Ошибочную теорию прямолинейного движения комет разрабатывал другой великий астроном – Ян Гевелий – и усложнил ее до чрезвычайности. Эта теория была еще жива в конце XVII века, когда английский астроном Эдмунд Галлей пытался с ее помощью объяснить движение кометы 1680 года.
Галлей не преуспел в задуманном: траектория кометы ни в какую не желала укладываться в предписанные ей Кеплером рамки. В 1884 году измученный бесплодными поисками «прямолинейного» решения Галлей обратился за консультацией к сэру Исааку Ньютону – и очень хорошо сделал. Во-первых, Ньютон подсказал Галлею траекторию кометы – она оказалась весьма сильно вытянутым эллипсом, близким уже к параболе. Во-вторых, Галлей убедил Ньютона упорядочить его расчеты и опубликовать теорию всемирного тяготения, которую замкнутый и неторопливый Ньютон, может быть, и не опубликовал бы никогда без воздействия со стороны более экспансивного коллеги.
С этого времени появилась возможность точно рассчитывать кометные орбиты. Этим активно занимался сам Галлей, издавший в 1704 году книгу «Обзор кометной астрономии», где был помещен первый каталог элементов орбит 24 комет, наблюдавшихся с 1337 по 1698 год. В этой книге он отметил удивительный факт: элементы орбит трех комет (1531, 1607 и 1682 годов) оказались весьма близки. Галлей предположил, что речь идет об одной и той же комете, наблюдавшейся в трех возвращениях к Солнцу. Правда, не совсем совпадал период обращения: 76 лет и 2 месяца в первом случае и 74 года 10,5 месяца во втором. Галлей совершенно правильно объяснил эту нестыковку влиянием тяготения больших планет и предсказал появление той же кометы в 1758 году.
И комета действительно появилась в самом конце 1758 года. Теперь это самая знаменитая комета, заслуженно названная кометой Галлея (рис. 80). Обычно комета получает имя первооткрывателя (или первооткрывателей, если таковых несколько), но порой бывают исключения. Например, «утерянная», долго не наблюдавшаяся комета, вновь обнаруженная совсем не там, где ей полагалось быть, другим наблюдателем, может получить двойное имя. Случай с Галлеем в сущности того же рода: Галлей заведомо не был первооткрывателем «своей» кометы, наблюдавшейся людьми еще до нашей эры, и тем не менее комета получила его имя, на которое уже никто не дерзнул посягнуть. Предсказать возвращение кометы и ее примерный путь по небу – о, это было очень много для начала XVIII века!
Рис. 80. Комета Галлея в 1910 году
С тех пор комета Галлея исправно возвращалась к Солнцу в 1835, 1910 и 1986 годах. К великому сожалению, предыдущее ее возвращение к Солнцу оказалось крайне неудачным: во время прохождения кометой перигелия Земля находилась по другую сторону от Солнца, так что роскошного зрелища не получилось. В феврале-марте 1986 года комета была видна низко над горизонтом, она уже удалялась от Солнца и имела шестую звездную величину, то есть была практически недоступна невооруженному глазу. Следующего ее появления следует ожидать в 2061 году. В данный момент комета Галлея продолжает удаляться от Солнца, уже пересекла орбиту Нептуна и пройдет афелий в 2023 году. Согласно второму закону Кеплера, скорость этой кометы в афелии очень низка: около 500 м/с. Ясно, что кометы с очень вытянутыми орбитами непропорционально большую часть времени «отдыхают» вдали от Солнца, бредя по орбите еле-еле, а к нам являются ненадолго, пролетая мимо нас обидно быстро, зато порой в очень пышном виде.
Галлей пытался доказать тождественность еще некоторых наблюдавшихся в историческое время комет и вроде бы даже доказал, но более детальные расчеты выявили ошибочность его вычислений. Однако главное было сделано: появилось доказательство того, что кометы – если не все, то многие – являются такими же телами Солнечной системы, как и планеты.
Разница заключалась главным образом в том, что орбиты большинства комет сильно, порой даже очень сильно вытянуты и не склонны концентрироваться к плоскости эклиптики. Углы наклона орбит многих комет очень велики. Некоторые кометы, и среди них комета Галлея, вообще обращаются вокруг Солнца в другую сторону, нежели планеты.
Существуют периодические и непериодические кометы. Первые либо наблюдались в двух и более появлениях, либо вычисленный эксцентриситет их орбит не дотягивает до единицы и можно вычислить, хотя бы приблизительно, период их обращения вокруг Солнца. Известны кометы с периодами обращения в десятки и сотни тысяч лет. Иногда даже миллионы. Например, комета Делевана имеет афелий, удаленный на 170 тыс. а.е., и период ее должен быть около 24 млн лет.
Периодические кометы уже давно начали классифицировать. Было замечено, что они образуют как бы несколько семейств. Самые короткопериодические кометы с периодами от 3,3 до 10,5 года (в среднем 6 лет) относятся к семейству Юпитера, вблизи орбиты которого лежат афелии орбит этих комет. Это самое многочисленное семейство, причем эти кометы имеют прямое движение, а наклон их орбит к эклиптике невелик. Похоже, Юпитер «терпит» возле себя только такие кометы.
Кометы с периодами обращения от 10,99 ДО 17,93 года (в среднем 13 лет) относятся к семейству Сатурна, и среди них уже есть «уродцы», движущиеся в обратном направлении (комета Перрайна). Кометы с периодами, тяготеющими к 33 годам, принадлежат семейству Урана, а к 75 годам – Нептуна. Таким образом, комета Галлея с ее 75-76-летним периодом является типичным представителем комет семейства Нептуна – типичным во всем, если не считать ее большой яркости, вызванной близостью кометы к Солнцу в перигелии. Что до обратного движения по орбите, то среди комет семейств Урана и Нептуна это уже не редкость.
Вообще чем более удален от нас афелий кометы и чем больше ее период обращения, тем менее можно ожидать, что ее движение будет обязательно прямым и с малым углом наклона орбиты к эклиптике. Возникает ощущение, что очень долгопериодические кометы приходят к нам из некоего удаленного от Солнца облака, более или менее сферического.
И это действительно так. Облако Оорта содержит, по-видимому, многие миллиарды преимущественно ледяных тел небольших (по космическим меркам) размеров, каждое из которых потенциально может стать ядром кометы. Вполне вероятно, что облако Оорта представляет собой лишь внешнее протяженное гало, которое окружает намного более богатое «хранилище» комет (банк Хиллса) с внешними границами порядка 20 тыс. а.е. и триллионами кометных ядер в запасе. Правда, в отличие от тел облака Оорта с их крайне вытянутыми, почти параболическими орбитами, тела банка Хиллса не имеют привычки врываться во внутренние области Солнечной системы без какого-либо вмешательства со стороны. Таким вмешательством может быть, например, притяжение близко пролетевшей звезды – но и тогда тела банка Хиллса пополняют сначала облако Оорта, а уж затем устремляются к Солнцу. Впрочем, наличие банка Хиллса пока лишь предполагается. Важно то, что кометных ядер на дальней периферии Солнечной системы очень-очень много, хотя их суммарная масса невелика. Иоганн Кеплер однажды сказал: «Комет в Солнечной системе столько же, сколько рыб в океане», – и вряд ли сильно преувеличил. Выше мы договорились считать границами Солнечной системы те весьма отдаленные области, где притяжение соседних звезд начинает преобладать над притяжением Солнца. С этим уточнением высказывание Кеплера кажется вполне обоснованным.
Первое – и предельно ложное – представление о хвостатых светилах человек часто получает еще в детстве из книги Туве Янссон «Муми-тролль и комета». Там комета – раскаленное космическое тело. Не отстал и Жюль Верн, поместивший героев романа «Гектор Сервадак» на поверхность кометы и даже заставивший их отапливать жилища ручейками лавы из раскаленного кометного ядра. Что ж, старые представления о кометах были именно такими…
Но откуда кометы берутся? Советский астроном С.К. Всехсвятский стоял на той довольно древней точке зрения, что кометы являются выбросами с больших планет. Позднее возникли представления о том, что ядра комет – все-таки по преимуществу ледяные тела, но образовались они во внутренних областях Солнечной системы, а в облако Оорта были выброшены гравитацией Юпитера и Сатурна. Этих воззрений до сих пор придерживаются некоторые астрономы. По скромному и совершенно не авторитетному мнению автора этой книжки логичнее считать, что ледяные тела – прародительницы комет – сформировались все же на больших удалениях от Солнца из остатков вещества, не пошедшего на формирование Солнца и планет.
Так или иначе, теперь достоверно известно, что ядро кометы – это просто большая грязная ледышка, довольно рыхлая, похожая на покрытый грязной коркой весенний сугроб. В позапрошлом и отчасти прошлом веке многими учеными допускалось, что ядро кометы может представлять собой не одно, а несколько тел, связанных взаимной гравитацией. Мы знаем теперь, что это не так.