彗星の軌道を真に理解するには、惑星の軌道を理解することが役立ちます。 太陽の周りに利用可能なスペースが不足していなくても、惑星はすべてかなり薄いバンドに閉じ込められており、冥王星を除いて、惑星の外に数度以上外れることはありません。
一方、彗星の軌道は、このバンドに対して大きな傾斜角を持つ可能性があり、彗星がどこから来たのかによっては、彗星に対して垂直に軌道を描くことさえあります。 これは、多くの興味深い彗星の事実の1つにすぎません。
ケプラーの最初の法則によれば、すべての物体は楕円軌道で太陽を周回します。 冥王星を除く惑星の軌道はほぼ円形であり、海王星の軌道を少し超えたカイパーベルトの小惑星や氷の物体の軌道も同様です。 カイパーベルトを起源とする彗星は短周期彗星として知られており、惑星と同じ狭帯域にとどまる傾向があります。
カイパーベルトを越えて太陽系の郊外にあるオールトの雲から発生する長周期彗星は別の問題です。 それらの軌道は非常に楕円形である可能性があるため、彗星は何百年もの間完全に消滅する可能性があります。 オールトの雲の向こうからの彗星は放物線軌道を持つことさえできます。つまり、それらは太陽系に単一の出現をし、二度と戻ってこないことを意味します。
そもそも惑星や彗星がどのようにしてそこに存在するようになったのかを理解すれば、この振る舞いはどれも不思議なものではありません。 それはすべて太陽の誕生と関係があります。
それはすべて塵の雲から始まりました
今日の科学者がオリオン大星雲で起こっていることを観察することができるのと同じ星の誕生のプロセスは、約50億年前に私たちの宇宙の近くで起こりました。 広大な無の中に無事に浮かんでいる宇宙塵の雲は、重力の下で徐々に収縮し始めました。 小さな塊が形成され、それらがくっついて、さらに多くのほこりを引き付けることができる大きな塊を形成しました。
徐々に、これらのクラスターの1つが優勢になり、それがより多くの物質を引き付けて成長し続けるにつれて、保全 角運動量のおかげでそれは回転し、その周りのすべての物質は同じように回転する円盤に形成されました 方向。
最終的に、優勢なクラスターのコアの圧力が非常に大きくなり、それが発火し、水素核融合によって生成された外向きの圧力により、より多くの物質が降着するのを防ぎました。 私たちの若い太陽はその最終的な質量に達していた。
中央のクラスターに閉じ込められていなかったすべての小さなクラスターはどうなりましたか？ 彼らは軌道に十分近い物質を引き付け続け、それらのいくつかは惑星に成長しました。
回転するディスクの端にある他の小さなクラスターは、離れているのを避けるのに十分な距離にありました。 ディスクに引っ掛かったが、それでもそれらを保持するのに十分な重力を受けていた 軌道。 これらの小さな物体は準惑星や小惑星になり、いくつかは彗星になりました。
彗星は小惑星ではありません
彗星の組成は小惑星の組成とは異なります。 小惑星はほとんどが岩石ですが、彗星は本質的に宇宙ガスのポケットで満たされた汚れた雪玉です。
火星と木星の軌道の間の小惑星帯には、多数の小惑星が見られます。 準惑星セレスの本拠地でもありますが、太陽の郊外を周回しています システム。 一方、彗星は、カイパーベルト以降からのみ来る傾向があります。
太陽から遠く離れた彗星は、小惑星とほとんど区別がつきません。 しかし、その軌道が太陽に近づくと、熱が氷を蒸発させ、蒸気が膨張して原子核の周りに雲を形成します。 原子核の直径はわずか数キロメートルかもしれませんが、雲は数千倍も大きくなる可能性があり、彗星は実際よりもはるかに大きく見えます。
彗星の尾は、その最も明確な特徴です。 地球と太陽の間の距離にまたがるのに十分な長さである可能性があり、彗星がどちらの方向に進んでいるかに関係なく、常に太陽から離れる方向を指します。 これは、太陽風が核を取り巻く蒸気雲からガスを吹き飛ばしているためです。
彗星の事実：すべてがここから来るわけではありません
長周期彗星は非常に楕円軌道を持っている可能性があり、それは非常に偏心している可能性があるため、地球からの目撃の間隔は一生以上になる可能性があります。 ケプラーの第2法則は、物体が太陽に近いときよりも太陽から遠いときの方がゆっくりと移動することを意味します。そのため、彗星は目に見えるよりもはるかに長く見えない傾向があります。 ただし、どれだけ時間がかかっても、何かが軌道からぶつからない限り、軌道上のオブジェクトは常に戻ります。
ただし、一部のオブジェクトは返されません。 彼らは一見どこからともなくやって来て、軌道を回る体とは異例の速度で移動し、太陽の周りを鞭打ち、宇宙に飛び出します。 これらの天体は太陽系に由来するものではありません。 それらは星間空間から来ています。 楕円軌道ではなく、放物線軌道をたどります。
神秘的な葉巻の形をした小惑星「オウムアムア」はそのような物体の1つでした。 2017年1月に太陽系に現れ、1年後に見えなくなった。 おそらくそれはUFOでしたが、おそらくそれは太陽に引き付けられた星間天体でしたが、動きが速すぎて軌道に乗せられませんでした。
ケーススタディ：ハレー彗星
ハレー彗星は、おそらくすべての彗星の中で最もよく知られています。 アイザック・ニュートン卿の友人であったイギリスの天文学者、エドモンド・ハレーによって発見されました。 彼は、1531年、1607年、1682年の彗星の目撃がすべて同じ彗星であったと仮定した最初の人物であり、1758年にその帰還を予測しました。
1758年のクリスマスの夜に彗星が見事な姿を見せたとき、彼は正しいことが証明されました。 その夜は、残念ながら、彼の死から16年後のことでした。
ハレー彗星の周期は74年から79年です。 不確実性は、その経路に沿って遭遇する重力の影響、特に惑星金星と、すべての彗星が持つ固有の推進システムによるものです。 ハレー彗星のような彗星が太陽に近づくと、コアのガスのポケットが膨張して通り抜けます コアの弱点は、コアを任意の方向に押して摂動を引き起こす可能性のある推力を提供します 軌道。
天文学者はハレー彗星の軌道をマッピングし、それが非常に楕円形であり、離心率がほぼ0.97であることを発見しました。 (偏心 この場合、軌道がどの程度長方形または円形であるかを意味します。 離心率がゼロに近いほど、軌道は丸くなります。）
地球の軌道離心率は0.02でほぼ円形であり、冥王星の軌道離心率は0.25しかないことを考えると、ハレー彗星の離心率は極端です。 遠日点では、冥王星の軌道のかなり外側にあり、近日点では、太陽からわずか0.6AUです。
彗星起源の手がかり
ハレー彗星の軌道は、奇行であるだけでなく、黄道面に対して18度傾いています。 これは、それがほぼ同時に合体したかもしれないとしても、それが惑星が形成されたのと同じ方法で形成されなかったという証拠です。 それは銀河の別の部分に起源があり、通過するときに太陽の重力に捕らえられた可能性さえあります。
ハレー彗星は、惑星とは異なる別の特徴を示しています。 軌道とは逆方向に回転します。 金星はこれを行う唯一の惑星であり、金星は非常にゆっくりと回転するため、天文学者はそれが過去に何かと衝突したと疑っています。 ハレー彗星がその方向に回転しているという事実は、それが惑星と同じ方法で形成されなかったというより多くの証拠です。