Кометы относятся к малым небесным телам. Кометы, в отличие от астероидов и большого количества метеоритных тел, заполняющих межпланетное пространство, имеют уникальную способность при приближении к Солнцу развивать из сравнительно небольших по размерам ядер (1-20 км) огромные газово-пылевые оболочки (атмосферы). Главная особенность кометного ядра – непрерывная способность под действием солнечного излучения восстанавливать и поддерживать в большом объеме газово-пылевую атмосферу, состоящую из разных атомов, молекул, ионов, молекулярных комплексов и пылинок разных размеров. 
Такой процесс возможен вследствие того, что кометные ядра сформированы в основном из водяного льда, других замороженных газов вместе с органикой, а также из тугоплавкого метеоритного вещества, представляющего собой пыль и более крупные фрагменты. Через выходную ледяную природу они отличаются крайней «нестационарностью» физических процессов, происходящих в них в результате воздействия солнечной корпускулярной и фотонной радиации.

Почему кометы интересуют астрономов

Ученых интересуют кометы, прежде всего потому, что кометные ядра считают реликтовыми «кирпичиками», из которых образовалась Солнечная система. Они сохраняют первоначальное вещество, из которого около 4 600 000 000 лет назад сформировались Солнце и планеты. 
Во-вторых, кометы – своеобразные индикаторы физических условий в межпланетной среде и средство диагностики межпланетной плазмы, солнечного ветра и вспышек солнечных космических лучей, причем как на малых, так и на больших гелиоцентрических расстояниях и гелиографических широтах. 
В-третьих, кометы – природные космические лаборатории, в них происходят уникальные крупномасштабные физические процессы, невозможные для воспроизведения в земных лабораториях. 
В-четвертых, существует вероятность столкновения с поверхностью Земли, следствием которого может быть глобальная катастрофа. Примером такого столкновения является катастрофа на Юкатане, произошедшая 65 млн лет назад. Возможно, Тунгусский метеорит, взорвавшийся в 1908 году в Сибири, также имел кометное происхождение.

Структура комет

На больших гелиоцентрических расстояниях комета чаще всего выглядит как звездообразный точечный объект. При приближении к Солнцу она превращается в туманный объект, в котором начинают различаться диффузная оболочка – кома (пылегазовое облако) и центральная конденсация, содержащая ледяное ядро. 
Ядро и кома вместе составляют голову кометы. Кометные ядра – это неправильной формы малые (100 м – 20 км) тела Солнечной системы, из которых путем сублимации летучего вещества (льда Н2О, СО, СО2 и др.) развиваются протянутые газово-пылевые комы (105-106 км) и один или несколько хвостов. 
Плазменный хвост длинный и направлен почти прямо от Солнца, иногда его длина достигает нескольких сотен миллионов километров. Например, комета Хиакутаке (1996) имела хвост длинной 3,8 а. е. (астрономических единиц) и равнялась 56848000 км, а комета Юмасона (1962) – 6 а. е. (897600000 км). 
Длина газового хвоста 106-107 км, газово-пылевого – 105-106 км. Аномальный хвост длиной 103-104 км состоит из больших и тяжелых пылинок, на которые действие солнечного притяжения преобладает над давлением силы света (такие хвосты всегда направлены к Солнцу). Межзвездных комет пока не обнаружено. 

Орбиты комет

Параболические и слегка гиперболические орбиты являются следствием воздействия планетных возмущений на кометы, движущиеся по эллиптическим орбитам с эксцентриситетом, близким к единице. 
По периоду обращения вокруг Солнца их делят на коротко- (P <= 200 г.) и долгопериодические (P> 200 г.). По состоянию на 1 января 2013 зарегистрированы 631 короткопериодическая комета, из которых 278 имеют постоянные номера. Например:
• 1P – комета Галлея;
• 9P – Темпеля;
• 19P – Борелли;
• 67P – Чурюмова-Герасименко;
• 81P – Вильда;
• 103P – Хартли;
• 278P – Мак-Нота и другие.
По близости афелиев кометных орбит к орбитам больших планет различают кометы семейств Нептуна, Урана, Юпитера и Сатурна. Также разделяют кометы по близости перигелиев кометных орбит к Солнцу. В научной литературе используют также разделение периодических комет на кометы семьи Юпитера (КЮ) и Галлея (КГ). 

Обозначение комет

Международный астрономический союз в 1994 году ввел новую систему обозначения комет. В настоящее время в название записывают год открытия, букву, обозначающую половину месяца, в котором состоялось открытие, а также номер открытия в данной половине месяца. Например, первую и вторую половину января обозначают буквами А и В, для февраля соответственно C и D, и так далее. Рассмотрим пример: обозначение С/2013 А1 (Сайдинг Спринг) получила первая комета, открытая в 1-й половине января 2013 года, а обозначение С/2013 В2 (Леммон) получила вторая комета, открытая во 2-й половине января этого же года. 
Перед обозначением ставят следующие префиксы, указывающие на природу кометы: 
• P/ – короткопериодическая (какую наблюдали в двух и больше прохождениях перигелия, либо чей период не превышает 200 лет); 
• C/ – долгопериодическая; 
• X/ – комета, для которой не удалось вычислить точную орбиту (обычно «исторические» кометы, наблюдаемые в прошлом, но не известные ученым); 
• D/ – утерянная комета; 
• A/ – астероиды, которые ошибочно приняли за комету. 

Исследование комет

В 1986 году космические аппараты «Джотто» и «Вега-1, -2» впервые позволили увидеть настоящую форму и размеры ядра Галлеи. Если представить форму ядра Галлея в виде вытянутого эллипсоида, то его размеры осей будут соответственно 15,3 x 7,2 x 7,22 км. 
Спектральные наблюдения кометы Галлея в радио-, ИК, видимом и ультрафиолетовом диапазоне спектра позволили выявить ряд атомов, молекул и заряженных частиц в кометных атмосферах, среди которых вещества: 12C12C, CN, C3, NH2, H2O, SO, SO2, H2CS, HC3N, HNCO, NH2CHO, HCOOH, CH3OCHO, С2, Li, Fe. На основе масс-спектров, полученных с траекторий АМС «Джотто» и «Вега-1, -2» в марте 1986 были идентифицированы доли CO/N2/C2H4, H2CO, H+, CH2+/N+, CH3+/NH+, O+/CH4+/NH2+, OH+/NH3+/CH+, H2O+/NH4+, H3O+, H2S+, C3H3+ , C3H+, OH-, CH-, CN-, CHO-. 
Естественно, что многие атомы и молекулы, свечение которых наблюдается в спектрах кометной атмосферы или масс-спектрах пылинок, находящихся в около ядерной зоне, входят и в состав ядра кометы. Это, в первую очередь, металлы: натрий, калий, кальций, ванадий, марганец, хром, железо, кобальт, литий, никель, медь. Выявлены и молекулы воды, углекислого газа, метилцианида, формальдегида, сероводорода и других. Механизм свечения кометных молекул – резонансная флуоресценция под действием солнечного фотонного излучения. 
Долгопериодические кометы попадают во внутреннюю часть Солнечной системы из облака Оорта-Эпика, что является сферическим образованием в 100000-200000 а. е. от Солнца, а короткопериодические кометы – результат трансформации и эволюции орбит комет из пояса Койпера, расположенного на расстояниях 40-55 а. е. от Солнца. 
По состоянию на 1 марта 2013 космическим аппаратом СОХО открыто более 2000 комет. Аппарат рассчитан для исследования и регулярного фотографирования Солнца и окружающего пространства. Однако по его снимкам удобно находить кометы, «обрастающие» хвостом при подлете к светилу. Снимки выкладываются свободно в интернет, и каждый желающий может попробовать себя в роли первооткрывателя. Кстати, большинство комет идентифицировано астрономами-любителями. 
Поисковая программа ЛИНЕАР помогла открыть 215 комет, Каталинским небесным обзором выявлено 100 неизвестных ранее комет. Среди астрономов главным «первооткрывателем» является Роберт Макнот – им обнаружены 75 комет и 410 астероидов. На втором месте – Жан-Луи Понс (1761-1831), открывший 37 комет без помощи спутников и мощных телескопов. Кэролин Шумейкер обнаружила 32 кометы, зато она является рекордсменом по выявлению астероидов – свыше 800. 
12 ноября 2014 свершилась маленькая революция в астрономии. Аппарат «Розетта» спустя 10 лет полета доставил спускаемый аппарат «Филы» к комете Чурюмова-Герасименко. Philae lander смог впервые совершить мягкую посадку на ядро кометы и уже обследовал множество параметров. Ценнейшие данные, собранные девятью высокочувствительными приборами, по телеметрии переданы для дальнейшего анализа на Землю. Уже первые данные позволили раскритиковать устоявшуюся теорию, что воду на Землю доставили кометы. 

Кометы-лаборатории

Кометы сыграли большую роль в развитии науки, особенно физики, небесной механики, математики и космонавтики. Так, в результате исследования кометы, названной именем английского астронома и геофизика Е. Галлея, который предсказал ее возвращение в 1759 году, был проверен и подтвержден Вселенский закон притяжения. 
В 1864 году итальянский астроном Дж. Донати получил первый молекулярный спектр кометы C/1864 N1, который позже правильно истолковал английский астроном-любитель В. Гаггинс. В спектре были обнаружены эмиссионные линии молекулы углерода (полосы Свана), что стало толчком для зарождения молекулярной спектроскопии. 
В 19-20 вв. немецкий астроном и геодезист Ф.-В. Бессель, английский физик Дж.-К. Максвелл, русский астроном Ф. Бредихин и физик П. Лебедев теоретически и экспериментально доказали, что кометные хвосты демонстрируют реальность давления света, оказываемого на газы и твердые тела. 
Английские астрономы Дж.-К. Адамс, Ф. Коуэлл и другие для решения уравнений движения комет развили новые методы числового интегрирования дифференциальных уравнений. Исследователи динамической эволюции комет обнаружили поразительные изменения их орбит в поле притяжения планет. Это свойство использовано в космонавтике для пертурбационных маневров межпланетных станций в гравитационном поле планет, чтобы попасть в любую точку Солнечной системы.
Эти космические странники являются «старейшими жителями» Солнечной системы, при исследовании комет можно получить представление, как выглядела наша система на этапах ее зарождения и формирования, поэтому они особенно интересны для изучения.