В целом, учитывая полученные факты и аналогию, которую предполагает свет других небесных тел, кажется более философским предположить, что кометы светят отраженными лучами Солнца; и приписать тусклость их света разреженной природе их туманной среды. В то же время следует отметить, что самые выдающиеся философы расходятся во мнениях по этому вопросу: и этот пункт может быть решен только результатами более широких наблюдений.
V. Таково физическое строение и таковы причины, вызывающие явления комет, и теперь мы сможем лучше объяснить различные изменения, которые претерпевают их отдельные части во время движения вокруг Солнца. Поэтому я дам здесь краткий отчет о наиболее общих проявлениях, демонстрируемых кометами, с момента их первого появления до тех пор, пока они не удалятся от Солнца настолько, что перестанут быть видимыми; объясняя также, по мере их возникновения, более примечательные явления, которые еще не были описаны.
Следующие наблюдения кометы 1769 года взяты из отчета Мессье о ее движениях. Эта комета прошла свой перигелий 7 октября. «8 авг. — Я различил, — говорит он, — чуть выше горизонта нечто, напоминающее небольшую туманность; это оказалась комета. 15 авг. — Я снова наблюдал комету: она приобрела хвост длиной около 6°; и самая яркая часть ее ядра имела диаметр 1′ 26″; но его край был нечетким. Диаметр оболочки составлял около 4′ 30″. 27 авг. — Хвост теперь имел длину 15°. В его средних частях была заметна темная тень, которая не простиралась далеко от ядра. Ядро также стало ярче, хотя его край все еще был плохо определен. 30 авг. — Диаметр ядра, по-видимому, составлял 2′ 9″; но его окружность была неразличима из-за обилия туманной материи. Хвост теперь был 24° в длину: он все еще сохранял темноватый вид вдоль середины. Но в дополнение к главному хвосту был меньший, сопровождавший его, который проявлялся двумя короткими потоками света, образующими углы в несколько градусов с большими потоками. Эти углы не были равны по величине; угол, образованный нижним потоком, был примерно вдвое больше угла на самой верхней стороне. 2 сент. — Диаметр ядра составлял 2′ 53″. Туманная материя вокруг него, казалось, увеличилась в количестве. Длина хвоста составляла 36°. Он имел тот же вид, что и 30 августа, в отношении темноты вдоль его средних частей; и появление меньшего хвоста вокруг него. Но больший из углов, образованных двумя малыми потоками с главным хвостом, теперь наблюдался не, как раньше, на нижней стороне, а на самой верхней стороне. Потоки также приблизились к главному хвосту. 3 сент. — Диаметр ядра 3′ 15″, но его диск все еще очень нечеткий из-за увеличивающегося количества туманной материи. Хвост теперь измерялся 40° в длину. Два потока, относящиеся к короткому хвосту, исчезли. Свет оболочки был более блестящим, чем свет хвоста: последний несколько напоминал дым. 4 сент. — Диаметр ядра 3′ 40″. Длина хвоста теперь составляла 43°. К его концу был заметен изгиб или кривизна. По обе стороны хвоста снова появился поток, образуя таким образом еще один маленький хвост, как и прежде. Стороны обоих хвостов были почти параллельны друг другу; и между ними можно было различить темноватое пространство, через которое были видны телескопические звезды, значительно лишенные своего света. Та часть туманной оболочки, которая была ближе к Солнцу, казалась сжатой к ядру, ее глубина там была меньше, чем в других местах. 5 сент. — Хвост теперь измерялся около 49° в длину; он демонстрировал отклонение от направления точного противостояния Солнцу. Ядро, хотя и значительно увеличилось в размере и блеске, было не очень отчетливым; оно под углом составляло 4′. В этот период диаметр головы составлял в целом около градуса; (15 августа, как мы видели, его диаметр был только 0,8′). 8 сент. — Хвост теперь достигал 55°. Все остальное оставалось прежним. 9 сент. — Хвост теперь был 60° в длину. 13 сент. — Ядро казалось намного ярче и больше, чем прежде. Никаких дальнейших наблюдений этой кометы до прохождения перигелия сделать не удалось из-за ее погружения в солнечные лучи; но те, что приведены сейчас, вполне достаточны, я думаю, чтобы проиллюстрировать формирование и развитие отдельных частей».
Именно в то время, когда комета приблизилась к Солнцу на минимальное расстояние, эффект солнечного воздействия на ее физическое строение естественно становится наиболее заметным. Ньютон отмечает в отношении кометы 1680 года, что в декабре (ее прохождение перигелия было 18 декабря) ее хвост был гораздо более обширным и ярким, чем в ноябре; и что в течение двух дней после прохождения перигелия отделилось столько материи, сколько образовало бы весь хвост, который комета имела 10 декабря. «Et universaliter», — добавляет он, — «caudæ omnes maximæ fulgentissimæ cometis oriuntur, statim post transitum eorum per regionem solis». Именно на ядре действие солнечного тепла производит наиболее примечательные эффекты; вызывая физические изменения, столь же внезапные по своему возникновению, сколь часто трудные для объяснения. Такого рода были явления, наблюдавшиеся Шрётером у кометы 1799 года в течение месяца ее наибольшего сближения с Солнцем. С 30 августа по 14 сентября эта комета не представляла ничего необычного в своем виде; но 16 сентября диаметр ее ядра внезапно уменьшился до двух третей своего прежнего размера; в то время как между 20-м и 21-м числом окружающая туманная материя также уменьшилась на одну четвертую часть. 21-го числа ядро все еще оставалось нечетким; но 22-го оно сияло с большим блеском, чем в предыдущие дни, и продолжало делать это до 25-го, когда оно снова впало в состояние крайней тусклости. Никаких изменений не происходило до 25 октября, когда ядро внезапно, казалось, вырвалось из своего парообразного покрова и возобновило свой прежний блеск. Наблюдения, очень похожие на эти, были также сделаны Шрётером в отношении кометы 1807 года. Наблюдалась та же серия изменений в видимой величине ее ядра; а также постоянные переходы от одной степени плотности или неясности к другой во всей туманной оболочке, но особенно в тех частях, которые прилегали к поверхности ядра.
Я думаю, что не может быть почти никаких сомнений в том, что солнечный жар, воздействующий на вещество ядра, был главной причиной этих необычайных явлений. Но астрономы отнюдь не согласны относительно того, каким образом действует этот агент. Шрётер полагает, что твердая часть кометы остается совершенно неизменной; и приписывает меняющиеся явления, проявляющиеся в столь быстрой последовательности, плотному слою паров, прилегающему к ядру. Многие другие, рассматривая ядро кометы лишь как туманную материю, более или менее консолидированную, приписывают эти явления значительным физическим изменениям на поверхности самого ядра, вызванным мощным воздействием солнечного тепла. Это последнее мнение является наиболее вероятным, так как оно более согласуется с наблюдениями. Ибо, если вспомнить, что многие кометы наблюдались, некоторые с чрезвычайно маленькими ядрами, а другие, которые, казалось, состояли целиком из массы паров, имеющих небольшую конденсацию к центру, мы легко признаем, что солнечный жар может быть иногда достаточно мощным, чтобы отделять от более твердых частей комет значительные количества их туманного вещества. Из собственного отчета Шрётера о комете 1799 года совершенно очевидно, что к оболочке должны были происходить частые добавления туманной материи, из-за чего край или поверхность ядра время от времени становились неясными, его блеск ухудшался, а видимый диаметр уменьшался; и невозможно представить, откуда могли быть получены эти запасы, если бы более рыхлые и недавно консолидированные материалы на поверхности ядра не были способны испаряться и подниматься под воздействием солнечного тепла. Когда таким образом плотные облака или испарения туманной материи поднимаются в изобилии в атмосфере кометы, ядро должно неизбежно на время лишиться своего блеска; и когда туманная материя под продолжающимся действием Солнца становится настолько расширенной, что полностью отделяется от поверхности, ядро снова сияет своим прежним блеском.
Я отмечал в отношении отклонения хвоста кометы от его обычного направления, что оно постоянно увеличивается до тех пор, пока вскоре после прохождения перигелия не достигает своего максимума. Причины уже были объяснены; остается только привести иллюстрацию этого замечания. Любая комета, по которой были сделаны правильные наблюдения такого рода, послужит иллюстрацией; но следующих фактов в отношении первой кометы 1811 года может быть достаточно. За два дня до прохождения перигелия, которое произошло 12 сентября, прямая линия, соединяющая ядро с точкой в хвосте, удаленной на 0,21 от ядра (расстояние Земли от Солнца = 1), составляла угол с продолжением радиуса-вектора кометы, равный 7° 51′. Теперь, если бы хвост простирался в направлении точного противостояния Солнцу, этот угол был бы равен нулю, так что его величина дает точную меру фактического отклонения. 18 сентября, или через шесть дней после прохождения перигелия, этот угол, образованный линией, проведенной к точке, удаленной на 0,10 от ядра, составлял всего 8°. 19 сентября этот угол на прежнем расстоянии 0,21 составлял 9°. 21 сентября этот угол на том же расстоянии составлял 10° 33′. Около этого периода отклонение, по-видимому, было наибольшим; ибо в то время как 21 ноября вышеупомянутый угол на расстоянии 0,121 составлял 7°, 6 декабря на большем расстоянии 0,158 он был не более 4° 18′.
По мере того как комета удаляется от Солнца, начинает происходить ряд изменений, аналогичных тем, которые наблюдаются до прохождения перигелия. Но они неизбежно происходят в обратном порядке; ибо из-за постепенного уменьшения солнечной энергии туманная оболочка приближается к ядру, хвост становится менее протяженным, и все части вскоре теряют свою отчетливость и блеск. Комета 1807 года и большая комета 1811 года дают хорошие иллюстрации этих явлений. Достаточно будет привести лишь несколько подробностей. Я отмечу сначала изменения, которые наблюдались у кометы 1807 года при ее удалении от Солнца. «4 окт. — Диаметр ядра в это время уменьшился до 3″. 5-го числа он составлял всего 2,77″. 18 окт. — Длина хвоста составляла 3°. 19 окт. — Диаметр ядра был менее 2,47″; диаметр туманной оболочки — около 6′. 28 окт. — Предыдущая сторона хвоста на всем своем протяжении, за исключением конца, была хорошо определена; но следующая сторона была везде туманной и нерегулярной, особенно к концу. 31 окт. — Хвост продолжал быть лучше определенным на предыдущей стороне, чем на следующей. 20 нояб. — Ядро теперь стало чрезвычайно маленьким, будучи немногим более чем просто точкой; хвост также был длиной не более 2°. 6 дек. — К этому времени диаметр оболочки уменьшился до 4,45′; а длина хвоста — до 23′. 2 февр. — Комета была сведена к виду просто туманности; имея слабую рассеянную туманность, выступающую со стороны, противоположной Солнцу, будучи исчезающими остатками хвоста кометы».
Эти явления недвусмысленно свидетельствуют о влиянии солнечного тепла, точно соответствуя увеличивающемуся расстоянию кометы. Единственное обстоятельство, которое здесь, по-видимому, требует комментария, — это наблюдение 28 октября, что следующая сторона хвоста была туманной и нерегулярной, в то время как предыдущая сторона казалась отчетливой и хорошо определенной. В чем причина этого различия, когда обе стороны хвоста состоят из материи в одном и том же состоянии разрежения? Это явление, обычно наблюдаемое у всех комет; но я не встречал объяснения этого факта. Астрономы молчат по этому поводу, за исключением тех случаев, когда они просто отмечают его возникновение. Именно из-за этого общего молчания я осмеливаюсь предложить догадку. Когда мы размышляем об огромной скорости хвоста в этой части орбиты кометы, становится очевидным, что сопротивление, которое он испытывает от эфирной среды, должно быть очень значительным. По этой причине неизбежно произойдет частичная конденсация светящихся частиц на предыдущей стороне, что приведет к приданию ей большей степени блеска, чем в тех частях, которые менее подвержены такому же сопротивлению. В то время как на следующей стороне хвоста также из-за скорости будет в то же время небольшое разрежение эфирной среды, а следовательно, и туманной материи: таким образом, на следующей стороне хвоста образуется своего рода вихрь, который нарушает регулярность его контура и уменьшает общий блеск этих частей.
Следующими были явления, которые демонстрировала большая комета 1811 года при удалении от Солнца. «4 ноября. — Оболочка осела в атмосфере кометы, которая вследствие этого была сильно наполнена рассеянным светом. Ее расстояние от центра составляло 7′ 10″. Оболочка, более того, стала двойной по направлению к Солнцу и разделилась с каждой стороны на три потока; те, что снаружи, были очень слабыми и небольшой длины. Темнота также вблизи хвоста стала заметной; средние части были меньше наполнены рассеянным светом. 5 нояб. — На предыдущей стороне оболочка была очень слабо сопровождена внешней, но не на следующей стороне. Хвост в последнее время сильно уменьшился; его предельная длина не превышала 12°. 9 нояб. — Кометная атмосфера теперь была почти покрыта рассеянным светом из-за близкого приближения оболочки к ядру. Ее расстояние составляло всего 5′ 43″. Хвост также был длиной всего 10°. 10 нояб. — Оболочку можно было отличить от ядра только по небольшому оставшемуся темноватому пространству, в котором все еще можно было видеть атмосферу. Расстояние оболочки 4′ 46″. Значительная темнота преобладала между потоками хвоста. 19 нояб. — Оболочка теперь настолько опустилась и рассеялась, что не осталось места для различения атмосферы. Комета, казалось, быстро возвращалась к виду просто туманности. Хвост был длиной не более 6° 10′. Темнота между двумя потоками увеличилась. 24 нояб. — Оболочка превратилась в туманность; и на стороне, обращенной к Солнцу, комета уже имела вид шарообразной туманности со слабой туманной каймой. 2 дек. — Хвост был длиной едва 5° и имел очень слабый свет».
Эти явления, отчет о которых был взят из интересных наблюдений Гершеля, ясно иллюстрируют действие принципов, которые были изложены ранее. Постепенное приближение оболочки к ядру, уменьшающее видимый диаметр последнего, вместе с окончательным оседанием оболочки на ядро, указывает на постоянное уменьшение того разрежения, посредством которого оболочка была ранее подвешена в кометной атмосфере; и это уменьшение разрежения могло возникнуть не по какой-либо другой причине, кроме уменьшенного воздействия солнечного тепла, вызванного удалением кометы. К той же причине следует отнести укорочение хвоста, а также заметную темноту около его середины, которая казалась большей вблизи ядра из-за его близости к более сильному свету: ибо, по мере того как материя, составляющая хвост, оседала на поверхность ядра, коническая оболочка неизбежно становилась тоньше и, таким образом, светила более слабым светом. В то время как эта конденсация туманной материи продвигалась, вся она могла быть не совсем однородной природы, некоторые части были способны удерживать немного дольше, чем другие, свое разреженное состояние и, таким образом, формировали другую оболочку и другие потоки вокруг хвоста, более слабые, поскольку они были более разреженными, чем главная оболочка и хвост. Именно по той же причине, несомненно, а именно из-за некоторого физического различия в туманной материи, на внешней стороне двух блестящих потоков, образующих хвост, время от времени появлялись другие потоки, но очень туманные и несовершенные.
Единственное другое обстоятельство, касающееся изменений, наблюдаемых во внешнем виде кометы, о котором уместно привести пример, — это направление хвоста при удалении кометы от Солнца. Мы видели, что при приближении к перигелию хвост демонстрирует значительное отклонение от продолжения радиуса-вектора, и что точка, где угол отклонения наибольший, наступает вскоре после прохождения перигелия; в этой точке хвост снова начинает принимать свое обычное направление, и в конце концов отклонение становится больше не заметным. То ли наблюдатели недостаточно внимательны к этому факту и поэтому упустили из виду связанные с ним явления, то ли существует большая трудность в проведении наблюдений такого рода, когда комета находится так близко к Солнцу, я не знаю; но в описаниях последовательных явлений, демонстрируемых кометами, нет примера, который сам по себе давал бы хорошую иллюстрацию этого явления. Однако следующие два случая послужат подтверждением общего факта: комета 1664 года прошла свой перигелий 4 декабря; 17-го числа среднее отклонение ее хвоста от радиуса-вектора составляло 43°; 18-го — 35°; 22-го — всего 20°; 24-го — 19°; 26-го — 18° 40′; 30-го — 10° 5′; и 2 января, после которой даты никаких дальнейших наблюдений сделать не удалось, — 6° 20′. Комета 1652 года прошла свой перигелий 12 ноября; 20 декабря отклонение ее хвоста составляло 17°; 23-го — 13°; 26-го — всего 7°; 27-го — 5°; и 30-го — 4°. Мы уже объяснили, как вызывается это отклонение хвоста, которое увеличивается до прохождения перигелия; те же принципы применимы и к настоящему явлению. Если в первой части орбиты именно из-за большей центробежной силы и более высокого разрежения хвоста он вынужден отклоняться от точного противостояния Солнцу, то именно из-за уменьшения обеих этих причин после того, как комета проходит свой перигелий, хвост постепенно возобновляет свое обычное направление.
Таков объем наших нынешних знаний относительно физического строения комет. Это знание — плод лишь недавнего опыта; и, конечно, учитывая краткость периода, в течение которого проводились точные и философские наблюдения этих тел, кажется удивительным, как мало среди сложных явлений, которые они демонстрируют, того, чему мы не можем предложить какое-то удовлетворительное объяснение. Никакая гипотеза не была использована для этой цели, которую можно было бы назвать несовместимой со здравой философией. Все принципы, от которых, как было показано, зависят отдельные части в строении этих тел, согласуются с признанными законами природы; и, прослеживая путь кометы вокруг Солнца, с первого момента ее появления до тех пор, пока она не удалилась слишком далеко, чтобы быть видимой, мы объяснили способ, которым действуют эти принципы, и обнаружили их полное соответствие наблюдениям.