Почему хвост образуется при приближении кометы к Солнцу? Прежде чем ответить на этот вопрос, мы должны еще немного поговорить о морфологии — структуре комет.
Кроме хвоста, в теле кометы различают еще две основные структуры. Это кома, яркая туманная атмосфера, окружающая ядро кометы. Кома с ядром составляют голову кометы. Поскольку «голова» и «хвост» термины скорее биологические, нежели астрономические, можно сказать, продолжая биологические аналогии, что комета довольно странное животное, тело которого состоит лишь из двух частей — головы и хвоста. Итак, в центре головы кометы — ядро.
И размеры его и масса весьма и весьма неопределенны даже на сегодняшний день. Различные оценки дают, например, для ядра кометы Галлея: значение поперечника от 5 километров до 2 километров. Ядра других комет еще меньше — около 400 метров в поперечнике.
Массы комет, естественно, различны и заключены в вероятных пределах от нескольких тонн до сотен или даже тысяч миллиардов тонн. Причем для каждой конкретной кометы масса ядра определяется с очень большой ошибкой. Иногда ядра комет делятся, что произошло, в частности, с ядром кометы Виртанена в 1957 году. Два новорожденных ядра удалялись друг от друга со скоростью 1,6 метра в секунду. Используя эту цифру, ученые оценили массу ядра кометы Виртанена в сто миллиардов тонн. Цифра немалая.
А из чего состоит такое ядро? Здесь мнения также расходятся очень сильно.
Еще во времена Лапласа полагали, что ядро кометы — это огромный кусок льда, часть которого испаряется и переходит в газовую фазу под воздействием солнечного излучения. Но, по ряду соображений, чисто ледяная или снежная модель оказалась неудовлетворительной.
Сейчас предпочтительнее модель, описывающая ядро кометы как некую смесь тугоплавкой составляющей и холодного летучего компонента. Тугоплавкая часть ядра — это обломки горных пород. В эти обломки входят, естественно, и металлы. А замороженный летучий компонент состоит из льдов воды, аммиака, углекислоты, метана и других газов. Ледяные слои перемешаны со слоями пыли и обломков.
Быть может, это не чистые льды, а смесь гидратов газов, — это сейчас не очень важно. Важно, что подобная модель хорошо объясняет многие факты, наблюдаемые астрономами по мере приближения кометы к Солнцу. Так, в спектрах ядра кометы 1882 года были обнаружены линии натрия, железа и никеля. По мере удаления от Солнца они исчезли. Ясно, что, если бы ядро состояло из чистого льда, оно не могло бы быть источником атомов металлов.
Если большая комета подходит к Солнцу, в голове ее, на освещенной стороне, происходят удивительные вещи. Там появляются фонтаны светящейся материи, которые извергаются из ядра. Они сначала направляются к Солнцу, а потом, поворачивая в стороны, меняют свое направление, текут назад и, огибая голову кометы, уходят все дальше от Солнца. Именно эти газы и образуют хвост кометы. Чем ближе комета к Солнцу, тем более солидный и яркий у нее хвост.