Как кометы вращаются вокруг Солнца?

Чтобы по-настоящему оценить орбиты комет, полезно иметь представление о планетных орбитах. Несмотря на то, что вокруг Солнца нет недостатка в доступном пространстве, все планеты ограничиваются довольно тонкой полосой, и ни одна из них, за исключением Плутона, не отклоняется более чем на несколько градусов за ее пределы.

С другой стороны, орбита кометы может иметь большой угол наклона относительно этой полосы и даже может вращаться перпендикулярно ей, в зависимости от того, откуда она приходит. Это лишь один из многих интересных фактов о кометах.

Согласно первому закону Кеплера, все объекты вращаются вокруг Солнца по эллиптическим траекториям. Орбиты планет, за исключением Плутона, почти круговые, как и орбиты астероидов и ледяных объектов в поясе Койпера, который находится сразу за орбитой Нептуна. Кометы, происходящие из пояса Койпера, известны как короткопериодические кометы и, как правило, остаются в той же узкой полосе, что и планеты.

Другое дело - долгопериодические кометы, берущие начало в облаке Оорта, которое находится за поясом Койпера и на окраинах Солнечной системы. Их орбиты могут быть настолько эллиптическими, что кометы могут полностью исчезнуть на сотни лет. Кометы из-за облака Оорта могут даже иметь параболические орбиты, что означает, что они единожды появляются в Солнечной системе и никогда больше не вернутся.

В этом поведении нет ничего загадочного, если вы поймете, как вообще появились планеты и кометы. Все это связано с рождением солнца.

Тот же самый процесс рождения звезд, который ученые сегодня могут наблюдать в туманности Ориона, произошел в наших окрестностях Вселенной около 5 миллиардов лет назад. Облако космической пыли, беспрепятственно плывущее в бескрайнем небытии, постепенно начало сжиматься под действием силы тяжести. Образовывались небольшие комки, и они слипались, образуя более крупные комки, которые могли притягивать еще больше пыли.

Постепенно один из этих кластеров стал преобладать, и по мере того, как он продолжал привлекать все больше материалов и расти, сохранение углового момента заставил его вращаться, и все вещество вокруг него превратилось в диск, который вращался в том же самом направление.

В конце концов, давление в ядре преобладающего скопления стало настолько большим, что оно загорелось, а внешнее давление, созданное синтезом водорода, предотвратило аккрецию большего количества вещества. Наше юное солнце достигло своей последней массы.

Что случилось со всеми меньшими скоплениями, которые не попали в ловушку в центральном? Они продолжали притягивать материю, которая находилась достаточно близко к их орбитам, и некоторые из них превратились в планеты.

Другие, меньшие скопления, на самом краю вращающегося диска, были достаточно далеко, чтобы их избежать. попали в диск, хотя они все еще были подвержены достаточной гравитационной силе, чтобы удерживать их в орбита. Эти маленькие объекты стали карликовыми планетами и астероидами, а некоторые стали кометами.

Состав комет отличается от астероидов. В то время как астероид состоит в основном из горных пород, комета по сути представляет собой грязный снежный ком, заполненный очагами космического газа.

Большое количество астероидов находится в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера, который также является домом для карликовой планеты Церера, но они также вращаются на окраинах солнечной система. С другой стороны, кометы, как правило, происходят исключительно из пояса Койпера и за его пределами.

Комета, которая находится далеко от Солнца, практически неотличима от астероида. Однако, когда его орбита приближает его к Солнцу, тепло испаряет лед, и пар расширяется, образуя облако вокруг ядра. Ядро может быть всего несколько километров в поперечнике, но облако может быть в тысячи раз больше, из-за чего комета кажется намного больше, чем она есть на самом деле.

Хвост кометы - ее самая определяющая характеристика. Он может быть достаточно длинным, чтобы покрывать расстояние между Землей и Солнцем, и он всегда указывает от Солнца, независимо от того, в каком направлении движется комета. Это потому, что он создается солнечным ветром, который уносит газ из облака пара, окружающего ядро.

Кометы с длинным периодом могут иметь очень эллиптические орбиты, которые могут быть настолько эксцентричными, что период между наблюдениями с Земли может составлять больше времени жизни. Второй закон Кеплера подразумевает, что объекты движутся медленнее, когда они находятся дальше от Солнца, чем когда они близко к нему, поэтому кометы, как правило, невидимы намного дольше, чем они видны. Однако независимо от того, сколько времени это займет, объект на орбите всегда возвращается, если только что-то не сбивает его с орбиты.

Однако некоторые объекты никогда не возвращаются. Они появляются, казалось бы, из ниоткуда, движутся со скоростью, нетипичной для движущихся по орбите тел, кружатся вокруг Солнца и уносятся в космос. Эти объекты не происходят из Солнечной системы; они происходят из межзвездного пространства. Вместо эллиптической орбиты они движутся по параболической траектории.

Загадочный сигарный астероид Оумуамуа был одним из таких объектов. Он появился в Солнечной системе в январе 2017 года и исчез из поля зрения год спустя. Возможно, это был НЛО, но более вероятно, что это был межзвездный объект, притянутый к Солнцу, но движущийся слишком быстро, чтобы вывести его на орбиту.

Комета Галлея, пожалуй, самая известная из всех комет. Его открыл Эдмунд Галлей, британский астроном, друг сэра Исаака Ньютона. Он был первым, кто постулировал, что кометы наблюдались в 1531, 1607 и 1682 годах, и это была одна и та же комета, и он предсказал ее возвращение в 1758 году.

Он подтвердил свою правоту, когда в рождественскую ночь 1758 года комета зрелище появилась. К сожалению, та ночь была спустя 16 лет после его смерти.

Комета Галлея имеет период от 74 до 79 лет. Неопределенность связана с гравитационными воздействиями, с которыми она сталкивается на своем пути, особенно с планетой Венера, и с собственной двигательной системой, которой обладают все кометы. Когда комета, подобная комете Галлея, приближается к Солнцу, газовые карманы в ядре расширяются и проникают сквозь него. слабые места в сердечнике, обеспечивающие тягу, которая может толкать его в любом направлении и создавать возмущения в его орбита.

Астрономы нанесли на карту орбиту кометы Галлея и обнаружили, что она имеет очень эллиптическую форму с эксцентриситетом почти 0,97. (Эксцентриситет в данном случае означает, насколько круглая или продолговатая орбита; чем ближе к нулю эксцентриситет, тем округлее орбита.)

Учитывая, что орбита Земли имеет эксцентриситет 0,02, что делает ее почти круглой, а эксцентриситет орбиты Плутона составляет всего 0,25, эксцентриситет кометы Галлея является экстремальным. В афелии он находится далеко за пределами орбиты Плутона, а в перигелии - всего в 0,6 а.е. от Солнца.

Орбита кометы Галлея не только эксцентрична, но и наклонена на 18 градусов по отношению к плоскости эклиптики. Это свидетельство того, что он не был сформирован таким же образом, как и планеты, хотя он мог слиться примерно в одно и то же время. Он мог даже произойти из другой части галактики и просто быть захвачен гравитацией Солнца, когда он проходил мимо.

Комета Галлея обладает еще одной характеристикой, отличной от планет. Он вращается в направлении, противоположном его орбите. Венера - единственная планета, которая делает это, а Венера вращается так медленно, что астрономы подозревают, что она столкнулась с чем-то в прошлом. Тот факт, что комета Галлея вращается в том направлении, в котором она вращается, является еще одним свидетельством того, что она образовалась не так, как планеты.