Як комети обертаються навколо Сонця?

Щоб по-справжньому оцінити орбіти комет, допомагає мати розуміння планетарних орбіт. Незважаючи на те, що не бракує вільного простору навколо Сонця, всі планети обмежуються досить тонкою смугою, і жодна з них, за винятком Плутона, не блукає понад кілька градусів за його межами.

Орбіта комети, навпаки, може мати великий кут нахилу щодо цієї смуги і може навіть обертатись перпендикулярно їй, залежно від того, звідки вона походить. Це лише один із багатьох цікавих фактів про комети.

Згідно з першим законом Кеплера, всі об’єкти обертаються навколо Сонця еліптичними шляхами. Орбіти планет, за винятком Плутона, майже кругові, як і орбіти астероїдів та крижаних предметів у поясі Койпера, який знаходиться за межами орбіти Нептуна. Комети, що беруть початок у поясі Койпера, відомі як короткоперіодичні комети і, як правило, залишаються в тій самій вузькій смузі, що і планети.

Комети тривалого періоду, які беруть свій початок у хмарі Оорта, що знаходиться за поясом Койпера та на околицях Сонячної системи, - це інша справа. Їх орбіти можуть бути настільки еліптичними, що комети можуть повністю зникнути на сотні років. Комети з-за хмари Оорта можуть мати навіть параболічні орбіти, тобто вони одноразово з’являються в Сонячній системі і більше ніколи не повертаються.

Ніщо з цієї поведінки не є таємничим, як тільки ти зрозумієш, як планети та комети виникли там у першу чергу. Все пов’язано з народженням сонця.

Той самий процес народження зірок, який сьогодні можуть спостерігати вчені, що відбуваються в туманності Оріон, відбувся в наших околицях Всесвіту близько 5 мільярдів років тому. Хмара космічного пилу, що безперервно пливе у величезному нікчемні, поступово почала стискатися під силою тяжіння. Утворювались невеликі грудочки, і вони склеювались, утворюючи більші грудочки, які могли залучити ще більше пилу.

Поступово один із цих скупчень переважав, і в міру того, як він продовжував залучати більше матеріалу та рости, збереження кутового моменту змусило його закрутитися, і вся речовина навколо нього утворилася в диск, який закрутився в тому самому напрямку.

Врешті-решт тиск в ядрі переважного скупчення став настільки великим, що він спалахнув, і зовнішній тиск, створюваний плавленням водню, заважав збільшити кількість речовини. Наше молоде сонце досягло остаточної маси.

Що сталося з усіма меншими скупченнями, які не потрапили в центральну? Вони продовжували притягувати матерію, яка була досить близько до їх орбіт, і деякі з них виросли до планет.

Інші, менші скупчення, на самому краю обертового диска, були досить далеко, щоб не бути потрапили в диск, хоча вони все ще піддавалися достатній силі тяжіння, щоб утримати їх орбіта. Ці маленькі об’єкти стали карликовими планетами та астероїдами, а деякі - кометами.

Склад комет відрізняється від складу астероїдів. Тоді як астероїд - це переважно гірська порода, комета - це, по суті, брудний сніжний ком, наповнений кишеньками космічного газу.

Велика кількість астероїдів знаходиться в поясі астероїдів між орбітами Марса і Юпітера, яка також є домом для карликової планети Церера, але вони також обертаються на околицях Сонячної Землі система. З іншого боку, комети, як правило, походять виключно від поясу Койпера і не тільки.

Комета, яка знаходиться далеко від сонця, практично не відрізняється від астероїда. Коли його орбіта наближає його до сонця, тепло випаровує лід, і пара розширюється, утворюючи хмару навколо ядра. Ядро може складати лише кілька кілометрів у поперечнику, але хмара може бути в тисячі разів більшою, завдяки чому комета здається набагато більшою, ніж є насправді.

Хвіст комети є найбільш визначальною характеристикою. Це може бути достатньо великим, щоб охопити відстань між Землею і Сонцем, і воно завжди вказує подалі від Сонця, незалежно від того, в якому напрямку рухається комета. Це тому, що він створений сонячним вітром, який продуває газ від хмари пари, яка оточує ядро.

Комети тривалого періоду можуть мати високоеліптичні орбіти, які можуть бути настільки ексцентричними, що період між спостереженнями з Землі може перевищувати життя. Другий закон Кеплера передбачає, що предмети рухаються повільніше, коли вони знаходяться далі від Сонця, ніж коли вони знаходяться поблизу від нього, тому комети, як правило, невидимі набагато довше, ніж їх видно. Однак, скільки б часу не було, об’єкт на орбіті завжди повертається, якщо тільки щось не виштовхне його з орбіти.

Однак деякі об'єкти ніколи не повертаються. Вони, здавалося б, нізвідки, подорожуючи зі швидкістю, нетиповою для орбітальних тіл, оббиваючи сонце і стріляючи в космос. Ці об’єкти не походять із Сонячної системи; вони походять з міжзоряного простору. Замість еліптичної орбіти вони йдуть параболічним шляхом.

Одним з таких об'єктів був таємничий сигароподібний астероїд 'Оумуамуа. Він з’явився в Сонячній системі в січні 2017 року, а через рік зник з поля зору. Можливо, це було НЛО, але, швидше за все, це був міжзоряний об'єкт, що притягується до сонця, але рухається занадто швидко, щоб його можна було спонукати до орбіти.

Комета Галлея, мабуть, найвідоміша з усіх комет. Його відкрив Едмунд Галлей, британський астроном, який був другом сера Ісаака Ньютона. Він був першою людиною, яка постулювала, що спостереження комет у 1531, 1607 і 1682 роках були однією кометою, і він передбачив її повернення в 1758 році.

Довели, що він правий, коли комета вражаюче з’явилася в ніч на Різдво 1758 року. Цієї ночі було, на жаль, 16 років після його смерті.

Комета Галлея має період між 74 і 79 роками. Невизначеність зумовлена ​​гравітаційним впливом, який вона зустрічає на своєму шляху - особливо планетою Венера, - і внутрішньою рушійною системою, якою володіють усі комети. Коли комета, така як комета Галлея, наближається до сонця, кишені газу в ядрі розширюються і просочуються слабкі місця в сердечнику, забезпечуючи тягу, яка може штовхнути його в будь-якому напрямку і створити в ньому збурення орбіта.

Астрономи нанесли на карту орбіту комети Галлея і виявили, що вона дуже еліптична, з ексцентриситетом майже 0,97. (Ексцентричність у цьому випадку означає, наскільки довгаста або кругла орбіта; чим ближче до нуля ексцентриситет, тим кругліша орбіта.)

Враховуючи, що орбіта Землі має ексцентриситет 0,02, що робить її майже круглою, а ексцентриситет орбіти Плутона лише 0,25, ексцентриситет комети Галлея надзвичайний. В афелії він знаходиться далеко за межами орбіти Плутона, а в перигелії - лише в 0,6 а.е. від сонця.

Орбіта комети Галлея не просто ексцентрична, але вона також нахилена на 18 градусів відносно площини екліптики. Це свідчить про те, що він не сформувався так само, як формувалися планети, хоча він, можливо, злився приблизно в той самий час. Це могло навіть походити з іншої частини галактики і просто потрапити під дією гравітації Сонця, коли вона проходила повз.

Комета Галлея має ще одну характеристику, яка відрізняється від планет. Він обертається в напрямку, протилежному напрямку його орбіти. Венера - єдина планета, яка робить це, і Венера обертається настільки повільно, що астрономи підозрюють, що вона зіткнулася з чимось у своєму минулому. Той факт, що комета Галлея обертається в тому напрямку, який вона робить, є більшим доказом того, що вона не була сформована так само, як планети.