Как кометите обикалят около Слънцето?

За да оценим истински орбитите на кометите, помага да имаме разбиране за планетарните орбити. Въпреки че не липсва свободно пространство около слънцето, всички планети се ограничават в доста тънка лента и никоя от тях, с изключение на Плутон, се отклонява на повече от няколко градуса извън него.

Орбитата на кометата, от друга страна, може да има голям ъгъл на наклон спрямо тази лента и дори може да се върти перпендикулярно на нея, в зависимост откъде идва. Това е само един от многото интересни факти за кометата.

Според първия закон на Кеплер всички обекти обикалят около слънцето по елипсовидни пътеки. Орбитите на планетите, с изключение на Плутон, са почти кръгли, както и тези на астероидите и ледените обекти в пояса на Кайпер, който е точно извън орбитата на Нептун. Кометите, които произхождат от пояса на Кайпер, са известни като комети с кратък период и са склонни да останат в същата тясна лента като планетите.

Кометите с дълъг период, които произхождат от облака на Оорт, който е извън пояса на Кайпер и в покрайнините на Слънчевата система, са различен въпрос. Орбитите им могат да бъдат толкова елиптични, че кометите могат напълно да изчезнат за стотици години. Кометите отвъд облака на Оорт могат дори да имат параболични орбити, което означава, че те се появяват еднократно в Слънчевата система и никога повече не се връщат.

Нищо от това поведение не е загадъчно, след като разберете как изобщо са се появили планети и комети. Всичко е свързано с раждането на слънцето.

Същият процес на раждане на звезди, който учените днес могат да наблюдават, се случва в мъглявината Орион, се е случил в нашата околност на Вселената преди около 5 милиарда години. Облак космически прах, плаващ безпроблемно в необятното нищо, постепенно започна да се свива под силата на гравитацията. Образуваха се малки буци и те се слепиха, образувайки по-големи буци, които успяха да привлекат още повече прах.

Постепенно един от тези клъстери преобладаваше и тъй като продължаваше да привлича повече материал и да расте, опазване на ъгловия импулс го накара да се завърти и цялата материя около него се оформи в диск, който се завъртя в същия посока.

В крайна сметка налягането в сърцевината на преобладаващия клъстер става толкова голямо, че се запалва, а външното налягане, създадено от водородния синтез, предотвратява натрупването на повече материя. Нашето младо слънце беше достигнало финалната си маса.

Какво се случи с всички по-малки клъстери, които не бяха затворени в централния? Те продължиха да привличат материята, която беше достатъчно близо до орбитите им, а някои от тях израснаха в планети.

Други, по-малки клъстери, на самия ръб на въртящия се диск, бяха достатъчно далеч, за да не бъдат хванати в диска, въпреки че все още са били подложени на достатъчно гравитационна сила, за да ги задържат орбита. Тези малки обекти се превърнаха в планети джуджета и астероиди, а някои се превърнаха в комети.

Съставът на кометите е различен от този на астероидите. Докато астероидът е предимно скала, кометата по същество е мръсна снежна топка, пълна с джобове с космически газ.

Голям брой астероиди се намират в астероидния пояс между орбитите на Марс и Юпитер, който също е дом на планетата джудже Ceres, но те също обикалят в покрайнините на Слънцето система. Кометите, от друга страна, обикновено идват изключително от пояса на Кайпер и отвъд него.

Комета, която е далеч от слънцето, практически не се различава от астероид. Когато орбитата му го доближи до слънцето, топлината изпарява леда и парите се разширяват, образувайки облак около ядрото. Ядрото може да е само на няколко километра в ширина, но облакът може да бъде хиляди пъти по-голям, което прави кометата да изглежда много по-голяма, отколкото е в действителност.

Опашката на кометата е най-определящата й характеристика. Той може да бъде достатъчно дълъг, за да обхване разстоянието между Земята и слънцето и винаги сочи встрани от слънцето, независимо в коя посока пътува кометата. Това е така, защото е създаден от слънчевия вятър, който издухва газ от облака от пари, който заобикаля ядрото.

Кометите с дълъг период могат да имат силно елиптични орбити, които могат да бъдат толкова ексцентрични, че периодът между наблюденията от Земята може да бъде повече от цял ​​живот. Вторият закон на Кеплер предполага, че обектите се движат по-бавно, когато са по-далеч от слънцето, отколкото когато са близо до него, така че кометите са склонни да бъдат невидими далеч по-дълго, отколкото са видими. Независимо от това колко време отнема, обект в орбита винаги се връща, освен ако нещо не го изхвърли от орбитата си.

Някои обекти обаче никога не се връщат. Те идват от привидно никъде, пътуват със скорости, нетипични за орбиталните тела, бият се около слънцето и изстрелват в космоса. Тези обекти не произхождат от Слънчевата система; те идват от междузвездното пространство. Вместо елиптична орбита, те следват параболичен път.

Тайнственият астероид с форма на пура 'Oumuamua беше един такъв обект. Той се появи в Слънчевата система през януари 2017 г. и изчезна от полезрението година по-късно. Може би това беше НЛО, но по-вероятно беше междузвезден обект, привлечен от слънцето, но движещ се твърде бързо, за да бъде принуден в орбита.

Кометата на Халей е може би най-известната от всички комети. Открит е от Едмънд Халей, британски астроном, който е приятел на сър Исак Нютон. Той е първият човек, който постулира, че наблюденията на комети през 1531, 1607 и 1682 г. са били от една и съща комета и той прогнозира връщането й през 1758 г.

Доказано е, че е прав, когато кометата се появява зрелищно в коледната нощ през 1758 година. За съжаление тази нощ беше 16 години след смъртта му.

Кометата на Халей има период между 74 и 79 години. Несигурността се дължи на гравитационните влияния, които среща по пътя си - особено на планетата Венера - и на присъщата задвижваща система, която всички комети притежават. Когато комета като кометата на Халей се приближи до слънцето, джобовете с газ в сърцевината се разширяват и пробиват слаби места в ядрото, осигуряващи тяга, която може да го тласне във всяка посока и да създаде смущения в него орбита.

Астрономите са картографирали орбитата на кометата на Халей и са открили, че тя е силно елиптична, с ексцентричност от почти 0,97. (Ексцентричност в този случай означава колко е продълговата или кръгла орбита; колкото по-близо до нулата ексцентричността, толкова по-кръгла е орбитата.)

Като се има предвид, че орбитата на Земята има ексцентричност 0,02, което я прави почти кръгла и че ексцентричността на орбитата на Плутон е само 0,25, ексцентричността на кометата на Халей е екстремна. В афелия той е далеч извън орбитата на Плутон, а в перихелия е само на 0,6 AU от слънцето.

Орбитата на кометата на Халей е не просто ексцентрична, но и наклонена на 18 градуса спрямо равнината на еклиптиката. Това е доказателство, че не е образувано по същия начин, по който са се формирали планетите, въпреки че може да се е сляло по едно и също време. Дори би могло да произхожда от друга част на галактиката и просто да бъде уловено от гравитацията на слънцето, когато минаваше покрай него.

Кометата на Халей показва друга характеристика, която е различна от планетите. Той се върти в посока, обратна на тази на своята орбита. Венера е единствената планета, която прави това, и Венера се върти толкова бавно, че астрономите подозират, че се е сблъскала с нещо в миналото си. Фактът, че кометата на Халей се върти в посоката, която прави, е по-голямо доказателство, че не е формирана по същия начин като планетите.