Ньютон знал из наблюдений древних астрономов и сам замечал, что хвосты и головы комет состоят из чрезвычайно разреженного вещества, так как через хвост и голову нередко просвечивали даже и слабые звезды. Но в голове кометы можно всегда заметить яркую центральную часть, похожую на звездочку. Это ядро кометы. Через него никогда не видны звезды, следовательно, оно представляет собою наиболее плотную часть кометы.

Скорее всего, решил Ньютон, ядро кометы — это твердое и плотное тело, которое движется вокруг Солнца, подчиняясь закону тяготения. Хвост же кометы состоит из паров, образующихся при нагревании ядра Солнцем.

Оставался необъясненным загадочный факт, подмеченный уже давно: почему хвост кометы направляется всегда в сторону, противоположную Солнцу?

«Сам я склонен думать, — писал Ньютон, — что движение этих частиц хвоста скорее может происходить от разрежения материи под действием тепла. Воздух в трубе камина, разреженный теплом, становится легче соседнего не нагретого, и поднимается, унося с собою частицы дыма. Почему не могут частицы хвоста кометы подниматься таким же образом? Пары комет могут нагревать очень редкую эфирную среду, разрежая ее еще больше, и поднимаются вместе с ней, образуя хвост».

Однако Ньютон ошибался в своих выводах. Первым, кто ближе всех подошел к разгадке тайны кометных хвостов, был гениальный русский ученый М. В. Ломоносов, как это читатель увидит дальше.

Уже третьи сутки команда небольшого корабля боролась с разбушевавшимися стихиями. Помощи ждать было неоткуда; путешественники находились в совершенно не исследованных местах Атлантического океана, где до них не бывал ни один мореплаватель. До берега — по меньшей мере пять дней пути. Это был берег Южной Америки.

Наутро шторм затих. Обледеневший корабль медленно плыл по зеленовато-черным водам океана. На юге, на горизонте, виднелась какая-то блестящая полоска: это были льды. Дальше на юг плыть было невозможно, и капитан решил повернуть назад.

Мы не будем утомлять читателя описанием обратного путешествия, а спустимся в капитанскую каюту и познакомимся с отважным моряком. Его имя — Эдмунд Галлей. Это человек среднего роста, плотно сложенный, с черными длинными волосами, спадающими на плечи, и мужественным загорелым лицом. В свои 45 лет он был известен не только как мужественный моряк, но и как ученый. Учителем Галлея был Исаак Ньютон.

Теперь, отдыхая в каюте после многих бессонных ночей, Галлей вспомнил свою первую встречу с Ньютоном. Это было в 1684 году — пятнадцать лет назад. В то время Галлея мучила одна задача, решить которую он сам никак не мог. Галлей тоже наблюдал известную уже читателям комету 1680 года и пытался определить ее путь, исходя из законов Кеплера. Но у него ничего не получалось. Тогда он решил отправиться к знаменитому профессору Кембриджского университета.

В пасмурный осенний день Галлей пришел в дом Ньютона. Слуга провел его в скромно обставленный кабинет, а через несколько минут появился и сам хозяин, человек небольшого роста, худощавый и ширококостный. После короткого приветствия Галлей, жаждавший получить ответ на интересовавший его вопрос, прямо обратился к Ньютону: «По какой кривой должно двигаться тело, если на него действует сила, изменяющаяся обратно пропорционально квадрату расстояния?» — «По эллипсу», немедленно ответил Ньютон. «Но откуда вы это узнали?» воскликнул Галлей. «Я вычислил», последовал ответ.

С этой встречи между учеными установилась тесная дружба. Галлей вспомнил, как долго и упорно ему пришлось уговаривать Ньютона, прежде чем тот согласился опубликовать результаты своих работ. Только в 1687 году, благодаря настояниям Галлея, вышла книга Ньютона под заглавием «Математические принципы натуральной философии».

Еще до отплытия в свою географическую экспедицию Галлей задумал провести работу по исследованию комет. Ньютон не раз говорил Галлею о том, что, по-видимому, существуют периодические кометы. Он даже предложил способ, как проверить эту гипотезу. Нужно было собрать данные наблюдений различных комет и по ним определить их орбиты. Если у некоторых комет орбиты окажутся совпадающими, то значит они принадлежат одной и той же комете. По моментам прохождений через перигелий можно будет определить период обращения этой кометы вокруг Солнца.

Такую работу и начал Галлей, но экспедиция заставила его отложить ее. Теперь он с нетерпением ждал возвращения домой, чтобы снова приняться за эти исследования.

В сентябре 1700 года фрегат под командованием Галлея вошел в устье Темзы. Галлей, которого считали погибшим, был награжден за успешно проведенную географическую экспедицию. Но Галлей меньше всего интересовался почестями. Он с увлечением принялся за прерванную работу. Материала у Галлея было сравнительно немного. Обо всех кометах, появившихся до 1337 года, никаких данных, основанных на астрономических наблюдениях, не было: сообщались главным образом всякие небылицы, не представляющие научной ценности. Зато за время с 1337 года по 1698 год можно было собрать достаточно достоверные наблюдения 24 комет.

«Собрав отовсюду наблюдения комет, — писал он после, — я составил таблицу — небольшую, но небесполезную для астрономов».

В этой табличке приводятся числа, характеризующие форму и расположение орбит 24 комет. Когда Галлей впервые составил эту таблицу, его поразило совпадение величин, относящихся к трем кометам. Это были кометы, появлявшиеся в 1531, 1607 и 1682 годах. Последнюю наблюдал и сам Галлей. Оказалось, что они двигались по почти одинаковым орбитам. Могло ли это быть простым совпадением? «Довольно многое, — писал Галлей, — заставляет меня думать, что комета 1531 года была тождественна с кометой 1607 года, описанной Кеплером, а также с той, которую наблюдал я сам в 1682 году».

Однако одно обстоятельство омрачало радость открытия. Дело в том, что от первого до второго появления этой кометы прошло 76 лет и 2 месяца, а от второго до третьего — только 74 года и 10,5 месяца. Почему же эти периоды неодинаковы?

Вскоре Галлей нашел этому правдоподобное объяснение. Ведь комета, как показывает ее орбита, при своем движении должна была проходить вблизи гигантских планет — Юпитера и Сатурна. Что же удивительного, если эти планеты своим могучим притяжением отвлекли комету от ее обычного пути, сократив его, а потому она и пришла во второй раз раньше. Значит сомнений нет! Это не три разные кометы, а одна, движущаяся вокруг Солнца по очень вытянутому эллипсу с периодом обращения в среднем в 75,5 года.

Воспользовавшись третьим законом Кеплера, Галлей подсчитал, как далеко эта комета удаляется от Солнца. Оказалось, что в самой крайней точке своей орбиты (афелии) комета бывает в 35,5 раза дальше от Солнца, чем Земля. С такого гигантского расстояния Солнце должно казаться лишь крошечной звездой. Это области пространства, в которых царит вечный мрак и страшный холод. Из этих мрачных окраин солнечной системы комета, все время убыстряя свой ход, приближается к Солнцу и проносится вблизи него на расстоянии, почти в два раза меньшем земного, чтобы затем снова уйти обратно. Галлей не сомневался, что им открыта первая периодическая комета.

«Я с уверенностью решаюсь предсказать, — писал Галлей, — возвращение этой кометы в 1758 году. Если она вернется, то не будет более никакой причины сомневаться в том, что и другие кометы должны возвращаться».

Это предсказание было сделано в 1704 году, когда Галлею было уже 48 лет. Он не надеялся, что ему удастся дожить до 102 лет и собственными глазами удостовериться в правильности сделанного открытия, однако уверенность в истинности закона всемирного тяготения и сделанных им выводов не покидала Галлея до последней минуты его жизни.

На 84-м году его разбил паралич, и у него отнялась правая рука. Однако и теперь неутомимый труженик науки продолжал работать. Он диктовал помощнику свои вычисления.