كيف تدور المذنبات حول الشمس؟

لتقدير مدارات المذنبات حقًا ، من المفيد فهم مدارات الكواكب. على الرغم من عدم وجود نقص في المساحة المتاحة حول الشمس ، فإن الكواكب كلها تحصر نفسها في نطاق رقيق إلى حد ما ، ولا يبتعد أي منها ، باستثناء بلوتو ، أكثر من بضع درجات خارجها.

من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون لمدار المذنب زاوية ميل كبيرة بالنسبة لهذا النطاق وقد يدور بشكل عمودي عليه ، اعتمادًا على المكان الذي يأتي منه. هذه مجرد واحدة من العديد من حقائق المذنب المثيرة للاهتمام.

وفقًا لقانون كبلر الأول ، تدور جميع الأجسام حول الشمس في مسارات بيضاوية. تكون مدارات الكواكب ، باستثناء بلوتو ، دائرية تقريبًا ، وكذلك مدارات الكويكبات والأجسام الجليدية في حزام كويبر ، الذي يقع خلف مدار نبتون. تُعرف المذنبات التي تنشأ في حزام كويبر باسم مذنبات الفترة القصيرة وتميل إلى البقاء في نفس النطاق الضيق مثل الكواكب.

إن المذنبات طويلة الأمد ، التي تنشأ في سحابة أورت ، الواقعة خارج حزام كايبر وعلى أطراف النظام الشمسي ، هي مسألة مختلفة. يمكن أن تكون مداراتها بيضاوية الشكل لدرجة أن المذنبات يمكن أن تختفي تمامًا لمئات السنين. يمكن أن يكون للمذنبات القادمة من خارج سحابة أورت مدارات مكافئة ، مما يعني أنها تظهر مرة واحدة في النظام الشمسي ولا تعود أبدًا مرة أخرى.

لا شيء من هذا السلوك غامض بمجرد أن تفهم كيف ظهرت الكواكب والمذنبات في المقام الأول. كل هذا له علاقة بولادة الشمس.

نفس عملية ولادة النجوم التي يستطيع العلماء اليوم ملاحظتها تحدث في سديم الجبار ، حدثت بالقرب من الكون منذ حوالي 5 مليارات سنة. بدأت سحابة من الغبار الفضائي ، تطفو بهدوء في العدم الشاسع ، بالتقلص تدريجياً تحت تأثير قوة الجاذبية. تشكلت كتل صغيرة ، وتلتصق ببعضها البعض ، لتشكل كتلًا أكبر كانت قادرة على جذب المزيد من الغبار.

تدريجيًا ، سادت إحدى هذه المجموعات ، واستمرت في جذب المزيد من المواد والنمو ، والحفظ من الزخم الزاوي تسبب في دورانه ، وتشكلت كل المواد المحيطة به في قرص يدور في نفس الشيء اتجاه.

في النهاية ، أصبح الضغط في قلب الكتلة السائدة كبيرًا جدًا لدرجة أنه اشتعل ، ومنع الضغط الخارجي الناتج عن اندماج الهيدروجين المزيد من المادة من التراكم. وصلت شمسنا الفتية إلى كتلتها النهائية.

ماذا حدث لجميع التجمعات الصغيرة التي لم تكن محاصرة في المجموعة المركزية؟ استمروا في جذب المادة التي كانت قريبة بدرجة كافية من مداراتهم ، ونما بعضهم إلى كواكب.

كانت التجمعات الصغيرة الأخرى ، على حافة قرص الغزل ، بعيدة بما يكفي لتجنب الوجود عالقة في القرص ، على الرغم من أنها كانت لا تزال تخضع لقوة جاذبية كافية لإبقائها في الداخل يدور في مدار. أصبحت هذه الأجسام الصغيرة كواكب قزمة وكويكبات ، وتحول بعضها إلى مذنبات.

يختلف تكوين المذنبات عن تكوين الكويكبات. في حين أن الكويكب هو في الغالب صخرة ، فإن المذنب هو في الأساس كرة ثلجية قذرة مليئة بجيوب من غاز الفضاء.

تم العثور على عدد كبير من الكويكبات في حزام الكويكبات بين مداري المريخ والمشتري ، التي هي أيضًا موطن للكوكب القزم سيريس ، لكنها أيضًا تدور في ضواحي الشمس النظام. من ناحية أخرى ، تميل المذنبات إلى أن تأتي حصريًا من حزام كويبر وما وراءه.

مذنب بعيد عن الشمس لا يمكن تمييزه فعليًا عن كويكب. عندما يقترب مداره من الشمس ، فإن الحرارة تبخر الجليد ، ويتمدد البخار ليشكل سحابة حول النواة. قد يكون عرض النواة بضعة كيلومترات فقط ، لكن السحابة يمكن أن تكون أكبر بآلاف المرات ، مما يجعل المذنب يبدو أكبر بكثير مما هو عليه في الواقع.

ذيل المذنب هو أكثر ما يميزه. يمكن أن تكون طويلة بما يكفي لتمتد على المسافة بين الأرض والشمس ، كما أنها تشير دائمًا بعيدًا عن الشمس ، بغض النظر عن الاتجاه الذي يسير فيه المذنب. هذا لأنه تم إنشاؤه بواسطة الرياح الشمسية ، والتي تدفع الغاز بعيدًا عن سحابة البخار التي تحيط بالنواة.

يمكن أن يكون للمذنبات ذات الفترات الطويلة مدارات إهليلجية عالية يمكن أن تكون غريبة الأطوار لدرجة أن الفترة بين مشاهدتها من الأرض يمكن أن تكون أكثر من عمر. يشير قانون كبلر الثاني إلى أن الأجسام تتحرك بشكل أبطأ عندما تكون بعيدة عن الشمس مما كانت عليه عندما تكون قريبة منها ، لذلك تميل المذنبات إلى أن تكون غير مرئية لفترة أطول بكثير مما هي مرئية. ومع ذلك ، وبغض النظر عن الوقت الذي يستغرقه ، فإن الجسم في المدار يعود دائمًا ، ما لم يخرجه شيء من مداره.

ومع ذلك ، فإن بعض الأشياء لا تعود أبدًا. إنهم يأتون من لا مكان على ما يبدو ، يسافرون بسرعات غير معتادة للأجسام التي تدور حول الشمس ، ويتجولون حول الشمس ويطلقون في الفضاء. هذه الأجسام لا تنشأ في النظام الشمسي. يأتون من الفضاء بين النجوم. بدلاً من المدار الإهليلجي ، فإنهم يتبعون مسارًا مكافئًا.

كان الكويكب الغامض الذي يشبه السيجار "أومواموا" أحد هذه الأجسام. ظهر في النظام الشمسي في يناير 2017 واختفى بعد عام. ربما كان جسمًا غريبًا ، ولكن على الأرجح ، كان جسمًا بين نجميًا ينجذب إلى الشمس ولكنه يتحرك بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن إقناعه في المدار.

ربما يكون مذنب هالي هو الأكثر شهرة بين جميع المذنبات. اكتشفه إدموند هالي ، عالم الفلك البريطاني الذي كان صديقًا للسير إسحاق نيوتن. كان أول شخص يفترض أن مشاهدات المذنبات في الأعوام 1531 و 1607 و 1682 كانت جميعها من نفس المذنب ، وتوقع عودته في عام 1758.

وقد ثبت أنه على حق عندما ظهر المذنب بشكل مذهل ليلة عيد الميلاد عام 1758. كانت تلك الليلة ، للأسف ، بعد 16 عامًا من وفاته.

يمتد مذنب هالي بين 74 و 79 سنة. يرجع عدم اليقين إلى تأثيرات الجاذبية التي يواجهها على طول مساره - وخاصة كوكب الزهرة - ونظام الدفع الداخلي الذي تمتلكه جميع المذنبات. عندما يقترب مذنب مثل مذنب هالي من الشمس ، تتوسع جيوب الغاز في القلب وتتسرب من خلالها نقاط ضعف في القلب ، مما يوفر قوة دفع يمكن أن تدفعها في أي اتجاه وتخلق اضطرابات فيها يدور في مدار.

قام علماء الفلك برسم خريطة لمدار مذنب هالي ووجدوا أنه بيضاوي للغاية ، مع انحراف يبلغ 0.97 تقريبًا. (غرابة في هذه الحالة يعني مدى استطالة أو مدار المدار ؛ كلما اقترب الانحراف من الصفر ، استدار المدار).

بالنظر إلى أن مدار الأرض له انحراف يبلغ 0.02 ، مما يجعله دائريًا تقريبًا ، وأن الانحراف في مدار بلوتو يبلغ 0.25 فقط ، فإن الانحراف اللامركزي لمذنب هالي يكون شديدًا. في الأوج ، يكون خارج مدار بلوتو جيدًا ، وعند الحضيض ، لا يبعد عن الشمس سوى 0.6 وحدة فلكية.

إن مدار مذنب هالي ليس غريب الأطوار فحسب ، بل إنه مائل أيضًا بزاوية 18 درجة بالنسبة لمستوى مسير الشمس. وهذا دليل على أنها لم تتشكل بالطريقة نفسها التي تشكلت بها الكواكب ، على الرغم من أنها ربما تكون قد اندمجت في نفس الوقت تقريبًا. يمكن أن يكون قد نشأ في جزء آخر من المجرة وببساطة تم القبض عليه بواسطة جاذبية الشمس أثناء مرورها.

يعرض مذنب هالي خاصية أخرى تختلف عن الكواكب. يدور في اتجاه معاكس لاتجاه مداره. كوكب الزهرة هو الكوكب الوحيد الذي يفعل ذلك ، ويدور الزهرة ببطء شديد لدرجة أن علماء الفلك يشتبهون في اصطدامه بشيء في ماضيه. حقيقة أن مذنب هالي يدور في الاتجاه الذي يفعله هو دليل إضافي على أنه لم يتشكل بالطريقة نفسها التي تشكلت بها الكواكب.