Kuinka komeetat kiertävät aurinkoa?

Komeettojen kiertoradan todella arvostaminen auttaa ymmärtämään planeetan kiertoratoja. Vaikka auringon ympärillä ei ole pulaa käytettävissä olevasta tilasta, kaikki planeetat rajoittuvat melko ohueseen vyöhykkeeseen, eikä kukaan heistä Pluutoa lukuun ottamatta eksy yli muutaman asteen sen ulkopuolella.

Komeetan kiertoradalla voi sen sijaan olla suuri kallistuskulma tähän kaistaan ​​nähden, ja se voi kiertää jopa kohtisuoraan sitä kohti, mistä se tulee. Se on vain yksi monista mielenkiintoisista komeettatiedoista.

Keplerin ensimmäisen lain mukaan kaikki esineet kiertävät aurinkoa elliptisillä poluilla. Planeetoiden kiertoradat Plutoa lukuun ottamatta ovat melkein pyöreät, samoin kuin asteroidien ja jäisten esineiden kiertoradat Kuiperin vyöhykkeellä, joka on aivan Neptunuksen kiertoradan ulkopuolella. Komeereja, jotka ovat peräisin Kuiperin vyöhykkeeltä, kutsutaan lyhytaikaisiksi komeeteiksi ja ne pysyvät yleensä samalla kapealla kaistalla kuin planeetat.

Pitkän ajan komeetat, jotka ovat peräisin Oortin pilvestä, joka on Kuiperin vyöhykkeen ulkopuolella ja aurinkokunnan laitamilla, ovat eri asia. Heidän kiertoradansa voi olla niin elliptinen, että komeetat voivat kadota kokonaan satoihin vuosiin. Komeeteilla Oortin pilven ulkopuolelta voi olla jopa parabolisia kiertoratoja, mikä tarkoittaa, että ne näyttävät yhden aurinkokunnassa eivätkä koskaan tule takaisin.

Mikään tällainen käyttäytyminen ei ole salaperäinen, kun ymmärrät, kuinka planeetat ja komeetat tulivat siellä ensin. Kaikki on tekemistä auringon syntymän kanssa.

Sama tähtien syntymisprosessi, jonka tutkijat voivat nykyään havaita tapahtuvan Orionin sumussa, tapahtui maailmankaikkeuden läheisyydessä noin 5 miljardia vuotta sitten. Avaruuspölyn pilvi, joka kellui tapahtumattomasti valtavassa tyhjässä, alkoi vähitellen supistua painovoiman alaisena. Pieniä kokkareita muodostui, ja ne tarttuivat yhteen muodostaen suurempia palasia, jotka kykenivät houkuttelemaan vielä enemmän pölyä.

Vähitellen yksi näistä klustereista oli hallitseva, ja kun se houkutteli lisää materiaalia ja kasvoi, säilyttäminen kulmamomentin aiheuttama se pyöri ja kaikki sen ympärillä olevat aineet muodostuivat levyksi, joka pyöri samalla tavalla suunta.

Lopulta vallitsevan klusterin ytimessä olevasta paineesta tuli niin suuri, että se syttyi, ja vetyfuusion aiheuttama ulospaine estää muita aineita kertymästä. Nuori aurinko oli saavuttanut lopullisen massansa.

Mitä tapahtui kaikille pienemmille klustereille, jotka eivät olleet loukussa keskeisessä? He houkuttelivat edelleen asiaa, joka oli riittävän lähellä heidän kiertoratojaan, ja jotkut heistä kasvoivat planeetoiksi.

Muut, pienemmät klusterit, pyörivän levyn reunalla, olivat riittävän kaukana välttääkseen olemisen kiinni levylle, vaikka heihin kohdistui vielä tarpeeksi painovoimaa niiden pitämiseen kiertoradalla. Näistä pienistä esineistä tuli kääpiöplaneettoja ja asteroideja, ja joistakin tuli komeettoja.

Komeettojen koostumus eroaa asteroidien koostumuksesta. Asteroidi on enimmäkseen kallio, mutta komeetta on pohjimmiltaan likainen lumipallo, joka on täynnä avaruuskaasun taskuja.

Suuri määrä asteroideja löytyy asteroidivyöhykkeeltä Marsin ja Jupiterin kiertoradan välillä, jossa asuu myös kääpiö planeetta Ceres, mutta ne kiertävät myös aurinkokunnan laitamilla järjestelmään. Komeetat toisaalta tulevat yleensä yksinomaan Kuiperin vyöstä ja sen ulkopuolelta.

Komeetta, joka on kaukana auringosta, on käytännöllisesti katsoen erotettavissa asteroidista. Kun kiertorata tuo sen lähelle aurinkoa, lämpö höyrystää kuitenkin jään ja höyry laajenee muodostaen pilven ytimen ympärille. Ydin voi olla vain muutaman kilometrin poikki, mutta pilvi voi olla tuhansia kertoja suurempi, jolloin komeetta näyttää paljon suuremmalta kuin se todellisuudessa on.

Komeetan häntä on sen määrittelevin ominaisuus. Se voi olla tarpeeksi pitkä kattamaan maapallon ja auringon välinen etäisyys, ja se osoittaa aina poispäin auringosta riippumatta siitä, mihin suuntaan komeetta liikkuu. Tämä johtuu siitä, että sen on luonut aurinkotuuli, joka puhaltaa kaasua pois ydintä ympäröivästä höyrypilvestä.

Pitkän ajan komeeteilla voi olla erittäin elliptiset kiertoradat, jotka voivat olla niin epäkeskeisiä, että maapallon havaintojen välinen aika voi olla enemmän kuin elinaika. Keplerin toinen laki viittaa siihen, että esineet liikkuvat hitaammin, kun ne ovat kauempana auringosta kuin lähellä niitä, joten komeetat ovat yleensä näkymättömiä kauemmin kuin ne ovat näkyvissä. Riippumatta siitä kuinka kauan se kestää, kiertoradalla oleva kohde palaa aina, ellei joku pudota sitä kiertoradaltaan.

Jotkut esineet eivät kuitenkaan koskaan palaa. Ne tulevat näennäisesti mistä tahansa, matkustavat kiertoradoille epätyypillisillä nopeuksilla, piiskaavat aurinkoa ja ampuvat avaruuteen. Nämä esineet eivät ole peräisin aurinkokunnasta; ne tulevat tähtienvälisestä avaruudesta. Elliptisen kiertoradan sijaan he seuraavat parabolista polkua.

Salaperäinen sikarin muotoinen asteroidi 'Oumuamua oli yksi tällainen esine. Se ilmestyi aurinkokunnassa tammikuussa 2017 ja meni näkyvistä vuotta myöhemmin. Ehkä se oli UFO, mutta todennäköisemmin se oli tähtienvälinen esine, joka houkutteli aurinkoa, mutta liikkuu liian nopeasti päästäkseen kiertoradalle.

Halleyn komeetta on ehkä tunnetuin komeeteista. Sen löysi brittiläinen tähtitieteilijä Edmund Halley, joka oli Sir Isaac Newtonin ystävä. Hän oli ensimmäinen henkilö, joka postitoi, että komeettahavainnot vuosina 1531, 1607 ja 1682 olivat kaikki olleet samassa komeetassa, ja hän ennusti sen paluun vuonna 1758.

Hänet todistettiin oikeaksi, kun komeetta esiintyi näyttävästi jouluyönä vuonna 1758. Se yö oli valitettavasti 16 vuotta hänen kuolemansa jälkeen.

Halleyn komeetan aika on 74--79 vuotta. Epävarmuus johtuu gravitaatiovaikutuksista, joita se kohtaa polullaan - erityisesti Venus-planeetalla - ja sisäisestä työntövoimajärjestelmästä, joka kaikilla komeeteilla on. Kun Halleyn komeetan kaltainen komeetta lähestyy aurinkoa, ytimessä olevat kaasutaskut laajenevat ja ampuvat läpi heikot kohdat ytimessä tarjoten työntövoiman, joka voi työntää sitä mihin tahansa suuntaan ja aiheuttaa häiriöitä sen ytimessä kiertoradalla.

Tähtitieteilijät ovat kartoittaneet Halleyn komeetan kiertoradan ja havainneet, että se on erittäin elliptinen, ja sen epäkeskisyys on melkein 0,97. (Eksentrisyys tässä tapauksessa tarkoittaa sitä, kuinka kiertorata on pitkänomainen tai pyöreä; mitä lähempänä nollaa on epäkeskisyys, sitä pyöreämpi kiertorata on.)

Ottaen huomioon, että maapallon kiertoradan epäkeskisyys on 0,02, mikä tekee siitä melkein pyöreän ja että Pluton kiertoradan epäkeskisyys on vain 0,25, Halleyn komeetan eksentrisyys on äärimmäinen. Aphelionissa se on hyvin Pluton kiertoradan ulkopuolella, ja perihelionissa se on vain 0,6 AU: n päässä auringosta.

Halleyn komeetan kiertorata ei ole vain epäkeskeinen, mutta se on myös kallistettu 18 astetta ekliptikan tasoon nähden. Tämä on osoitus siitä, että sitä ei muodostettu samalla tavalla kuin planeetat muodostuivat, vaikka se on saattanut sulautua samaan aikaan. Se olisi voinut syntyä jopa toisesta galaksin osasta, ja auringon painovoima olisi yksinkertaisesti tarttunut ohi.

Halleyn komeetalla on toinen ominaisuus, joka eroaa planeetoista. Se pyörii kiertorataa vastakkaiseen suuntaan. Venus on ainoa planeetta, joka tekee tämän, ja Venus pyörii niin hitaasti, että tähtitieteilijät epäilevät sen törmänneen johonkin menneisyyteen. Se, että Halleyn komeetta pyörii siihen suuntaan, on enemmän todisteita siitä, että sitä ei muodostettu samalla tavalla kuin planeettoja.