Kosmiczne piękności
Na spokojnym zazwyczaj nocnym niebie nasi prapraprzodkowie sprzed setek i tysięcy lat mogli podziwiać kilkaset, może nawet ponad tysiąc jaśniejszych gwiazd, w niezmiennych układach okrążających każdej doby Ziemię. Tylko pięć spośród nich poruszało się inaczej, błąkając się pośród tych pozostałych, czyli "gwiazd stałych". Od greckiego określenia planetes asteres, co tłumaczy się jako "gwiazdy błądzące" (albo wędrujące), obiekty takie nazwano planetami. Co dziś wydawać się może wręcz absurdalne, aż do ostatecznego potwierdzenia pod koniec XVIII w. teorii heliocentrycznej, za planety krążące wokół Ziemi uważano również Słońce i Księżyc. Na tle tej z zasady regularnej scenerii co jakiś czas dostrzec można było odrywającą się od nieba, "spadającą gwiazdę", co miało świadczyć o czyjejś śmierci, a niekiedy nawet całą ich serię zapewne interpretowaną jako większy pomór.
Najbardziej jednak zatrważającymi kosmicznymi gośćmi były, stosunkowo rzadko pojawiające się na niebie, "gwiazdy z ogonem", w porównaniu z planetami szybko i po odmiennych torach poruszające się względem głównych gwiazd. Zwłaszcza w średniowieczu traktowano je zazwyczaj jako zapowiedzi nadchodzących nieszczęść. Za szczególnie groźne uważano te, które zbytnio zbliżały się do Ziemi, czyniąc je odpowiedzialnymi za największe klęski żywiołowe, takie jak potopy, w tym np. zalanie Atlantydy. Zaskoczeniem może być to, że samą wielkością ich głów sprawiały one wrażenie ogromnych planet, porównywalnych z rozmiarami Ziemi, przez co podejrzewano, że przynajmniej liczne z nich to obiekty zamieszkałe nawet przez istoty rozumne.
Jednak z fizycznego punktu widzenia już w średniowieczu przeważał pogląd, że komety to zjawiska atmosferyczne. Nawet starożytni uczeni interpretowali komety jako suche wyziewy ziemskie, ulegające rozgrzaniu w górnych warstwach atmosfery. Taki pogląd wyrażał choćby jeden z najwybitniejszych starożytnych filozofów, żyjący w IV wieku p.n.e. Arystoteles. Istotny zwrot w tej dziedzinie zaczął następować już w drugiej połowie XVI w., gdy wybitny duński astronom, Tycho Brahe, wykazał, że obserwowana przez niego w 1577 roku kometa minęła Ziemię znacznie dalej niż odległość, w jakiej krąży wokół Ziemi Księżyc.
Ostatnie dwa lata swego życia Brahe spędził w czeskiej Pradze jako nadworny astronom i matematyk. W tym czasie za współpracownika miał on niemieckiego astronoma Johannesa Keplera, twórcę ogłoszonych w latach 1609-1619, opartych na kopernikańskiej, heliocentrycznej teorii Wszechświata, trzech podstawowych praw ruchu planet, wynikających z analizy wieloletnich obserwacji Brahego. Pierwsze z tych praw, w tym przypadku przełomowe, głosiło, że to planety krążą wokół Słońca, przy czym Słońce znajduje się w jednym z ognisk ich eliptycznych orbit.
Odkrycie to zbiegło się w czasie z początkiem nowej epoki w astronomii, dzięki pierwszym zastosowaniom do obserwacji nieba lunety, przez znanego głównie jako fizyka i astronoma, wszechstronnego włoskiego uczonego, Galileusza.
Udoskonalane w kolejnych dziesięcio- i stuleciach soczewkowe i zwierciadlane teleskopy stanowiły doskonałe narzędzie pozwalające na odkrywanie coraz większej liczby komet, również tych słabszych, poszerzając w istotnym stopniu wiedzę o tym zjawisku. Działający głównie w drugiej połowie XVII w., znany ze wspaniałego wyposażenia swego gdańskiego obserwatorium, Jan Heweliusz być może jako pierwszy wyraził pogląd, że komety poruszają się po orbitach parabolicznych, co potwierdził saksoński astronom Georg Dörffel, na podstawie obserwacji komety z 1680 roku, uściślając, że w ognisku tej paraboli usytuowane było Słońce.
W określeniu możliwych orbit kometarnych dalej poszedł kolejny wybitny angielski astronom i matematyk przełomu XVII i XVIII w., Isaac Newton, który wyraził pogląd, że komety poruszają się po krzywych stożkowych - do których zalicza się zarówno elipsę, jak i parabolę oraz hiperbolę - ze Słońcem w ich ognisku, jednocześnie uważając, że one same nie stanowią źródeł światła, lecz podobnie jak planety błyszczą odbitym od swej powierzchni światłem słonecznym.
Prawdziwym przełomem było z początkiem XVIII w. wykazanie przez Edmonda Halleya, ucznia Newtona, okresowości niektórych komet - tych poruszających się po eliptycznych orbitach, wskutek grawitacyjnego oddziaływania Słońca. Badając dostępne informacje o 24 kometach odwiedzających Ziemię od połowy XV w., zauważył on regularne pojawianie się w odstępach nieco ponad 75 lat komet z 1456, 1531, 1607 roku i jednej z czterech odkrytych przez Heweliusza, w 1682 roku. Przypuszczając, że może to być ten sam, powracający obiekt, Halley trafnie przewidział kolejne pojawienie się tej komety na niebie w 1758 roku.
Jako okresowa kometa oznaczana dziś symbolem 1P/Halley, przez peryhelium przeszła w marcu 1759 roku. Od tego czasu powracała jeszcze trzykrotnie, w latach 1835, 1910 i 1986, a po raz kolejny zbliży się najbardziej do Słońca 28 lipca 2061 roku. Poruszająca się po bardzo wydłużonej orbicie eliptycznej o mimośrodzie 0,967, w peryhelium kometa Halleya zbliża się do Słońca na 0,586 au, w aphelium oddala na prawie 35,1 au. Za każdym powrotem w okolice Słońca pozbywa się ona około 0,25 mld ton swej materii, stanowiącej główne zasoby dwóch dość obfitych rojów meteorów: Eta Akwarydów i Orionidów, na które krążąca wokół Słońca Ziemia natrafia każdego roku, odpowiednio na przełomie kwietnia i maja oraz w październiku. Przy obecnej masie około 140 mld ton, w podobnej jak dziś formie kometa Halleya może przetrwać jeszcze co najmniej kilkadziesiąt tysięcy lat.
Jasne komety stanowią zazwyczaj przez co najmniej kilka nocy efektowną ozdobę nieba. Większość odkrywanych dziś komet to jednak obiekty nieosiągające wystarczającej jasności, by mogły być dostrzegalne gołym okiem. Dostatecznie jasnych obserwować możemy średnio nie więcej niż jedną na rok. Dzięki kosmicznemu obserwatorium, jakie stanowi pracująca na orbicie od 1996 roku sonda SOHO (Solar & Heliospheric Observatory) amerykańskiej agencji kosmicznej NASA i europejskiej ESA, do dziś odnaleziono ponad 4 tysiące słabszych komet. Kilkaset z nich odkryli polscy obserwatorzy, w czym rekordowy udział około 130 komet odkrytych w latach 2007–2011 ma Michał Kusiak oraz około 100 w latach 2011-2021 Szymon Liwo.
W budowie komety wyróżnia się kilka składników. Głównym elementem jest skalno-lodowa bryła, zazwyczaj o rozmiarach kilku do kilkudziesięciu kilometrów, stanowiąca jądro komety.
W miarę zbliżania się komety do Słońca, jego promieniowanie wyzwala wokół kometarnego jądra pyłowo-gazową otoczkę zwaną komą (od łacińskiego określenia włosów), co łącznie tworzy głowę komety. Równocześnie będący skutkiem promieniowania Słońca tzw. wiatr słoneczny wypycha gazową część tej materii w kierunku odsłonecznym, tworząc w ten sposób mniej lub bardziej wyrazisty warkocz gazowy komety, natomiast pyły układają się w drugi, znacznie ciemniejszy warkocz pyłowy, zwrócony równolegle do kierunku ruchu komety. W ten sposób w wyglądzie komety dominują dwie części - głowa i wyrastający z niej warkocz, niefortunnie niekiedy nazywany jej ogonem.
Na oficjalny symbol komet okresowych składa się zazwyczaj kolejny według odkrycia numer wraz z literą P (periodic), w przypadku ponad 200 z nich łamany przez nazwisko odkrywcy lub odkrywców, np. omawiana już 1P/Halley lub 109P/Swift-Tuttle, a od ponad 20 lat często przez nazwę programu badawczego lub sondy kosmicznej, np. 189P/NEAT lub 209P/LINEAR. Szczególną grupę stanowią komety jednopojawieniowe, z których większość to tzw. komety muskające Słońce, poruszające się po bardzo wydłużonych orbitach eliptycznych o mimośrodzie zbliżonym do 1, podczas peryhelium zbliżające się tak bardzo do Słońca, że najczęściej ulegają rozpadowi.
W 2022 roku przez peryhelium swej orbity przechodzi blisko 100 komet, spośród których jedynie sześć osiąga jasność lepszą niż 10 magnitudo, którą tylko trzy z nich podczas maksimum swej jasności przemierzają w dostatecznie dużej odległości kątowej od Słońca, by możliwa była ich obserwacja. Pierwszą z nich była odkryta w 1904 roku kometa 19P/Borrelly, 1 lutego br. osiągająca jasność 9m, drugą odkryta w ubiegłym roku kometa C/2021 O3 PANSTARRS, 21 kwietnia w maksimum jasności osiągająca około 7,5m.
W drugiej połowie roku możliwa będzie obserwacja odkrytej w 2017 roku komety długookresowej C/2017 K2 PANSTARRS, która podczas peryhelium 19 grudnia na pograniczu południowych gwiazdozbiorów Ołtarza i Pawia powinna osiągnąć jasność około 7m. Z terenu Polski dostrzec ją będzie można na tle gwiazdozbioru Skorpiona - oczywiście używając dobrej lornetki - ale tylko do połowy września, kiedy będzie jeszcze nieco ciemniejsza.
Jak już było wspomniane przy okazji komety Halleya, efektem stopniowego rozpadu komet za każdym zbliżeniem do Słońca jest rozproszenie części tej materii wzdłuż ich orbity, tworzącej skupiska meteoroidów, które na naszym niebie powodują zjawiska meteorów, gdy Ziemia pokonuje fragmenty swej orbity przecinające te zbiorowiska kometarnej materii.
Spośród około 65 takich skupisk tylko kilkanaście może być źródłem zjawiska o nasileniu przynajmniej 10 meteorów w ciągu godziny - wartość tę określa się jako zenitalna częstotliwość godzinna (ZHR), podająca możliwą do zaobserwowana, maksymalną liczbę przelotów meteorów, dostrzegalną na idealnie czystym i ciemnym niebie, w przypadku radiantu przechodzącego przez zenit. Przez radianty poszczególnych rojów meteorów należy tu rozumieć miejsca na niebie, z których wydają się one wybiegać, ich nazwy zaś związane są z gwiazdozbiorami, w granicach których są usytuowane, często dodatkowo z ich jaśniejszymi gwiazdami.
Do najliczniejszych rojów należą każdego roku:
- aktywne na przełomie grudnia i stycznia Kwadrantydy, z radiantem w dawnym gwiazdozbiorze Kwadrantu Ściennego, na pograniczu obecnych konstelacji Wolarza, Herkulesa i Smoka, powstałe prawdopodobnie ze zderzenia dwóch wygasłych już przed kilkuset laty komet, z maksimum do 120 meteorów na godzinę około 3 stycznia każdego roku;
- aktywne na przełomie czerwca i lipca Bootydy o ZHR do 100, z radiantem w gwiazdozbiorze Wolarza, związane z kometą 7P/Pons-Winnecke;
- aktywne przez ponad miesiąc, z maksimum do 100 na godzinę około 13 sierpnia, Perseidy z radiantem w konstelacji Perseusza, związane z kometą 109P/Swift-Tuttle;
- aktywne przez 2 tygodnie w grudniu, z maksimum 150 na godzinę 14 grudnia, Geminidy z radiantem w Bliźniętach, związane z prawdopodobnie wygasłą kometą, dziś planetoidą 3200 Phaethon.
Co jakiś czas aktywniejsze roje meteorów wywołują tzw. deszcze meteorów, gdy ZHR osiąga wartość co najmniej 1000. Rekordzistą w tej kategorii jest związany z kometą okresową 55P/Tempel-Tuttle aktywny przez niemal cały listopad rój Leonidów z radiantem w gwiazdozbiorze Lwa, o zazwyczaj umiarkowanym maksimum 10-20 meteorów w ciągu godziny, 22 razy objawiający się już "deszczem" meteorów, z których najobfitszy w listopadzie 1966 roku miał ZHR około 140 000!
Jak widzimy, zarówno komety, jak i ich pozostałości mogą skutkować efektownymi i całkowicie bezpiecznymi zjawiskami na naszym nocnym niebie. Wyjątkowo rzadko trafiają się meteoroidy o kilku-, kilkunastocentymetrowych rozmiarach, które w przeciwieństwie do drobnych cząstek wywołujących zjawisko meteoru nie są w stanie całkowicie spalić się w ziemskiej atmosferze, jako niewielkie "kamyki" docierając do powierzchni Ziemi. Taki obiekt nazywamy bolidem, osiągającym jasność Wenus (-4m) czy nawet przekraczającym blask Księżyca (-15m), kiedy może być widoczny za dnia.
Autor: Jan Desselberger
Źródło: miesięcznik Astronomia 6/2022, www.astronomia.media.pl
