ดาวหางโคจรรอบดวงอาทิตย์อย่างไร?

เพื่อให้เข้าใจถึงวงโคจรของดาวหางอย่างแท้จริง การเข้าใจวงโคจรของดาวเคราะห์จะช่วยให้เข้าใจมากขึ้น แม้ว่าจะไม่มีพื้นที่ว่างรอบๆ ดวงอาทิตย์ แต่ดาวเคราะห์ทั้งหมดก็จำกัดตัวเองให้อยู่ในแถบเส้นบางๆ และไม่มีใครเลย ยกเว้นดาวพลูโต ที่หลงทางไปนอกโลกมากกว่าสองสามองศา

ในทางกลับกัน วงโคจรของดาวหางอาจมีมุมเอียงที่กว้างเมื่อเทียบกับแถบนี้และอาจโคจรในแนวตั้งฉากกับมันได้ ขึ้นอยู่กับว่ามันมาจากไหน นั่นเป็นเพียงหนึ่งในหลายข้อเท็จจริงของดาวหางที่น่าสนใจ

ตามกฎข้อที่หนึ่งของเคปเลอร์ วัตถุทั้งหมดโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี วงโคจรของดาวเคราะห์ ยกเว้นดาวพลูโตนั้นเกือบจะเป็นวงกลม เช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อยและวัตถุที่เป็นน้ำแข็งในแถบไคเปอร์ ซึ่งอยู่เหนือวงโคจรของดาวเนปจูนเพียงเล็กน้อย ดาวหางที่มีต้นกำเนิดในแถบไคเปอร์เรียกว่าดาวหางคาบสั้น และมีแนวโน้มที่จะคงอยู่ในแถบแคบเดียวกันกับดาวเคราะห์

ดาวหางคาบยาวซึ่งกำเนิดในเมฆออร์ต ซึ่งอยู่เหนือแถบไคเปอร์และบริเวณรอบนอกของระบบสุริยะ เป็นเรื่องที่แตกต่างกัน วงโคจรของพวกมันสามารถเป็นวงรีได้มากจนดาวหางสามารถหายไปได้หลายร้อยปี ดาวหางจากเหนือเมฆออร์ตสามารถมีวงโคจรพาราโบลาได้ ซึ่งหมายความว่าพวกมันจะปรากฎตัวในระบบสุริยะเพียงครั้งเดียวและจะไม่กลับมาอีกเลย

ไม่มีพฤติกรรมนี้ลึกลับเมื่อคุณเข้าใจว่าดาวเคราะห์และดาวหางมาอยู่ที่นั่นตั้งแต่แรก ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับการเกิดของดวงอาทิตย์

กระบวนการกำเนิดดาวแบบเดียวกับที่นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันสามารถสังเกตได้เกิดขึ้นในเนบิวลานายพราน ซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงจักรวาลของเราเมื่อประมาณ 5 พันล้านปีก่อน ฝุ่นอวกาศที่ลอยอยู่อย่างไม่ปกติในความว่างเปล่าอันกว้างใหญ่ ค่อยๆ เริ่มหดตัวภายใต้แรงโน้มถ่วง กระจุกขนาดเล็กก่อตัวขึ้น และเกาะติดกัน ก่อตัวเป็นกระจุกขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งสามารถดึงดูดฝุ่นได้มากขึ้น

ค่อยๆ กลุ่มเหล่านี้มีอิทธิพลเหนือกว่า และยังคงดึงดูดวัสดุมากขึ้นและเติบโต การอนุรักษ์ ของโมเมนตัมเชิงมุมทำให้มันหมุน และสิ่งรอบตัวก็กลายเป็นจานที่หมุนไปในที่เดียวกัน ทิศทาง.

ในที่สุด ความดันที่แกนกลางของกระจุกดาวเด่นก็ยิ่งใหญ่มากจนจุดไฟ และแรงดันภายนอกที่เกิดจากไฮโดรเจนฟิวชันทำให้สสารเพิ่มขึ้น ดวงอาทิตย์วัยเยาว์ของเรามาถึงมวลสุดท้ายแล้ว

เกิดอะไรขึ้นกับกระจุกเล็กๆ ทั้งหมดที่ไม่ได้ติดอยู่ตรงกลาง พวกเขายังคงดึงดูดสสารที่อยู่ใกล้กับวงโคจรมากพอ และบางส่วนก็เติบโตเป็นดาวเคราะห์

กระจุกขนาดเล็กอื่นๆ ที่ขอบจานหมุน อยู่ไกลพอที่จะหลีกเลี่ยงได้ far ติดอยู่ในดิสก์ ถึงแม้ว่าพวกมันจะยังคงอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะกักขังพวกมันไว้ วงโคจร วัตถุขนาดเล็กเหล่านี้กลายเป็นดาวเคราะห์แคระและดาวเคราะห์น้อย และบางส่วนก็กลายเป็นดาวหาง

องค์ประกอบของดาวหางแตกต่างจากดาวเคราะห์น้อย ในขณะที่ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่เป็นหิน แต่ดาวหางเป็นก้อนหิมะสกปรกซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซในอวกาศ

พบดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากในแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ซึ่งเป็นที่ตั้งของดาวเคราะห์แคระเซเรสเช่นกัน แต่พวกมันยังโคจรรอบนอกดวงอาทิตย์ด้วย ระบบ. ในทางกลับกัน ดาวหางมักจะมาจากแถบไคเปอร์เท่านั้นและอื่นๆ

ดาวหางที่อยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์แทบจะแยกไม่ออกจากดาวเคราะห์น้อย เมื่อโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจะระเหยกลายเป็นไอของน้ำแข็ง และไอระเหยจะขยายตัวก่อตัวเป็นเมฆรอบนิวเคลียส นิวเคลียสอาจมีความกว้างเพียงไม่กี่กิโลเมตร แต่เมฆอาจมีขนาดใหญ่กว่าหลายพันเท่า ทำให้ดาวหางดูใหญ่กว่าที่เป็นจริงมาก

หางของดาวหางเป็นลักษณะเฉพาะที่ชัดเจนที่สุด มันอาจจะยาวพอที่จะขยายระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ และมันจะชี้ออกจากดวงอาทิตย์เสมอ ไม่ว่าดาวหางจะเดินทางไปในทิศทางใด นั่นเป็นเพราะมันถูกสร้างขึ้นโดยลมสุริยะ ซึ่งพัดก๊าซออกจากเมฆไอที่ล้อมรอบนิวเคลียส

ดาวหางคาบยาวสามารถมีวงโคจรเป็นวงรีสูง ซึ่งอาจมีความพิสดารมากจนช่วงเวลาระหว่างการพบเห็นจากโลกอาจมีมากกว่าช่วงชีวิต กฎข้อที่สองของเคปเลอร์บอกเป็นนัยว่าวัตถุเคลื่อนที่ช้ากว่าเมื่ออยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าเมื่ออยู่ใกล้ ดังนั้นดาวหางจึงมักจะมองไม่เห็นนานกว่าที่พวกมันมองเห็น อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะใช้เวลานานเท่าใด วัตถุในวงโคจรจะกลับคืนมาเสมอ เว้นแต่มีบางสิ่งกระแทกออกจากวงโคจร

วัตถุบางอย่างไม่เคยกลับมาแม้ว่า พวกมันมาจากที่ใดที่ดูเหมือนไม่มีที่ไหนเลย เดินทางด้วยความเร็วที่ผิดปรกติของการโคจรรอบดวงอาทิตย์ และพุ่งออกไปในอวกาศ วัตถุเหล่านี้ไม่ได้มาจากระบบสุริยะ พวกมันมาจากอวกาศระหว่างดวงดาว แทนที่จะเป็นวงรีวงรี พวกเขาเดินตามเส้นทางพาราโบลา

ดาวเคราะห์น้อยรูปร่างซิการ์ลึกลับ 'Oumuamua เป็นหนึ่งในวัตถุดังกล่าว มันปรากฏในระบบสุริยะในเดือนมกราคม 2017 และหายไปในอีกหนึ่งปีต่อมา บางทีอาจเป็นยูเอฟโอ แต่มีแนวโน้มมากกว่า มันคือวัตถุระหว่างดวงดาวที่ดึงดูดเข้าหาดวงอาทิตย์ แต่เคลื่อนที่เร็วเกินไปที่จะโคจรรอบวงโคจร

ดาวหางฮัลลีย์อาจเป็นดาวหางที่รู้จักกันดีที่สุดในบรรดาดาวหางทั้งหมด มันถูกค้นพบโดย Edmund Halley นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษผู้เป็นเพื่อนของ Sir Isaac Newton เขาเป็นคนแรกที่สันนิษฐานว่าการพบเห็นดาวหางในปี ค.ศ. 1531, 1607 และ 1682 ล้วนเป็นดาวหางเดียวกัน และเขาคาดการณ์ว่าการพบดาวหางจะกลับมาในปี ค.ศ. 1758

เขาได้รับการพิสูจน์แล้วเมื่อดาวหางปรากฏตัวขึ้นอย่างน่าทึ่งในคืนคริสต์มาสในปี 1758 คืนนั้นน่าเสียดาย 16 ปีหลังจากที่เขาเสียชีวิต

ดาวหางฮัลลีย์มีคาบระหว่าง 74 ถึง 79 ปี ความไม่แน่นอนเกิดจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่มันพบตามเส้นทางของมัน โดยเฉพาะดาวศุกร์ และระบบขับเคลื่อนภายในที่ดาวหางทั้งหมดมีอยู่ เมื่อดาวหางเช่นดาวหางฮัลลีย์เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ หลุมก๊าซในแกนจะขยายตัวและพุ่งทะลุผ่าน จุดอ่อนในแกนกลาง ทำให้เกิดแรงผลักดันที่สามารถผลักไปในทิศทางใดก็ได้และสร้างความปั่นป่วนใน วงโคจร

นักดาราศาสตร์ได้ทำแผนที่วงโคจรของดาวหางฮัลลีย์แล้ว และพบว่ามันเป็นวงรีสูง โดยมีความเยื้องศูนย์เกือบ 0.97 (ความเยื้องศูนย์ ในกรณีนี้หมายถึงว่าวงโคจรเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือกลมแค่ไหน ยิ่งความเยื้องศูนย์ยิ่งใกล้ศูนย์ วงโคจรยิ่งกลม)

เมื่อพิจารณาว่าวงโคจรของโลกมีความเยื้องศูนย์ 0.02 ซึ่งทำให้เกือบเป็นวงกลม และความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของดาวพลูโตเพียง 0.25 ความเยื้องศูนย์กลางของดาวหางฮัลลีย์นั้นรุนแรงมาก ที่ aphelion มันอยู่นอกวงโคจรของดาวพลูโตได้ดี และที่จุดใกล้สุดขอบฟ้า ห่างจากดวงอาทิตย์เพียง 0.6 AU

วงโคจรของดาวหางฮัลลีย์ไม่ใช่แค่นอกรีตเท่านั้น แต่ยังเอียง 18 องศาเมื่อเทียบกับระนาบของสุริยุปราคา นี่เป็นหลักฐานที่แสดงว่ามันไม่ได้ก่อตัวในลักษณะเดียวกับที่ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้น ถึงแม้ว่ามันอาจจะรวมตัวกันในเวลาเดียวกันก็ตาม มันอาจมีต้นกำเนิดมาจากส่วนอื่นของดาราจักรและถูกแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์จับขณะที่มันเคลื่อนผ่านไป

ดาวหางของฮัลลีย์แสดงลักษณะพิเศษอื่นที่แตกต่างจากดาวเคราะห์ มันหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับวงโคจรของมัน ดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่ทำสิ่งนี้ และดาวศุกร์หมุนช้ามากจนนักดาราศาสตร์สงสัยว่ามันชนกับบางสิ่งในอดีตของมัน ความจริงที่ว่าดาวหางของฮัลลีย์หมุนไปในทิศทางที่มันหมุนไปนั้นเป็นหลักฐานมากกว่าที่แสดงว่ามันไม่ได้ก่อตัวในลักษณะเดียวกับดาวเคราะห์