История популярной модели кометного ядра из льдов

Концепция Уиппла с нашими комментариями. Вопрос о приоритетах. Научной концепцией мы будем называть совокупность взаимосвязанных гипотез, придерживаясь мнения, что термин "теория" имеет другой смысл.

В 1950 г. Ф. Л. Уиппл (США) предложил новую в то время модель кометного ядра, которую 30 лет спустя он формулировал так: "Комета представляет собой ком грязного снега в космосе. При сублимации льда под действием солнечного излучения с кометы уносится пыль, и мы наблюдаем свечение газов в коме, ионов - в хвосте, а также рассеяние солнечного света пылью".

Мы давно привыкли к такому разъяснению и начали воспринимать его как определение кометы. Между тем следовало бы обратить внимание, что это тот самый случай, когда перед нами на самом деле вовсе не определение кометы, а формулировка научной концепции с малозаметными, но присутствующими в ней гипотезами. Может быть, они соответствуют реальной действительности, тем не менее, было бы преждевременным считать их проверенными. Кометы еще могут преподнести нам сюрпризы - так считает сам Ф. Л. Уиппл (см. эпиграф к брошюре).

Излагая мнение Уиппла, мы не будем пересказывать его из книг, статей и докладов других авторов. Обратимся непосредственно к первоисточникам. Тогда выявляются подробности, поразительно новые даже для некоторых астрономов, и мы обнаруживаем, что подлинная информация о том вкладе, который внес в кометную астрономию Ф. Л. Уиппл, отличается от той информации, которая стала давно привычной для молодого поколения.

Имеется превосходная аналогия. Может быть, некоторые читатели старшего поколения помнят детскую игру в "испорченный телефон"? (Телефон для этой игры не требовался - это было в далекие военные годы, когда телефонов в нашей стране было слишком мало, а детскими игрушками были гильзы от патронов и фантики от довоенных конфет. Но посмеяться от всей души дети любили и тогда тоже, на радость озабоченным взрослым.) Игра незамысловатая: короткое сообщение пересказывается от одного к другому по круговой цепочке шепотом на ушко, по возможности, в других словах. Наконец, завершив полный круг, сообщение проходит через каждого участника игры повторно, часто вызывая смех накопившимися искажениями по сравнению с первоначальным сообщением.

В научной статье, опубликованной в марте 1950 г. в "Астрофизикл Джорнэл" (т. 111, № 2), Ф. Уиппл изложил основы своей научной концепции с необходимыми отсылками к работам своих предшественников, которые в дальнейшем более не упоминались. Такое вполне естественное желание не повторять дважды некоторые подробности, сказанные один раз, мало-помалу привело к искажению исторической правды в пересказах этой работы на основе других пересказов.

Мы считаем важным обратить внимание читателя на то, что важнейшим элементом основополагающей работы Ф. Л. Уиппла является количественное решение одной вспомогательной задачи. Ф. Уиппл выполнил количественную разработку гипотезы, сущность которой прекрасно объяснил в своей книге Н. Колдер. Под действием нагрева кометного ядра солнечными лучами возникает струя пара, выбрасываемая в направлении, слегка смещенном от направления на Солнце. Подобно вспомогательным двигателям космического корабля, этот пар создает для кометы тягу в противоположном направлении. Эта тяга может действовать либо как тормоз, либо как ускоритель, в зависимости от того, на какой части солнечной стороны ядра преобладает "выкипание": на передней, или на задней по отношению к движению кометы. Это зависит от осевого вращения ядра. Из наблюдаемого реактивного эффекта можно вычислить долю массы, которую теряет комета за одно прохождение через перигелий.

Решение этой задачи, которое опубликовал Уиппл в 1950 г., во всех главных подробностях аналогично опубликованному в 1948 г. в статье советского астронома А. Д. Дубяго ("Астрономический журнал", т. 25,. вып. 6)^*.

^* (Ф. Л. Уиппл упомянул эту статью, кратко изложил ее содержание и добавил, что он обратил на нее внимание при завершении своей работы. Таким образом он заявил, что его исследование было выполнено независимо. Тем не менее нам не следовало бы забывать о приоритетной работе нашего соотечественника, которая была выполнена на профессиональном уровне самых высоких образцов своего времени.)

Александр Дмитриевич Дубяго (1903-1959) нашел в старой научной литературе "хорошо забытую" к тому времени идею Ф. В. Бесселя о реактивном действии выбросов вещества из комет. Со ссылками на первые публикации такой идеи в "Астрономише Нахрихтен" за 1836 г. А. Д. Дубяго выполнил количественную разработку этой гипотезы для объяснения наблюдаемых негравитационных эффектов в движении пяти короткопериодических комет: Энке, Биелы, Брукса, Виннеке и Вольба 1. Вычислив относительную потерю кометной массы за одно прохождение кометы через перигелий, он пришел к выводу о непригодности распространенных в то время представлений о десорбционном физическом механизме кометной активности для объяснения наблюдаемых эффектов на основе гипотезы о собственной реактивной силе кометы.

Тем не менее принцип объяснения, предложенный Бесселем, оставался весьма привлекательным. Других гипотез попросту не было. Однако потребовалось найти другую причину возникновения реактивных сил, что и сделал через два года Ф. Л. Уиппл, предложив использовать идею о легко испаряющихся льдах в кометном ядре. Но и эта идея тоже была известна раньше; Уиппл указал ее авторов, хотя не всех, а только западных, упустив из виду работы советских ученых. Ф. Л. Уиппл сослался на статьи американского астронома Н. Бобровникова (в журнале "Ревю Модерн Физике", 1948, т. 14, с. 164) и бельгийца П. Свингса ("Анналес Д'Астрофизик", 1948, т. 11, с. 124), где были выведены возможные "родительские" молекулы: двуокись углерода, водяной пар и аммиак, обломками которых могут быть наблюдаемые в кометных спектрах радикалы СО, ОН и NH.

Со ссылкой на мнение П. Свингса Ф. Уиппл пишет о том, что указанные "родительские" вещества могли бы существовать в твердом состоянии внутри кометных ядер. Далее Ф. Уиппл замечает, что наблюдаемые в кометах группы СН и СН2 можно связать с такими родительскими молекулами, как СН4 (метан). Заметим, что эта подробность - вместе со всеми предыдущими - содержится в статьях С. К. Всехсвятского ("Астрономический журнал", 1947, т. 25, вып. 4) и Б. Ю. Левина ("Природа", 1949, вып. 10).

В чем же тогда выражается собственный вклад самого Уиппла?

Главная заслуга Ф. Л. Уиппла состоит в том, что он объединил две гипотезы: гипотезу Ф. В. Бесселя (по следам детальных разработок А. Д. Дубяго) и гипотезу Н. Бобровникова - П. Свингса, дополнив ее предположением о высоком относительном содержании указанных ими льдов. В итоге такого синтеза получилась новая, плодотворная концепция, которую Уиппл использовал как основу для более или менее успешного объяснения наблюдаемых свойств многих комет.

Быстрый рост моды на уиппловскую модель кометного ядра привел к выплескиванию в реку забвения всех других идей без разбору вместе с аргументами, на которых они были основаны. Чтобы показать читателю истоки других гипотез, напомним, какие модели кометного ядра обсуждались специалистами в 40-х годах ХХ в.

Их было несколько, и в их основе лежали наблюдения комет, наблюдения метеорных "дождей", связанных с потоками пыли вдоль кометных орбит, а также лабораторные исследования упавших на Землю метеоритов (хотя многие крупные метеориты или по крайней мере некоторые из них едва ли являются родственниками комет). На базе таких данных сформировалось мнение о каменистом составе кометных ядер, о сорбированных в них газах и о десорбции газов при нагревании ядра излучением Солнца.

Б. А. Воронцов-Вельяминов в 1946 г. попытался объяснить высокую интенсивность десорбции газов из комет при помощи предположения о том, что десорбирующая поверхность кометных ядер в сотни раз больше, чем их отражающая поверхность. Отвергая широко известную (но недостаточно отчетливую во многих подробностях) идею о модели кометного ядра как о компактном рое мелкой пыли, Б. А. Воронцов-Вельяминов остановился на другой модели ядра, которая представляет собой скопление огромного количества 150-метровых глыб.

Эта гипотеза подверглась предварительному анализу в работах А. Д. Дубяго, где было отмечено, что заключение о размерах отдельных тел в рассмотренной модели покоится на довольно шатких основаниях, но были изложены дополнительные аргументы в пользу возможности множественной структуры кометных ядер. А. Д. Дубяго искал физический механизм выбрасывания каменистой пыли из комет в метеорные потоки. Он говорил о медленных соударениях массивных глыб в множественном ядре, но полагал (без детального рассмотрения), что это не приведет к заметным разрушениям.

Через четверть века после кончины А. Д. Дубяго эти идеи были возрождены на основе новых данных, когда появилась гипотеза о происхождении и эволюции двойных и множественных кометных ядер. Новые попытки развивать такие идеи начали давать обильный "урожай" в виде простого и ясного истолкования многих загадочных явлений.

Прозорливые идеи А. Д. Дубяго были проигнорированы не только на Западе (где во времена маккартизма лишь отчаянные люди могли позволить себе положительное упоминание о работах советских ученых), но даже в родном отечестве. Статьи А. Д. Дубяго "молчат" на полках научных библиотек, тогда как работы, опубликованные в США, громко обсуждаются на международных симпозиумах и наперебой пересказываются в многотиражной прессе, отражаясь и в советской прессе тоже, когда она освещает зарубежные новости.

Но вернемся к изложению и обсуждению главных подробностей модели Уиппла. Определяя потери массы комет за один орбитальный период, Ф. Л. Уиппл использовал гипотезу о почти сферической форме "сметного ядра. Он имел в виду кометное ядро, состоящее из одного тела, хотя в описаниях модели ядра это предположение присутствует только в неявном виде как само собой разумеющееся. Такое предположение выявляется из формул, использованных Ф. Л. Уипплом при вычислениях радиуса кометы Энке. Обсуждая вопрос о плотности кометного вещества и количестве тепловой энергии, затрачиваемой на превращение льдов в пар, Ф. Л. Уиппл принимает для этих величин значения 1,0 г/см³ и 450 кал/г.

Ф. Л. Уиппл полагает, что примесь метеорных материалов должна составлять приблизительно 7з массы кометного ядра или менее. Остальные 2/3 массы должны быть главным образом замороженными гидридами углерода, азота и кислорода. Он постарался все сделать так, чтобы ожидаемая реакция его кометной модели на солнечное облучение не противоречила бы данным Н. Бобровникова (США), который нашел, что в спектрах определенных комет линии натрия становятся чрезвычайно сильными, как только равновесная температура поверхности ядра достигает 0°С. Интенсивное же образование паров натрия из твердого вещества при столь низкой температуре Ф. Л. Уиппл объясняет тем, что атомы натрия и молекулы его соединений находятся во льдах кометного ядра. Тогда сублимация метаноаммиачных и углекислотных льдов плюс диссоциация освобождающихся молекул может привести к появлению парообразного натрия, дающего в спектре "ометы дублет линий 589-589,6 нм.

Задолго до того как в спектрах комет были обнаружены спектральные полосы водяного пара, аммиака и метана, Ф. Л. Уиппл отметил, что даже отсутствие их наблюдаемых признаков не может накладывать предел на высокое относительное содержание этих химических соединений в кометных ядрах, потому что эти газы - плохие излучатели в фотографической, в визуальной и даже в далекой красной областях спектра. Что же касается относительного содержания в кометах таких элементов, как водород, углерод, азот и кислород, Ф. Л. Уиппл произвольно полагает, что оно соответствует составу того вещества, из которого произошли планеты-гиганты.

По вопросу о количестве каменистых материалов Ф. Л. Уиппл упоминает мнение Гаррисона Брауна, который в беседах с Ф. Л. Уипплом настаивал, что в ядрах комет содержится 0,21 метеорного материала, а не 1/3 В дальнейшем Ф. Л. Уиппл вместе со своими последователями пытался совершенствовать свою модель кометного ядра и по химическому составу, и по внутреннему строению. Она приобрела вид "слоеного пирога" из грязного снега с каменистой пылью и с минеральной коркой, а затем с дополнительными особенностями.

Нет сомнения в справедливости утверждения о том, что концепция Ф. Л. Уиппла является хорошо разработанной к настоящему времени. Ее уточняли, расширяли и надстраивали сотни людей в течение десятков лет. Но нам не следовало бы смешивать физико-математическую разработанность с логическим обоснованием концепции. Внимательно пересматривая опорные предпосылки уиппловской модели кометного ядра и построенные на них выводы, давайте еще раз проверим надежность и единственность решения, не упуская из виду также свойства реальных комет.

1. Тезис о присутствии льдов летучих веществ в кометном ядре помог Уипплу свести концы с концами в количественной разработке гипотезы о реактивном действии выбросов из кометы на основе предположения о том, что механизм выбросов является сублимационным. Прокомментируем этот момент. Сублимационный механизм помогает объяснить наблюдаемое поведение многих комет. Но сейчас трудно согласиться, что этого достаточно для понимания тех комет, которые показывают особые проявления активности (см. предыдущий раздел). Заметим, что к числу таких комет принадлежит и сама комета Энке. В частности, недостаточно ясным в рамках модели Уиппла остается непредсказуемо скачкообразный характер негравитационных изменений орбиты комет Энке и др. Впрочем, сумма информации в 1950 г. позволяла допустить, что Ф. Л. Уиппл прав.

2. После широкого распространения модели Уиппла в астрономии надолго возобладали представления об одиночной структуре кометного ядра. Однако внимательный подход показывает, что тезис об одиночной структуре ядра не является обязательным следствием из тех данных, из которых он был получен. Давайте рассмотрим комету с ядром, представляющим собой двойную или планетарную систему тел (такие системы описаны в следующей главе). Как повлияет на гелиоцентрическую кометную орбиту реактивная сила, действующая только на одно главное тело в такой системе?

Можно показать, что массивный реактивный фрагмент не ускользнет от своих спутников, хотя их кометоцентрические орбиты могут слегка измениться. Допустим, что в реактивном фрагменте сосредоточена значительная часть массы ядра. Тогда орбита составного ядра подвергнется приблизительно таким же изменениям, как орбита одиночного "снежного кома". Таким образом, предположение об одиночной структуре ядра кометы Энке оказывается логически несостоятельным. Следовательно, нет уверенности, что Ф. Л. Уиппл был прав в своем предположении об одиночной структуре ядра далее в отношении тех комет, которые послужили для него образцами.

После того как модель Уиппла приобрела большую популярность, эта маленькая ошибка стала выполнять роль большого шлагбаума, который долго преграждал путь к исследованиям двойного ядра, т. е. в одном из перспективных направлений. Только после 1980 г. за этот ложный шлагбаум попытались заглядывать отдельные "чрезмерно самостоятельные" исследователи сразу в нескольких странах. Среди таких специалистов, рискнувших пойти против общепринятых мнений, одним из первых был... сам Ф. Л. Уиппл.

Но это было ненадолго: в 1982-1983 гг. Ф. Л. Уиппл не стал спорить с ультрапризерженцами традиционной концепции, ведь они успели построить на ней собственный успех, притом весьма солидный и спокойный (как в США, так и за их пределами).

О причинах и последствиях быстрого успеха, широкой популярности и долгой жизни концепции о "снежной глыбе". Быстрый успех модели Уиппла едва ли был случайным, так же как ее огромная и долгая популярность, которая не убывает и поныне. Ф. Л. Уиппл, безусловно, выдающийся ученый и активно владеет методами как небесной механики, так и астрофизики, что редко сочетается в современных ученых. Но это не всегда приводит к признанию ваших идей в науке, даже если они этого заслуживают. Победоносному продвижению модели Уиппла способствовали по меньшей мере три благоприятных обстоятельства.

Во-первых, в науке о кометах назревала потребность в замене концепции с учетом новых данных и новых идей. Во-вторых, историческая обстановка в первые годы после второй мировой войны вынуждала США находить любой повод, чтобы рекламировать американские достижения во всех областях прогресса (в стремлении лидировать в соревновании с Западной Европой, а главное, заглушить любую информацию о достижениях СССР). Вопросы национального престижа возведены в США в ранг государственной политики.

Конечно, это должно быть предметом гордости граждан такой страны, которая заботится об этом. "Наша мечта - всегда быть первыми, чего бы нам это ни стоило", - ответил американский гражданин корреспонденту советского телевидения на вопрос о его личных целях, стремлениях и желаниях. Обеспечив широкую известность гипотезе Уиппла и внедрив ее для использования в дальнейших разработках, американская наука надолго закрепила свой престиж в кометной астрономии, едва не потеряв его после появления работ нидерландского астронома Я. Оорта и работ выдающихся советских астрономов (1942-1949).

Естественным продолжением концепции одиночного ледяного ядра была необходимость переместить главный акцент в исследованиях комет на поиски все новых и новых вариантов "родительских молекул", а среди них можно поискать вещества с какими угодно свойствами, чтобы возложить на них ответственность за все наблюдаемые особенности удивительного поведения разных комет. В решении такой задачи возможен не только научный поиск, этим объясняется приток самых разных "акционеров", пожелавших вложить свой "научный капитал" в модель Уиппла ради получения "прибыли", которая была гарантирована вне зависимости от успехов предприятия. Среди них были влиятельные люди. Концепция очень быстро получила эффективную поддержку, и ее стали называть теорией.

В разработках приняли участие кометчики из многих стран как в индивидуальном порядке, так и со своими коллективами. На этом новом месторождении идей требовалось найти химический состав загадочного кометного вещества, т. е. нечто такое, подлинность которого никто не мог опознать. Время от времени тот или иной искатель объявлял, что ответ найден. Ответы были в разных вариантах, среди которых имеются восхитительно остроумные (хотя слишком умозрительные).

Кроме космической "взрывчатки", непонятные формы поведения неизвестного вещества в кометных ядрах можно было приписать какому-то загадочному воздействию солнечных корпускулярных потоков, когда они ("украдкой от нас") достигают комет. Когда в задаче много величин неизвестных, можно получить множество различных решений. Не удивительно, что после многих лет работы специалистов над этой задачей расплодились многочисленные гипотезы и по главному вопросу, и по разработке различных следствий из него. Как правило, авторы не могли вывести из своих гипотез проверяемые следствия, которые позволяли бы целенаправленно искать факты в пользу соответствия между гипотезой и реальной природой.

Кроме успешных поисков разгадки кометного вещества и выявления корреляции между выбросами пыли из комет и солнечной активностью, искатели были заняты проведением работ по усовершенствованию уиппловской модели кометного ядра. В научных статьях были предложены различные варианты снежного кома. Послушаем, что пишет по поводу таких разработок англичанин Н. Колдер, который с иронией восклицает: "еретические взгляды на кометы пока еще никак не караются", но (на всякий случай!) все-таки напоминает нам, что "люди убивали друг друга во имя религиозных идей, подкрепленных фактами даже меньше, чем теории о кометах".

Открываем русский перевод книги Н. Колдера "Комета надвигается" на стр. 115-117: "Кометология была плодотворным полем для научного воображения. Рецептов изготовления кометных снежков сейчас столько, что их с избытком хватило бы обеспечить кафе-мороженое полным меню. В этом деле нельзя обойтись без водяного льда и каменной пыли, сдобренных соединениями углерода, азота и т. д. Ну а потом воображение кондитера уже ничем не стеснено. Он может ограничиться сплошной смесью льда и пыли или упрятать туда большой камень. Он волен нашпиговать свою смесь мелкими камнями, точно торт - цукатами и орехами. Затем ему, возможно, захочется украсить свой снежный шар снаружи выступами, трещинами и кратерами, а под поверхностью устроить потайные карманы, заполненные газом или летучими веществами".

Впрочем, Н. Колдер не намерен опровергать все то, над чем он шутит, а только хотел бы напомнить, что "как бы ни выглядела гипотеза - забавно или убедительно, - отнестись к ней серьезно можно лишь в том случае, если она выдержала суровое испытание наблюдением и опытом". Он напоминает также, что "кое-какие в прошлом уважаемые, а ныне покойные теории были не менее тщательно разработаны и столь же много обещали".

Заметим, что процветание и даже господство концепций, не соответствующих реальной действительности, приключались не только в астрономии, но и в других областях науки, причем не только в тех, где предметом исследования были объекты, удаленные от нас в пространстве и во времени.

Уму непостижимо, каким хаосом гипотез загроможден тот путь, которым слишком долго шли через историю кометной астрономии исследователи, признающие только модель одиночного кометного ядра. Недостаточно было бы сказать, что эта гипотетическая модель приобрела широкую популярность. Мало-помалу она вошла в учебники астрономии, после чего стала предметом слепой веры для многих последователей Ф. Л. Уиппла, а затем превратилась в догму для их студентов и аспирантов, которые теперь сами стали преподавателями.

В заключение этого раздела необходимо отметить следующее. Чтобы не оказаться неправильно понятым читателями, автор этих строк хотел бы подчеркнуть, что не намерен призывать к отбрасыванию главных идей Ф. Л. Уиппла. Новая точка зрения состоит в том, что одиночное ядро не является универсальной моделью кометного ядра, хотя, может быть, представляет собой весьма типичный частный случай. Путь к пониманию различия и сходства всех известных типов кометного населения был намечен при составлении общей схемы происхождения комет, которая рассмотрена в последующих разделах. Следует признать, что детальная разработка модели одиночного ледяного ядра принесла самую весомую пользу на определенном этапе развития науки о кометах.

Однако мы полагаем, что ни одна научная концепция не должна претендовать на более широкие позиции, чем те, где она находится в согласии с реальной природой.

Могут ли существовать кометы с двойным или множественным ядром?

Современный критерий противоприливной устойчивости системы спутников. Многие искренне заблуждаются, сомневаясь в самой возможности существования комет с двойным или множественным ядром. Вопрос о спутниках "сметного ядра обсуждался в научной литературе с применением разных критериев противоприливной устойчивости, и ответ был получен положительный (А. Д. Дубяго, 1948; Т. Ван Фландерн, 1980). Скептики же сомневаются в стабильности таких систем именно в аспекте небесномеханическом, потому что требуется перейти к весьма непривычному диапазону массы гравитирующего центра.

В кометном ядре гравитирующим центром является "космический айсберг", "ли скала размером порядка нескольких километров. Самый строгий физический подход показывает, что в пространстве возле такого сравнительно малого гравитирующего центра сохраняют свою "юридическую силу" те же самые законы небесной механики, которые проявляют себя я в системе спутников большой планеты. Разумеется, речь идет об "айсберге", или скале в условиях открытого космоса, где собственная гравитация такого физического тела не имеет конкуренции по крайней мере возле его поверхности.

Развеять оставшиеся сомнения можно путем простого доказательства, построенного на примере планетарной модели множественного кометного ядра. Опираясь на структурное сходство между такой моделью и системой спутников вокруг большой планеты, воспользуемся той теорией, которая издавна применялась в планетной астрономии. Приливная сила Солнца не может увести спутник от планеты, если орбита спутника расположена достаточно близко к планете, точнее говоря, в пределах области, которую называют сферой Хилла.

Радиус сферы Хилла очень велик по сравнению с радиусом самой планеты, хотя он мал относительно расстояния планеты до Солнца. Для приближенных количественных оценок пригодна упрощенная формула r_н≈ qM^1/3_pl(3Mc)^-1/3, где q - минимальное расстояние планеты от Солнца, М_pl и Мс - масса планеты и Солнца соответственно. Обратимся к реальным небесным объектам. Система спутников Юпитера простирается приблизительно до половины радиуса сферы Хилла. Чтобы не спорить со скептиками, мы предлагаем им использовать коэффициент 0,5 в оценках радиуса "сферы надежности".

Давайте проследим, как будет уменьшаться сфера Хилла в задаче о замене системы Юпитера с его спутниками теоретической моделью этой системы при постепенном уменьшении радиуса планеты и спутниковых орбит до масштаба 1:10000 (что соответствует уменьшению массы Юпитера до массы кометного ядра). Сохраним неизменными следующие величины: среднюю плотность планеты, расстояние планеты от Солнца и размеры самого Солнца. Можно доказать, что уменьшение планетарной модели не приведет к какому-либо изменению стабильности спутников в ней. Другими словами, все спутники сохранят устойчивость своего планетоцентрического орбитирования по отношению к приливному воздействию Солнца, т. е. небесное тело размером с кометное ядро может удерживать своей гравитацией систему спутников, так же как планета.

Произвольно выбирая численное значение плотности вещества (например, такое, как у льда Н₂О), можно сравнить размеры главного тела в комете с размерами сферы Хилла вокруг него, даже не располагая какой-либо информацией о подлинных размерах главного тела исследуемой кометы. Попытка выполнить такие количественные оценки, например, для кометы Понса-Брукса (1954 VII) привела к следующим результатам: в перигелии на расстоянии 0,77 а. е. от Солнца радиус сферы Хилла вокруг главного тела кометы составлял приблизительно 65 диаметров ледяного шара, масса которого равна массе ядра. Заметим, что способность кометы удержать спутники, конечно, не означает наличие спутников у нее.

Мы говорили о противоприливной устойчивости системы спутников в планетарной модели множественного кометного ядра. Теперь перейдем к вопросу о стабильности двойного кометного ядра. Заменяя один из малых спутников главного тела кометы более крупным (телом приблизительно таких же размеров, как главное тело), мы тем самым усиливаем гравитационную связь между двумя, телами. Из этого следует вывод, что максимально возможная ширина пары в системе двух одинаковых: тел не меньше, чем радиус сферы Хилла вокруг каждого из них.

"Лед тронулся!" (пробуждение от 30-летнего гипноза). После того как космонавтика потребовала от астрономов отделить надежную информацию о кометах от сомнительной (в годы подготовки проектов полета к комете Галлея), оказалось, что даже сам Ф. Л. Уиппл не отвергает возможность двойной структуры ядра некоторых комет, например кометы Холмса. В 1982 г. Ф. Л. Уиппл обратил внимание на периодичность вспышек блеска у трех комет. Величина периода не укладывалась в гипотезу о воздействии корпускулярного излучения Солнца. Ф. Л. Уиппл истолковал эти вспышки как внешние проявления "царапающих" соударений спутника кометы с главным телом кометного ядра.

Одновременно и независимо такая же идея была выдвинута и разрабатывалась в Институте космических исследований АН СССР на примере пяти комет с признаками периодичности вспышек блеска на коротких интервалах эволюции ядра. Американские и советские работы в значительной мере дополняют друг друга, хотя исходные предпосылки и полученные выводы не совсем одинаковы.

Таким образом, справедливость скептического отношения к вопросу о реальном существовании двойных кометных ядер была поставлена под сомнение одним из основоположников такого скептического отношения. Тем не менее Ф. Л. Уиппл до сего времени продолжает поддерживать усилия своих коллег, затративших многие годы на усовершенствование той модели одиночного кометного ядра, которая широко популяризировалась в течение более чем 30 лет в неразрывной связи с его именем.

Выполненные усовершенствования и по своему назначению, и по своей логической конструкции похожи на уличные баррикады для защиты монополии тезиса об одиночной структуре ледяного ядра. Ф. Л. Уиппл верит в причинную связь между вспышками блеска комет и множественной структурой ядра не более чем в нескольких исключительных случаях, оставляя в неприкосновенности полтора десятка различных гипотез по этому вопросу, построенных на основе концепции одиночного ядра.

Другой точки зрения придерживается автор этой брошюры. Не исключена возможность, что ударный механизм причастен ко всем проявлениям дискретной активности комет и что многие кометы (по крайней мере, особо активные) обладают спутниками или недавно имели их.

Здесь уместно будет остановиться на гипотезе, выдвинутой американским астрономом Т. Ван Фландерном в 1981 г. и развитой автором этих строк.

Радиус сферы Хилла вокруг главного тела в множественном кометном ядре зависит от гелиоцентрического расстояния (см. формулу, приведенную в предыдущем подразделе). В соответствии с этой зависимостью границы "сферы надежности" пульсируют, сжимаясь при каждом всплеске приливной силы (когда комета пролетает через перигелий или возле большой планеты). Тогда некоторые спутники кометного ядра могут оказаться за пределами "сферы надежности". Такие спутники начнут набирать скорость относительно ядра под действием приливной силы от внешнего тела. Они могут выйти на траекторию необратимого ухода из кометы, прежде чем всплеск приливной силы прекратится, но могут не успеть. Это зависит от положения спутника на его кометоцентрической орбите в соответствующий промежуток времени.

Почему мы уделяем внимание вопросу о потере спутников из множественного кометного ядра?

Дело в том, что некоторые спутники у крупных комет могут иметь размеры, характерные для ядра небольших самостоятельных комет. Ряд из них, возможно, обладает главными свойствами уиппловской модели кометного ядра. Следовательно, приливный отрыв одного или нескольких спутников крупной кометы может наблюдаться как деление кометного ядра с образованием вторичных ядер. Кометная активность этих тел дает, по-видимому, значительный вклад в их наблюдаемый блеск (за счет флуоресценции выделяющихся газов), делая их более заметными. Разлет спутников кометы, по-видимому, легче заметить в телескоп, чем различить структурные элементы неразделившегося множественного ядра.

Как отличить комету с двойным или множественным ядром от комет с ядром одиночным. Наиболее убедительным признаком неодиночной структуры ядра некоторых комет можно было бы считать прямые оптические наблюдения группы фрагментов в ядре. Имеются ли такие факты наблюдений? Да, и о них упоминалось в этой брошюре (такие наблюдения имеются более чем для 40 комет). Но те, кто стоит за концепцию одиночного ядра, относятся к таким данным с осторожностью или попросту с недоверием, когда не удается истолковать свидетельства наблюдателей каким угодно другим способом, но только не тем, который требует отказа от привычных стереотипов.

Обратимся к теоретическим оценкам возможности увидеть в телескоп спутник кометы. Следует учитывать два обстоятельства: блеск спутника в звездных величинах и угловое расстояние его от главного тела кометы. Блеск слишком слаб, если спутник не обладает собственной кометной активностью, но допустим, что обладает. Оценки радиуса сферы гравитационного влияния кометы позволяют перейти к вычислениям угловых размеров двойного или множественного кометного ядра при наблюдениях с межпланетных расстояний. Из этих расчетов следует, что отдельные фрагменты в двойном или множественном кометном ядре являются оптически не разделимыми друг от друга в поле зрения наземных телескопов в большинстве случаев^*.

^* (Главным образом потому, что разрешающая способность наземных телескопов любого размера резко бывает лучше, чем 1", вследствие турбулентности воздуха в земной атмосфере.)

Более значительными угловыми размерами могут обладать двойные или множественные ядра комет с выдающимся численным значением массы, а также тех комет, которые случайно пролетают на расстоянии менее 1 млн. км от Земли. Таким образом, различить в телескоп детали кометного ядра возможно только в исключительных случаях, притом вблизи порога видимости, уровень которого зависит от спокойствия воздуха над обсерваторией во всех плотных слоях атмосферы в момент наблюдения.

Кроме прямых оптических наблюдений двойной или множественной структуры кометного ядра, возможно наблюдение таких особенностей в физическом поведении комет, которые могут быть внешними проявлениями такой структуры, более доступными для регистрации с наземных обсерваторий, чем тонкие подробности геометрии кометного ядра. Деление кометы в любых вариантах, вспышечная активность ядра с выбрасыванием пылевого или газопылевого облака, а также интенсивное образование комы вокруг ядра на гелиоцентрическом расстоянии, необычно большом для интенсивной сублимации летучих веществ, - все эти явления могут быть использованы для распознавания двойной или множественной структуры кометного ядра (как косвенные признаки нарушения стабильности в системе тел после слабого приливного воздействия на нее).