ГБНОУ СО «САМАРСКИЙ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР

ДЛЯ ОДАРЕННЫХ ДЕТЕЙ»

НАУЧНАЯ РАБОТА

Определение размеров кометы 103P – Hartley

Выполнил: ученица 9Б класса Бирюкова Ольга

 

Введение

В кометах обычно различают ядро, голову и хвост. Фотометристы обычно понимают под ядром центральное звёздообразное сгущение, иногда наблюдаемое в кометах. В физике комет обычно считают ядром кометы то твёрдое тело, которое является источником пылевых и газовых частиц, образующих видимые формы комет.

Голова кометы представляет собой видимую атмосферу кометы, окружающую ядро. Иногда голова является бесформенной туманной массой, иногда же имеет более или менее ясно выраженную структуру.

Хвост кометы образуется истечением, берущим начало в ядре или в голове и под влиянием отталкивающих сил Солнца более или менее резко поворачивающими в сторону, противоположную Солнцу. [1]

Комета была открыта американцем Малкольмом Хартли 15 марта 1986 года на базе обсерватории Сайдинг Спринг в Австралии, при помощи 124-сантиметрового телескопа Шмидта.

Осенью 2010 года на ночном небе Земли комета достигла звездной величины +5 — ее можно было увидеть невооруженным глазом.

Масса 103P – Hartley или Хартли-2 оценивается в 3.0 x 10¹¹ килограмм — около 300 миллионов тонн.

Рис. 1. Размеры ядра кометы

 

Хартли-2 принадлежит к короткопериодическим кометам — полный облет по траектории вокруг Солнца она делает за 6 лет и 5 месяцев. Однако он может меняться.

Хартли-2 относится к семейству Юпитера — группе комет, точка максимального удаления от Солнца у которых находится в пределах влияния Юпитера. Гравитационная хватка газового гиганта то забрасывает комету дальше орбиты, то, наоборот, притягивает — колебания составляют десятки миллионов километров! Вокруг собственной оси комета вращается за 18 часов. Интересно, что комета вращается сразу по двум осям — приблизительно по длине и ширине.

Хартли-2 состоит в основном из замерзшей воды с примесями углеводородов и «сухого льда» — твердой формы CO2, углекислого газа. Во время постепенного подхода кометы к перигелию, точке максимального сближения с Солнцем, они начинают активно испаряться. Из толщи ядра — твердой части кометы — вырываются джеты, потоки разогретых газов.

Пыль, мелкие камни да ионизированные газы — все они создают большое облако вокруг Хартли-2, именуемое комой. От нее также протягивается кометный хвост. Он всегда прячется от Солнца за ядром кометы — его сносит давление частиц света. Модель этого явления можно наблюдать, погрузив комок глины в быстрый поток воды. Как ни перемещай глину, следы от нее будут идти строго по течению — точно так же ведет себя хвост кометы.

Со времен открытия, Хартли-2 приближалась к Земле еще несколько раз. Самым продуктивным для исследований стал пролет мимо Земли в 2010 году — тогда комету взяли в прицел лучшие телескопы, и ее даже сумел сфотографировать космический зонд! [2]

 

Характеристики орбиты [3]
Афелий:	5, 87 а.е.
Перигелий:	1, 05 а.е.
Большая полуось:	3, 46 а.е.
Эксцентриситет орбиты:	0, 694
Период обращения:	6, 46 года
Наклонение орбиты:	13, 6°
Предыдущий перигелий:	17 мая 2004
Дата прохождения через перигелий:	28 октября 2010

                                                                                   

         

Рис. 2. 20 октября 2010 года комета пролетела на расстоянии 0,12 а. е. от Земли, всего за 8 дней до прохождения перигелия 28 октября 2010 года [4]

Рис. 3. Орбита кометы [5]

 

Таблица 1. Расстояния до кометы в дни наблюдений [6]

 

 Наблюдения

Наблюдения проводились на Гавайском телескопе Фолкеса.

Масштаб изображения: 1024 пикселей = 4’6.

 

Таблица 2. Даты наблюдений кометы

 

Результаты обработки наблюдений

Для определения изменения диаметра кометы были выбраны только изображения, полученные в фильтре R с экспозицией 5 сек. Их было получено наибольшее количество и составило 5 дней. А также обрабатывались 10 секундные изображения 2 крайних дат. Все измерения выполнены с помощью программы IRIS [7]

 

Рис. 4. Метод изофот для определения диаметра головы и хвоста кометы

 

Таблица 3. Размеры кометы, полученные в фильтре R, с экспозицией 5 сек

 

Таблица 4. Размеры кометы, полученные в фильтре R, с экспозицией 10 сек

 

В таблицах 3 и 4 приведены динамика изменения относительные размеров головы и хвоста кометы. К сожалению, невозможно оценить реальные размеры головы и хвоста кометы, так как в максимально чувствительном режиме программы IRIS выясняется, что размеры кометы превышают поле кадра. Таким образом, приведенные данные относятся к наиболее ярким частям кометы.

 

Таблица 5. Изменение размеров головы кометы в зависимости от расстояния [6]

 

Зная расстояние до кометы (Таблица 1) определим ее истинные размеры по формуле:

R = D sin p [8], или R = D · p / 206265, где

R – линейный диаметр в км;

D – расстояние до кометы;

p – угловой диаметр кометы в секундах дуги.

 

Таблица 5. Линейные размеры кометы

 

Таблица 6. Размеры кометы 29.10.2010

 

Из таблицы 6 видно, что наибольшие размеры кометы просматриваются в фильтре R.

 

Рис. 5. Изофоты кометы 29.10.2010 в фильтре В.

 

Рис. 6. Изофоты кометы 29.10.2010 в фильтре R

 

Рис. 7. Изофоты кометы 15.11.2010 в фильтре R

 

На рис. 2 и 3 хорошо видно, что голова кометы слегка деформирована, в то время как 15 ноября она принимает вполне правильную форму.

 

Таблица 7. Соотношение размеров головы кометы и хвоста

 

Заключение

Получены линейные размеры кометы. На 5-секундных изображениях максимальный диаметр головы кометы наблюдался 14.10.2009 и составил 17435 км, а длина хвоста 29.10.2009 прослеживалась до 31044 км. По 10-секундным снимкам 15.11.2010 диаметр головы был 28275 км, а протяжённость хвоста – 34256 км. Сравнивая эти данные с ранее изученными кометами 17P/Holmes, у которой диаметр составлял 2338676 км [9] и C/2006W3 Christensen имеющей протяжённость 973751 км [10] можно сделать вывод, что 103P – Hartley сравнительно небольшая по размерам комета.

103P – Hartley имеет наибольший диаметр в фильтре R, в то время как у C/2006W3 Christensen максимальный размер прослеживается в фильтре В, а у 17P/Holmes в фильтре V.

Исследуя изофоты кометы вблизи перигелия, замечено, что передняя часть головы  слегка деформирована, хотя по мере удаления её форма начинает принимать вполне правильный вид.

Отмечается также, что длина хвоста кометы до прохождения перигелия была значительно больше, чем после прохождения её вблизи Солнца.

 

Используемые источники

1. О. В. Добровольский. Нестационарные процессы в кометах и солнечная активность. 1961 г.
2. http://spacegid.com/kometa-103p-hartli-ili-hartli-2.html
3. http://mirznanii.com/a/315661/kometa-103pkhartli
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/103P/Хартли
5. http://www.csc.eps.harvard.edu/103P/index.html
6. Свободное программное обеспечение для получения карт неба https://www.ap-i.net/skychart/ru/start

7.      IRIS http://www.astrosurf.com/buil

8. Е. П. Левитан. Астрономия. Учебник для 11 класса. 1998 г.
9. http://tutchin.narod.ru/astramat/17p.htm
10. http://tutchin.narod.ru/astramat/c2006.htm