Pentru a aprecia cu adevărat orbitele cometelor, ajută la înțelegerea orbitelor planetare. Chiar dacă nu lipsește spațiul disponibil în jurul soarelui, toate planetele se limitează la o bandă destul de subțire și niciuna dintre ele, cu excepția lui Pluto, nu se abate la mai mult de câteva grade în afara lui.
Pe de altă parte, orbita unei comete poate avea un unghi mare de înclinare față de această bandă și poate chiar orbita perpendicular pe ea, în funcție de unde provine. Acesta este doar unul dintre multele fapte interesante despre comete.
Conform primei legi a lui Kepler, toate obiectele orbitează soarele pe căi eliptice. Orbitele planetelor, cu excepția lui Pluto, sunt aproape circulare, la fel și cele ale asteroizilor și ale obiectelor înghețate din centura Kuiper, care este chiar dincolo de orbita lui Neptun. Cometele care provin din centura Kuiper sunt cunoscute sub numele de comete de perioadă scurtă și tind să rămână în aceeași bandă îngustă ca planetele.
Cometele de perioadă lungă, care își au originea în norul Oort, care se află dincolo de centura Kuiper și la marginea sistemului solar, sunt o problemă diferită. Orbitele lor pot fi atât de eliptice încât cometele pot dispărea complet sute de ani. Cometele de dincolo de norul Oort pot avea chiar orbite parabolice, ceea ce înseamnă că fac o singură apariție în sistemul solar și nu se mai întorc niciodată.
Niciunul dintre acest comportament nu este misterios odată ce ați înțeles cum au apărut în primul rând planetele și cometele. Totul are legătură cu nașterea soarelui.
Totul a început într-un nor de praf
Același proces de naștere a stelelor pe care oamenii de știință de astăzi îl pot observa întâmplându-se în nebuloasa Orion a avut loc în vecinătatea universului nostru acum aproximativ 5 miliarde de ani. Un nor de praf spațial, plutind fără întâmplări în vastul neant, a început treptat să se contracte sub forța gravitației. S-au format aglomerări mici care s-au lipit între ele, formând aglomerări mai mari care au putut să atragă și mai mult praf.
Treptat, unul dintre aceste grupuri a predominat și, pe măsură ce a continuat să atragă mai multe materiale și să crească, conservarea de impuls unghiular l-a făcut să se rotească și toată materia din jurul său s-a format într-un disc care s-a rotit în același direcţie.
În cele din urmă, presiunea din miezul grupului predominant a devenit atât de mare încât s-a aprins, iar presiunea exterioară creată de fuziunea cu hidrogen a împiedicat acumularea mai multor materii. Tânărul nostru soare ajunsese la ultima sa masă.
Ce s-a întâmplat cu toate grupurile mai mici care nu fuseseră prinse în cel central? Au continuat să atragă problema suficient de aproape de orbitele lor, iar unele dintre ele au devenit planete.
Alte clustere mai mici, chiar pe marginea discului de rotație, erau suficient de departe pentru a evita să fie prinși în disc, deși erau încă supuși unei forțe gravitaționale suficiente pentru a le menține înăuntru orbită. Aceste obiecte mici au devenit planete pitice și asteroizi, iar unele au devenit comete.
Cometele nu sunt asteroizi
Compoziția cometelor este diferită de cea a asteroizilor. În timp ce un asteroid este în mare parte stâncă, o cometă este în esență un bulgăre de zăpadă murdar umplut cu buzunare de gaz spațial.
Un număr mare de asteroizi se găsesc în centura de asteroizi dintre orbitele lui Marte și Jupiter, care găzduiește, de asemenea, planeta pitică Ceres, dar orbitează și la marginea solarului sistem. Cometele, pe de altă parte, tind să provină exclusiv din centura Kuiper și nu numai.
O cometă care este departe de soare este practic indistinctă de un asteroid. Când orbita sa o apropie de soare, căldura vaporizează gheața, iar vaporii se extind formând un nor în jurul nucleului. Nucleul poate avea o lungime de doar câțiva kilometri, dar norul poate fi de mii de ori mai mare, făcând cometa să pară mult mai mare decât este de fapt.
Coada unei comete este caracteristica sa cea mai definitorie. Poate fi suficient de lung pentru a parcurge distanța dintre Pământ și soare și se îndreaptă întotdeauna departe de soare, indiferent de direcția în care se deplasează cometa. Asta pentru că este creat de vântul solar, care suflă gaze departe de norul de vapori care înconjoară nucleul.
Fapte despre comete: nu toate vin de aici
Cometele de perioadă lungă pot avea orbite foarte eliptice care pot fi atât de excentrice încât perioada dintre observările de pe Pământ poate fi mai mare decât o viață. A doua lege a lui Kepler implică faptul că obiectele se mișcă mai încet atunci când sunt mai departe de soare decât atunci când sunt aproape de el, astfel încât cometele tind să fie invizibile mult mai mult decât sunt vizibile. Cu toate acestea, indiferent de cât durează, un obiect în orbită revine întotdeauna, cu excepția cazului în care ceva îl scoate din orbita sa.
Unele obiecte nu se întorc niciodată, totuși. Ele provin din nicăieri aparente, călătorind cu viteze atipice corpurilor care orbitează, bătând în jurul soarelui și trăgând în spațiu. Aceste obiecte nu provin din sistemul solar; provin din spațiul interstelar. Mai degrabă decât o orbită eliptică, ele urmează o cale parabolică.
Misteriosul asteroid în formă de trabuc „Oumuamua” a fost unul dintre aceste obiecte. A apărut în sistemul solar în ianuarie 2017 și a ieșit din vedere un an mai târziu. Poate că a fost un OZN, dar mai probabil, a fost un obiect interstelar atras de soare, dar care se mișca prea repede pentru a fi coaxial pe orbită.
Un studiu de caz: Cometa lui Halley
Cometa lui Halley este poate cea mai cunoscută dintre toate cometele. A fost descoperit de Edmund Halley, un astronom britanic care era prieten cu Sir Isaac Newton. El a fost prima persoană care a postulat că observațiile cometei din 1531, 1607 și 1682 fuseseră toate ale aceleiași comete și a prezis revenirea acesteia în 1758.
S-a dovedit că are dreptate când cometa a făcut o apariție spectaculoasă în noaptea de Crăciun din 1758. Noaptea aceea a fost, din păcate, la 16 ani de la moartea sa.
Cometa lui Halley are o perioadă cuprinsă între 74 și 79 de ani. Incertitudinea se datorează influențelor gravitaționale pe care le întâlnește de-a lungul drumului său - în special planeta Venus - și unui sistem de propulsie intrinsec pe care îl posedă toate cometele. Când o cometă precum cometa lui Halley se apropie de soare, buzunarele de gaz din miez se extind și trag prin punctele slabe din miez, oferind o împingere care îl poate împinge în orice direcție și poate crea perturbații în acesta orbită.
Astronomii au cartografiat orbita cometei Halley și au găsit-o foarte eliptică, cu o excentricitate de aproape 0,97. (Excentricitate în acest caz înseamnă cât de alungită sau rotundă este o orbită; cu cât excentricitatea este mai aproape de zero, cu atât orbita este mai rotundă.)
Având în vedere că orbita Pământului are o excentricitate de 0,02, ceea ce o face aproape circulară și că excentricitatea orbitei lui Pluto este de numai 0,25, excentricitatea cometei Halley este extremă. La afeliu, este mult în afara orbitei lui Pluto, iar la periheliu, este la doar 0,6 UA de soare.
Indici de origine cometă
Orbita cometei Halley nu este doar excentrică, ci este înclinată și la 18 grade față de planul eclipticii. Aceasta este o dovadă că nu s-a format în același mod în care s-au format planetele, chiar dacă s-ar fi putut coagula în același timp. Ar fi putut chiar să-și fi avut originile într-o altă parte a galaxiei și pur și simplu să fi fost prins de gravitația soarelui pe măsură ce trecea.
Cometa lui Halley afișează o altă caracteristică diferită de planete. Se rotește într-o direcție opusă celei pe orbita sa. Venus este singura planetă care face acest lucru și Venus se învârte atât de încet încât astronomii suspectează că s-a ciocnit cu ceva din trecutul său. Faptul că cometa lui Halley se rotește în direcția pe care o face este o dovadă mai mare că nu a fost formată în același mod ca planetele.