Физическая природа кометных хвостов разных типов различна. Хвосты I типа — газовые, состоящие исключительно из ионов (СО+,N1;C01, и других). В хвостах II типа присутствует мельчайшая пыль (поперечники пылинок — порядка Ю-5 см), покинувшая кометное ядро. Кроме того, в хвостах II типа, возможно, присутствуют некоторые нейтральные молекулы и продукты их распада. Твердые частицы, образующие аномальные хвосты, настолько крупны, что световое давление солнечных лучей практически никак не отражается на их движении.
Что касается головы кометы, то она включает в себя как пыль (в центральной части, близкой к ядру), так и нейтральные газовые молекулы (С2, СН, CN).
Физика комет зародилась еще в прошлом веке, но только в последние 10—15 лет эту область астрофизики охватил тот необычный бурный прогресс, который вообще характерен для современного естествознания. Только сейчас стало очевидно, насколько сложны физические процессы в кометах и как наивны претензии тех исследователей комет, которые в прошлом считали возможным объяснить кометные явления чисто механическими причинами.
Любую комету можно считать малым телом с непрерывно обновляющейся атмосферой. Как уже отмечалось, грандиозные размеры голов и хвостов комет еще не дают нам права считать кометы исполинскими небесными телами, так как почти вся масса кометы сосредоточена в ее очень компактном ядре. Что же касается головы и хвостов кометы, то их средняя плотность в миллиарды раз меньше плотности комнатного воздуха — факт, оправдывающий известное образное наименование комет («видимое ничто»).
Неоднократно ядра комет проходили вблизи Земли и других крупных планет, однако эти сближения никак не отразились на движении последних. Бывало итак (например, в 1910 г.), что ядра комет проходили между Землей и Солнцем. Однако самые тщательные наблюдения не дали желаемых результатов — никаких следов кометного ядра на фоне солнечного диска замечено не было. Уже эти факты свидетельствуют о крайне малой массе кометного ядра.
В телескоп в центре головы кометы удается различить звездообразное сгущение — так называемое фотометрическое ядро. Но это еще не то реальное твердое ядро, которое служит, так сказать, «основой» кометы. Чем больше применяемое в телескопе увеличение, тем меньше фотометрическое ядро — верный признак, что в данном случае мы видим газовый сгусток со сферическим распределением плотностей, окружающий твердое ядро.
В истории кометной астрономии лишь дважды, по-видимому, удалось разглядеть настоящее ядро кометы. Случилось это в 1927 и в 1930 гг., когда кометы 1927 VII и 1930 VI подошли к нашей планете на расстояние в несколько миллионов километров. Известный французский астроном Бальде на Медонской обсерватории рассмотрел в головах комет звездообразные объекты, не уменьшающиеся при росте увеличения окуляра. По оценке Бальде (при альбедо 0,1), в обоих случаях поперечники кометных ядер оказались близкими к 400 м — результат, вряд ли сильно отличающийся от действительности.
Как можно представить себе строение кометного ядра? Что это — рой из отдельных мелких частиц, монолит типа исполинского метеорита или нечто иное?
В 1950 г. казанский астроном А. Д. Дубяго показал, что в ядре из глыб отдельные глыбы будут каждые несколько минут сталкиваться друг с другом, дробясь и разрушаясь при этом. Так как столкновения вызовут выделение тепла, безвозвратно покидающего ядро, общая механическая энергия ядра станет непрерывно уменьшаться. В результате за короткий срок движение отдельных глыб в ядре прекратится и рой соберется в единое компактное тело.
Однако здесь снова возникают затруднения. Считать ядро кометы монолитным телом сравнительно небольших размеров нельзя, так как в этом случае непонятно, каким образом с весьма малой площади поверхности такого ядра при его сближении с Солнцем выделяется значительное количество газов.
Выход из затруднения в настоящее время находят в «ледяной» модели кометного ядра, впервые предложенной еще в 1947 г. С. К. Всехсвятским. Согласно новейшим взглядам, основная масса кометного ядра состоит из «льдов» различных газов — метана, аммиака, углекислого газа и других. Среди них есть и обычный водяной лед. Все эти «льды» не чисты — к ним примешаны многочисленные твердые тугоплавкие частицы металлического или каменистого характера.
Когда говорят о кометных «льдах», может сложиться ошибочное представление, что эти льды похожи по своей плотности, скажем, на хорошо знакомые нам зеленоватые глыбы речного льда. На самом деле это не так. Кометные ядра, постепенно распадаясь, образуют метеорные потоки. Частицы этих потоков, или спорадические метеорные тела, давно уже потерявшие связь с кометой-родоначальницей, сталкиваются с Землей, проносятся метеорами по небосклону.
И вот если в такие моменты зафиксировать метеор на фотопластинке, сфотографировать его спектр, изучить другие физические качества, а главное, выяснить, как тормозилось метеорное тело в атмосфере, то можно определить среднюю плотность этой частицы кометного ядра. По многим, достаточно надежным данным, она близка к 0,1 г/см3. Иначе говоря, кометные «льды» по своей плотности скорее похожи на очень рыхлый снег, но уже никак не на плотные льдины.