 15,6 эВ, а молекулы кислорода – 12,2 эВ). Вторжение миллиарда мелких высокоскоростных частиц вызывает серию электрических разрядов с последующей ионизацией атмосферы и отдачей ею тепла. Даже если плотность потока частиц и невелика, скорость у него колоссальная; с атмосферой, по грубым оценкам, отреагирует около полумиллиона кубических километров ионизированного газового облака.
Зона разрежения воздуха
На фотографии движения сверхзвуковой частицы видно, как за ней образуется зона разрежения. В случае пролёта через атмосферу частицы размером 1 миллиметр при скорости 30 км/с диаметр зоны разрежения будет не менее 10 см! Длина вакуумного канала будет равна половине диаметра зоны разрежения, умноженного на отношениескоростипредметакскоростизвука,исоставит не менее 5 метров. Когда таких частиц миллиарды, они делаютлокальнуюдыруватмосфереисоздаютзонусразреженными холодным воздухом за крайне небольшой промежуток времени!
Возникшая зона локального холода будет поддерживаться какое-то время новыми частицами, что приведёт к турбулентности в атмосфере и понижению температуры над значительной территорией планеты. При этом атмосферная вода, получив множественные центры кристаллизации в виде частиц-пришельцев, выпадет в виде осадков и замёрзнет!
Вероятно, как раз встреча Земли с таким потоком в 755 году, описанная в Летописи Феофана Исповедника (л. м. 6255), привела к оледенению Чёрного моря (об этом можно прочесть в «НиР» No 5, 2024).
Метеоритный дождь
Слои магнитосферы нашей планеты выполняют роль «щита» для частиц и излучений. Небесные тела, попадающие в атмосферу Земли под небольшим углом, «отскакивают» от неё, изменяя свою траекторию. Тела, преодолевшие первый рубеж обороны на высоте 100 километров, начинают нагреваться от трения об атмосферу и просто-напросто горят, испаряются. Однако некоторые небесные пришельцы настолько крупные, что не могут полностью сгореть в атмосфере и представляют серьёзную угрозу. Вот здесь-то, на высоте 50 километров, и включается последняя линия «космической обороны». Наблюдения за падением метеоритов показывают, что чаще всего они внезапно разваливаются на подлёте к поверхности Земли на более мелкие куски, которые либо догорают в атмосфере, либо, если и падают, причиняют намного меньший вред, чем целый метеорит. Как же это работает? Дело в том, что планета Земля представляет собой огромный заряженный до полумиллиона вольт сферический конденсатор с электрическим зарядом около 500 000 Кулон. Небесный пришелец, пролетая через атмосферу, оставляет за собой длинный хвост ионизированной плазмы, который является проводником. Приближаясь к поверхности Земли, метеорит накапливает значительный электрический потенциал. На высоте около 15 километров происходит короткий разряд с огромной плотностью тока, протекание которого через падающий раскалённый метеорит вызывает «электровзрыв» в его теле. Появляется масса трещин, и под действием огромных сил трения об атмосферу и проникновения внутрь холодного воздуха метеорит обычно разлетается на несколько кусков (что и наблюдали в июле жители Причерноморья).
«Существует большой градиент между воздухом с высоким давлением перед метеороидом и разрежением позади него. В случае если воздух проникает в поры метеороида, он изнутри разрывает его на части», что подтвердил Джей Милош в свой математической модели на примере Чебаркульского метеорита.
Чем больше масса метеорного тела, тем ярче он вспыхивает, но поверхности Земли достигают только крупные метеориты или их части, остальные полностью сгорают в атмосфере.
Весь вопрос в масштабе!
Очевидно, чем дольше наша планета пребывала в интенсивном метеорном потоке, тем большая территория была подвержена катастрофическим воздействиям холода. Всего внесено в базу данных Meteor Data Center более 700 метеорных потоков. И это только периодические потоки Солнечной системы!
Подавляющее большинство их выглядит красивым звездопадом и не несёт никаких угроз человечеству, так как частицы потока полностью сгорают в атмосфере. Но существует гипотеза, связывающая эпидемии гриппа с периодическими метеорными потоками, и уже доказана выживаемость некоторых бактерий в условиях открытого космоса.
Вероятно, резкие похолодания, вызванные метеорными потоками, повторялись неоднократно в истории человечества, и весь вопрос в их интенсивности! Скорее всего, гибель мамонтов и локальные похолодания тоже имеют похожую природу.
Если большой метеоритный поток попадает в атмосферу летом, то температура воздуха резко понижается и появляются множественные центры кристаллизации, которые могут стать причиной сильного града. Причём метеоритный дождь из крупных частиц вполне может пройти и мимо Земли. В этом случае люди заметят только комету, подсознательно связав с ней обрушившиеся на их головы несчастья в виде наводнений и неурожая!
Неслучайно специалистов, изучающих погодные явления, называют метеорологами! Вероятно, изначально они наблюдали за метеоритами (от греческого «та метеора» – «предметы в воздухе»), а потом стали изучать и другие атмосферные явления.
Таким образом, периодическое вторжение в атмосферу Земли сильных метеорных потоков и связанные с ними похолодания и наводнения могли послужить причиной многих катастроф. Слава богу, эти события достаточно редки, но вероятны в будущем и, увы, пока непредотвратимы!
Уникальная комета 2024 года
В начале января 2023 года комету обнаружили наблюдатели китайской обсерватории Пурпурная Гора («Цзыцзиньшань»), но поскольку подтверждения наблюдения объекта не последовало, комета перешла в разряд утерянных. В конце февраля эту же комету заметили наблюдатели Южно-Африканской обсерватории Сазерленд во время планового сканирования неба с целью обнаружения потенциально опасных для Земли объектов – одна из составляющих системы АТЛАС (Asteroid Terrestrialimpact Last Alert System).
Комета «Цзыцзиньшань – АТЛАС» относится к классу долгопериодических. Период её обращения составляет около 26 тысяч лет, движется она в направлении, противоположном движению всех планет Солнечной системы. Из расчётов траектории понятно, что комета Земле напрямую не угрожает. Ближайшая к орбите нашей планеты точка кометной траектории расположена в 40 миллионах километров. Но даже когда комета будет в ней, Земли поблизости не окажется.
Некоторые оценки предполагают, что диаметр ядра C/2023 A3 составляет около 15 километров, что сопоставимо с ядром кометы Галлея. Это даёт надежду, что наша «хвостатая гостья» не распадётся при приближении к Солнцу, в отличие от кометы C/2012 S1 (ISON), чьё километровое ядро разрушилось в перигелии в 2011 году. Другие астрономы предполагают, что размер ядра уникальной кометы 2024 года может быть между 20 и 40 километрами. И если это окажется правдой, нас ждёт захватывающее небесное шоу осенью текущего года!
Сейчас нас с кометой разделяет менее миллиарда километров. «Цзыцзиньшань – АТЛАС» уже достигла шестой звёздной величины и доступна для наблюдения. С апреля комета описывает петлю по созвездию Девы, потом заглянет в Весы, вернётся в Деву, пересечёт полностью это огромное созвездие и к началу периода видимости в любительские телескопы окажется на границе созвездий Девы и Льва.
В первые дни сентября 2024 года комета вступит в соединение с Солнцем, пройдя на 10° к югу от дневного светила. Блеск достигнет лишь 5m, и увидеть комету будет невозможно. Но ко дню осеннего равноденствия яркость кометы возрастет до 2m, и она станет видна рядом с Меркурием. 27 сентября комета пройдёт перигелий своей орбиты на расстоянии 0,39 а.е. от Солнца. Находясь в 22° к западу от Солнца, комета достигнет блеска звезды Вега. В это утро и вплоть до 1 октября неподалёку от кометы будет виден серп старой Луны. По расчётам института SETI, максимума своего видимого блеска комета достигнет 5–6 октября – от 0,6 до –6,6 звёздной величины, находясь в созвездии Девы. В первые дни октября комета заметно ускорится в видимом перемещении по небу и 9–10 октября вновь вступит в соединение с Солнцем, пройдя в 3° к северу от него. В это время она не будет видна с Земли. Но 12–13 октября «Цзыцзиньшань – АТЛАС» предстанет перед нами во всей красе! В этот момент она окажется примерно посередине между Солнцем и Землёй, и её хвост будет направлен в сторону нашей планеты. 16 октября комета вернётся в созвездие Змеи и будет располагаться заметно севернее Солнца, что улучшит её видимость. Блеск кометы несколько ослабнет. С середины до конца октября 2024 года будут те самые две недели, когда комета в Северном полушарии Земли будет видна лучше всего. Она пройдёт по южной части «Головы Змеи» и северной части созвездия Змееносца – это довольно удобная для наблюдения область неба. Блеск кометы за это время начнёт убывать.
Орбита кометы C/2023 A3 («Цзыцзиньшань – АТЛАС») очень близка к параболе. Причём входила она во внутреннюю часть Солнечной системы по замкнутой эллиптической орбите, а покидать её будет по незамкнутой слабо гиперболической траектории.
Завораживает, что эта удивительная комета после гравитационного манёвра вокруг Солнца навсегда покинет нашу систему, став межзвёздной. Так что не пропустите необычную «хвостатую гостью» неба, наслаждайтесь созерцанием этого уникального космического явления!
Игорь ДАБАХОВ (МФТИ), Юрий ЦАП (д.ф-м. н., КрАО), Игорь МИСЮЧЕНКО (к. т.н., ОК «РУСАЛ»)