Отчего кометы светятся таким жутким зелёным светом

Комета C/2014 Q2 (Лавджоя) – периодическая комета с длительным периодом, открытая 17 августа 2014 года Терри Лавджоем. Эту фотографию сделали в Таксоне, шт. Аризона, при помощи телескопа Sky-Watcher 100mm APO и камеры SBIG STL-11000M

Периодически, с завидной регулярностью, во внутреннюю часть Солнечной системы из-за орбиты Нептуна попадают кометы. Находясь далеко за орбитой Сатурна, они остаются холодными, замёрзшими и дремлющими; хотя они постоянно движутся, у них ничего не меняется. Но всё меняется, когда они начинают приближаться к орбите Юпитера – из-за близости к Солнцу.

Внешняя часть кометы разогревается, замёрзший лёд на поверхности подвергается сублимации, а излучение и ветер Солнца сдувают молекулы с её поверхности. И вот уже совсем скоро комета начинает не только светиться отражённым солнечным светом, но и демонстрирует два хвоста – один серый, другой голубой – и жутковатую зелёную кому вокруг её центра. И вот, почему так происходит.

Комета, порождающая Персеиды, комета Свифта — Таттла, сфотографированная во время последнего прохода во внутреннюю Солнечную систему в 1992-м. Эта комета также может похвастаться красивейшей зелёной комой.

Кометы состоят из смеси скалистых компонентов, похожих по составу на земную мантию, пыли и льдов. Лёд в данном случае – это не только вода (H₂O), но также и такие летучие компоненты, как сухой лёд (твёрдый CO₂), метан (CH₄), аммиак (NH₃) и оксид углерода (CO). Весь набор кометных льдов изучался миссией “Розетта“, но это – пятёрка главных. В типичных прохладных условиях эти льды остаются твёрдыми, но при приближении кометы к Солнцу они начинают разогреваться.

Первое, что происходит с кометой при приближении к Солнцу – количество ультрафиолета становится таким, что он начинает ионизировать слабейшую из представленных молекул: оксид углерода. В результате появляется избыток ионов CO+, утекающих в сторону от Солнца. Они превращаются в голубой ионный хвост, и это первое кометное свойство из всех, что появляются при разогреве.

Когда комета ISON находилась на таком же расстоянии от Солнца, как Юпитер, у неё был только ионный хвост (голубой). При приближении к Солнцу появились и другие особенности.

Ионный хвост всегда направлен от Солнца и всегда голубой. По приближении кометы к Солнцу, где-то в районе орбиты Марса, она разогревается ещё больше. При разогреве ядра кометы больше льда плавится и улетает с её поверхности, что создаёт мощный рассеянный поток частиц вокруг ядра. Этот участок известен как кома кометы, и состоит из смеси газа и пыли.

После появления комы она подвергается воздействию солнечного света. Давление света сдвигает частицы пыли из комы и в сторону от Солнца, что создаёт второй, жёлто-белый хвост: пылевой. И хотя голубой ионный хвост всегда направлен от Солнца, пылевой хвост искривляется, поскольку комета движется вокруг Солнца по эллиптической орбите.

Комета Макнота, фото 2006 года в Виктории, Австралия. Пылевой хвост белый и размытый (и искривлённый), а ионный хвост более бледный, узкий, прямой, и направлен в сторону от Солнца.

Ионный хвост узкий, поскольку все ионы определённого типа имеют один размер. Пылевой хвост широкий, поскольку частицы пыли различаются в размерах, из-за чего приобретают разную скорость. И, наконец, с кометы могут сорваться крупные частицы, породив поток обломков. Этот поток будет двигаться по той же эллиптической орбите, что и комета, но со временем распределится по её пути. Когда планета (например, Земля) проходит через поток обломков, он порождает метеоритный дождь. Да, Земля – не единственная сталкивающаяся с ними планета; даже Меркурий, не обладающий атмосферой, может испытать метеоритные дожди!

Двигаясь по орбите вокруг Солнца, кометы и астероиды могут немного крошиться, и их обломки могут со временем распределиться по пути следования кометы, приводя к метеоритным дождям, которые мы видим, когда Земля проходит через этот поток

Но кома – это не только пыль. Там есть ещё и газ, порождённый сублимированными составами, бывшими частью кометы. На ней находятся не просто льды и камни, но и более сложные молекулы, состоящие из фундаментальных строительных блоков: в основном, это водород, кислород, углерод и азот. Две молекулы, которые нас особенно интересуют, это цианид (CN) и двухатомный углерод (C₂).

Зелёный цвет комы кометы ISON подсветил наше небо в 2013. Зелёный цвет встречается нередко, и он сообщает нам о содержании газов и об ультрафиолете, падающем на комету при её приближении к Солнцу

Такой зеленовато-голубой цвет появляется потому, что при стимуляции газов ультрафиолетом, присутствующим в солнечном свете, их связанные электроны переходят на более высокие энергетические уровни: базовое правило атомных переходов. Но электроны не остаются в состоянии с более высокой энергией вечно; они падают обратно на нижние уровни. И некоторые из этих переходов порождают линию испускания, попадающую в ту часть электромагнитного спектра, к которой чувствительны глаза человека.

Электронные переходы в атоме водорода и длина волны получающихся фотонов демонстрируют эффекты связующей энергии и взаимосвязи между электроном и протоном в квантовой физике. У каждого атома и молекулы есть свой уникальный набор спектральных линий, а у возбуждённого атома электроны переходят на более низкие уровни энергии, что иногда приводит к испусканию видимого света.

Когда вы видите такой зелёный свет, это говорит о том, что вместе сошлось несколько вещей:

• в коме содержится большое количество молекул CN и C₂,
• комета активная (испускает газы) и тёплая (находится близко к Солнцу),
• высок потенциал её раскола или извержения.

В августе относительно недалеко от Земли, на расстоянии в 113 млн. км., находилась комета C/2017 S3 (PANSTARRS). Она светится зелёным, довольно яркая, и направляется к Солнцу. За её цвет её называют “невероятным Халком”.

Хотя комета Comet PanSTARRS C/2017 S3, известная как “Невероятный Халк”, уже в процессе распада, есть ещё шанс на финальный красочный взрыв

Но это свечение не является ни чем-то странным, ни необычным. Ближе всего к Земле она была 8 августа, а к Солнцу – 15 августа, и в такие моменты может произойти раскол ледяного ядра кометы. Если это происходит, то комета резко прибавляет в яркости.

Наблюдение кометы Лавджоя в телескоп 17 января 2015 года. Видно структуру в ионном газовом хвосте в виде полос и разрывов. Зелёный цвет комы невозможно спутать ни с чем – и это часто является признаком будущего красочного взрыва.

Все свойства данной кометы – ионный хвост, пылевой хвост, кома, ядро – типичны практически для всех комет, попадающих во внутреннюю Солнечную систему. Когда комета разогревается достаточно сильно, она порождает растянутое, богатое газом облако вокруг её ядра – кому. Если в коме содержатся углерод-азотные и углерод-углеродные связи, ультрафиолет Солнца возбудит их внутренние электроны, из-за чего они начнут испускать зелёный цвет, переходя на более низкий энергетический уровень. Когда вы видите такое свечение, знайте, что всегда есть шанс распада кометного ядра.

Источник

 5,532 total views,  2 views today