home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ian & Stuart's Australian Mac: Not for Sale / Another.not.for.sale (Australia).iso / Dr. Doyle / Jupiter Comet / Education Notes / sl9-jpl.01 < prev    next >
Text File  |  1994-04-15  |  9KB  |  162 lines

  1.  
  2. 1. What is a Comet?
  3.  
  4.         Comets are small, fragile, irregularly shaped bodies 
  5. composed of a mixture of non-volatile grains and frozen gases. 
  6. They usually follow highly elongated paths around the Sun. Most 
  7. become visible, even in telescopes, only when they get near enough 
  8. to the Sun for the Sun's radiation to start subliming the volatile 
  9. gases, which in turn blow away small bits of the solid material. 
  10. These materials expand into an enormous escaping atmosphere called 
  11. the coma, which becomes far bigger than a planet, and they are 
  12. forced back into long tails of dust and gas by radiation and 
  13. charged particles flowing from the Sun. Comets are cold bodies, 
  14. and we see them only because the gases in their comae and tails 
  15. fluoresce in sunlight (somewhat akin to a fluorescent light) and 
  16. because of sunlight reflected from the solids. Comets are regular 
  17. members of the solar system family, gravitationally bound to the 
  18. Sun. They are generally believed to be made of material, 
  19. originally in the outer part of the solar system, that didn't get 
  20. incorporated into the planets -- leftover debris, if you will. It 
  21. is the very fact that they are thought to be composed of such 
  22. unchanged "primitive" material that makes them extremely 
  23. interesting to scientists who wish to learn about conditions 
  24. during the earliest period of the solar system.
  25.  
  26. Comets are very small in size relative to planets. Their average 
  27. diameters usually range from 750 m or less to about 20 km. 
  28. Recently, evidence has been found for much larger distant comets, 
  29. perhaps having diameters of 300 km or more, but these sizes are 
  30. still small compared to planets. Planets are usually more or less 
  31. spherical in shape, usually bulging slightly at the equator. 
  32. Comets are irregular in shape, with their longest dimension often 
  33. twice the shortest. (See Appendix A, Table 3.) The best evidence 
  34. suggests that comets are very fragile. Their tensile strength (the 
  35. stress they can take without being pulled apart) appears to be 
  36. only about 1,000 dynes/cm2 (about 2 lb./ft.^2). You could take a 
  37. big piece of cometary material and simply pull it in two with your 
  38. bare hands, something like a poorly compacted snowball.
  39.  
  40. Comets, of course, must obey the same universal laws of motion as 
  41. do all other bodies. Where the orbits of planets around the Sun 
  42. are nearly circular, however, the orbits of comets are quite 
  43. elongated. Nearly 100 known comets have periods (the time it takes 
  44. them to make one complete trip around the Sun) five to seven Earth 
  45. years in length. Their farthest point from the Sun (their 
  46. aphelion) is near Jupiter's orbit, with the closest point 
  47. (perihelion) being much nearer to Earth. A few comets like Halley 
  48. have their aphelions beyond Neptune (which is six times as far 
  49. from the Sun as Jupiter). Other comets come from much farther out 
  50. yet, and it may take them thousands or even hundreds of thousands 
  51. of years to make one complete orbit around the Sun. In all cases, 
  52. if a comet approaches near to Jupiter, it is strongly attracted by 
  53. the gravitational pull of that giant among planets, and its orbit 
  54. is perturbed (changed), sometimes radically. This is part of what 
  55. happened to Shoemaker-Levy 9. (See Sections 2 and 4 for more 
  56. details.)
  57.  
  58. The nucleus of a comet, which is its solid, persisting part, has 
  59. been called an icy conglomerate, a dirty snowball, and other 
  60. colorful but even less accurate descriptions. Certainly a comet 
  61. nucleus contains silicates akin to some ordinary Earth rocks in 
  62. composition, probably mostly in very small grains and pieces. 
  63. Perhaps the grains are "glued" together into larger pieces by the 
  64. frozen gases. A nucleus appears to include complex carbon 
  65. compounds and perhaps some free carbon, which make it very black 
  66. in color. Most notably, at least when young, it contains many 
  67. frozen gases, the most common being ordinary water. In the low 
  68. pressure conditions of space, water sublimes, that is, it goes 
  69. directly from solid to gas -- just like dry ice does on Earth. 
  70. Water probably makes up 75-80% of the volatile material in most 
  71. comets. Other common ices are carbon monoxide (CO), carbon dioxide 
  72. (CO2), methane (CH4), ammonia (NH3), and formaldehyde (H2CO). 
  73. Volatiles and solids appear to be fairly well mixed throughout the 
  74. nucleus of a new comet approaching the Sun for the first time. As 
  75. a comet ages from many trips close to the Sun, there is evidence 
  76. that it loses most of its ices, or at least those ices anywhere 
  77. near the nucleus surface, and becomes just a very fragile old 
  78. "rock" in appearance, indistinguishable at a distance from an 
  79. asteroid.
  80.  
  81. A comet nucleus is small, so its gravitational pull is very weak. 
  82. You could run and jump completely off of it (if you could get 
  83. traction). The escape velocity is only about 1 m/s (compared to 
  84. 11 km/s on Earth). As a result, the escaping gases and the small 
  85. solid particles (dust) that they drag with them never fall back to 
  86. the nucleus surface. Radiation pressure, the pressure of sunlight, 
  87. forces the dust particles back into a dust tail in the direction 
  88. opposite to the Sun. A comet's tail can be tens of millions of 
  89. kilometers in length when seen in the reflected sunlight. The gas 
  90. molecules are torn apart by solar ultraviolet light, often losing 
  91. electrons and becoming electrically charged fragments or ions. The 
  92. ions interact with the wind of charged particles flowing out from 
  93. the Sun and are forced back into an ion tail, which again can 
  94. extend for millions of kilometers in the direction opposite to the 
  95. Sun. These ions can be seen as they fluoresce in sunlight. 
  96.  
  97. Every comet then really has two tails, a dust tail and an ion 
  98. tail. If the comet is faint, only one or neither tail may be 
  99. detectable, and the comet may appear just as a fuzzy blob of 
  100. light, even in a big telescope. The density of material in the 
  101. coma and tails is very low, lower than the best vacuum that can be 
  102. produced in most laboratories. In 1986 the Giotto spacecraft flew 
  103. right through Comet Halley only a few hundred kilometers from the 
  104. nucleus. Though the coma and tails of a comet may extend for tens 
  105. of millions of kilometers and become easily visible to the naked 
  106. eye in Earth's night sky, as Comet West's were in 1976, the entire 
  107. phenomenon is the product of a tiny nucleus only a few kilometers 
  108. across.
  109.  
  110. Because comet nuclei are so small, they are quite difficult to 
  111. study from Earth. They always appear at most as a point of light 
  112. in even the largest telescope, if not lost completely in the glare 
  113. of the coma. A great deal was learned when the European Space 
  114. Agency, the Soviet Union, and the Japanese sent spacecraft to fly 
  115. by Comet Halley in 1986. For the first time, actual images of an 
  116. active nucleus were obtained (see Figure 1) and the composition of 
  117. the dust and gases flowing from it was directly measured. Early in 
  118. the next century the Europeans plan to send a spacecraft called 
  119. Rosetta to rendezvous with a comet and watch it closely for a long 
  120. period of time. Even this sophisticated mission is not likely to 
  121. tell scientists a great deal about the interior structure of 
  122. comets, however. Therefore, the opportunity to reconstruct the 
  123. events that occurred when Shoemaker-Levy 9 split and to study 
  124. those that will occur when the fragments are destroyed in 
  125. Jupiter's atmosphere is uniquely important (see Sections 4, 7, and 
  126. 8).
  127.  
  128.  
  129.  
  130.  
  131. Acknowledgments:
  132.         This booklet is the product of many scientists, all of 
  133. whom have cooperated enthusiastically to bring their best 
  134. information about this exciting event to a wider audience. They 
  135. have contributed paragraphs, words, diagrams, slides, and 
  136. preprints as well as their critiques to this document, which 
  137. attempts to present an event that no one is quite sure how to 
  138. describe. Sincere thanks go to Mike A'Hearn, Paul Chodas, Gil 
  139. Clark, Janet Edberg, Steve Edberg, Jim Friedson, Mo Geller, Martha 
  140. Hanner, Cliff Heindl, David Levy, Mordecai-Mark Mac Low, Al 
  141. Metzger, Marcia Neugebauer, Glenn Orton, Elizabeth Roettger, Jim 
  142. Scotti, David Seal, Zdenek Sekanina, Anita Sohus, Harold Weaver, 
  143. Paul Weissman, Bob West, and Don Yeomans -- and to those who might 
  144. have been omitted. The choice of material and the faults and flaws 
  145. in the document obviously remain the responsibility of the author 
  146. alone.
  147.  
  148. The writing and production of this material was made possible 
  149. through the support of Jurgen Rahe and Joe Boyce, Code SL, NASA, 
  150. and of Dan McCleese, Jet Propulsion Laboratory (JPL). For help in 
  151. the layout and production of this booklet, on a very tight 
  152. schedule, additional thanks go to the Design Services Group of the 
  153. JPL Documentation Section.
  154.  
  155. All comments should be addressed to the author:
  156.  
  157. Ray L. Newburn, Jr.
  158. Jet Propulsion Laboratory, MS 169-237
  159. 4800 Oak Grove Dr.
  160. Pasadena, CA 91109-8099
  161.  
  162.