Як комети обертаються навколо Сонця?

Зміст

• Все почалося в хмарі пилу
• Комети - це не астероїди
• Факти комети: звідси не все
• Тематичне дослідження: Комета Галлеса
• Підказки походження комети

Щоб по-справжньому оцінити орбіти комет, допомагає зрозуміти планетарні орбіти. Незважаючи на те, що немає вільного простору навколо Сонця, всі планети обмежуються досить тонкою смугою, і жодна з них, за винятком Плутона, не обходиться більше ніж на кілька градусів поза нею.

З іншого боку, орбіта комети може мати великий кут нахилу відносно цієї смуги і навіть може орбітувати перпендикулярно до неї, залежно від того, звідки вона походить. Це лише один із багатьох цікавих фактів про комету.

Згідно з першим законом Кеплерса, всі об'єкти обходять навколо Сонця еліптичними шляхами. Орбіти планет, за винятком Плутона, майже круглі, як і астероїди та крижані об’єкти в поясі Койпера, що знаходиться за орбітою Нептуна. Комети, що зароджуються в поясі Койпера, відомі як комети короткого періоду і, як правило, залишаються в тій же вузькій смузі, що і планети.

Комети тривалого періоду, що зароджуються в 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 протягом сотень років. Комети з-за хмари Оорта можуть навіть мати параболічні орбіти, тобто вони створюють єдину появу в Сонячній системі і більше ніколи не повертаються назад.

Ніхто з цієї поведінки не є таємничим, як тільки ти зрозумієш, як планети і комети стали там в першу чергу. Це все стосується народження сонця.

Все почалося в хмарі пилу

Той самий процес народження зірки, який сьогодні вчені можуть спостерігати, що відбувається в туманності Оріона, відбувся в нашій околиці Всесвіту близько 5 мільярдів років тому. Хмара космічного пилу, що плавно плавала у величезному небутті, поступово почала стискатися під силою тяжіння. Утворилися дрібні скупчення, і вони злиплися, утворюючи більші скупчення, які змогли залучити ще більше пилу.

Поступово одне з цих скупчень переважало, і, як воно продовжувало залучати більше матеріалу і зростати, збереження кутового імпульсу спричинило його закручування, і вся матерія навколо нього сформувалася в диск, який крутився в тому ж напрямку.

Врешті-решт тиск в ядрі переважаючого скупчення став настільки великим, що він запалювався, а зовнішній тиск, створений синтезом водню, не дозволяв накопичувати більше матерії. Наше молоде сонце досягло остаточної маси.

Що сталося з усіма меншими кластерами, які не потрапили в пастку в центральному? Вони продовжували приваблювати матерію, досить близьку до їх орбіт, а частина з них переросла у планети.

Інші, менші скупчення, на самій грані обертового диска, були досить далеко, щоб не потрапити в диск, хоча вони все ще були піддані достатньої сили гравітації, щоб утримати їх на орбіті. Ці маленькі предмети стали карликовими планетами та астероїдами, а деякі - кометами.

Комети - це не астероїди

Склад комет відрізняється від складу астероїдів. Тоді як астероїд переважно скельний, комета - це по суті брудна сніжна куля, наповнена кишенями космічного газу.

Велика кількість астероїдів виявляється в поясі астероїдів між орбітами Марса та Юпітера, де також є карликова планета Церера, але вони також орбітують на околицях Сонячної системи. Комети, з іншого боку, мають тенденцію виходити виключно з поясу Койпера і за його межами.

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

Хвост комети є його найбільш визначальною характеристикою. Це може бути досить довгим, щоб пройти відстань між Землею та Сонцем, і воно завжди вказує на сонце, незалежно від того, в якому напрямку рухається комета. Це тому, що його створює сонячний вітер, який видуває газ із парової хмари, яка оточує ядро.

Факти комети: звідси не все

Комети тривалого періоду можуть мати дуже еліптичні орбіти, які можуть бути настільки ексцентричними, що період між прицілами від Землі може бути більше, ніж життя. Другий закон Кеплера передбачає, що предмети рухаються повільніше, коли вони знаходяться далі від сонця, ніж коли вони знаходяться поруч із ним, тому комети, як правило, невидимі набагато довше, ніж їх видно. Однак незалежно від того, скільки часу це займе, об’єкт на орбіті завжди повертається, якщо щось не вдарить його з орбіти.

Однак деякі об'єкти ніколи не повертаються. Вони приходять ніби з нізвідки, подорожуючи зі швидкістю, нетиповою для орбітальних тіл, ковтаючи навколо сонця і стріляючи в космос. Ці об'єкти не зароджуються в Сонячній системі; вони походять з міжзоряного простору. Замість еліптичної орбіти вони йдуть параболічним шляхом.

Таємничий астероїд у формі сигари Оумаамуа був одним із таких об’єктів. Він з’явився в Сонячній системі в січні 2017 року і вийшов з поля зору через рік. Можливо, це був НЛО, але, швидше за все, це був міжзоряний об'єкт, залучений до сонця, але рухався занадто швидко, щоб бути виведеним на орбіту.

Тематичне дослідження: Комета Галлеса

Комета Галлеса - чи не найвідоміша з усіх комет. Це відкрив Едмунд Галлей, британський астроном, який був другом сера Ісаака Ньютона. Він був першим, хто постулював, що кометації 1531, 1607 та 1682 років були кометою, і він передбачив її повернення у 1758 році.

Він виявився правильним, коли комета зробила ефектну появу в різдвяну ніч у 1758 році. Цієї ночі минуло, на жаль, 16 років після його смерті.

Комета Галлея має період між 74 і 79 роками. Невизначеність пояснюється гравітаційними впливами, які вона стикається на цьому шляху - особливо планети Венера - і внутрішньою системою рушія, якою володіють усі комети. Коли комета, подібна кометі Галлея, наближається до сонця, кишені газу в ядрі розширюються і стріляють через слабкі місця в ядрі, забезпечуючи тягу, яка може підштовхнути її в будь-якому напрямку та створити збурення на його орбіті.

Астрономи намалювали орбіту комети Галлея і виявили її дуже еліптичною, з ексцентриситетом майже 0,97. (Ексцентричність в цьому випадку означає, наскільки довга 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 Плутоса становить лише 0,25, ексцентриситет комети Галлея надзвичайний. У афеліоні він знаходиться далеко за межами орбіти Плутона, а в перигеліоні - всього 0,6 АС від сонця.

Підказки походження комети

Орбіта комети Галлея не просто ексцентрична, але вона також нахилена на 18 градусів щодо площини екліптики. Це є свідченням того, що він не формувався так само, як формувалися планети, хоча він, можливо, згуртовувався приблизно в той же час. Він навіть міг би виникнути в іншій частині галактики і просто потрапив під дію сили тяжіння сонця, коли проходив мимо.

Комета Галлея відображає ще одну характеристику, яка відрізняється від планет. Він обертається в напрямку, протилежному його орбіті. Венера - це єдина планета, яка це робить, і Венера обертається так повільно, що астрономи підозрюють, що вона зіткнулася з чимось у своєму минулому. Той факт, що комета Галлея обертається в напрямку, який вона робить, є більш свідченням того, що вона не формувалася так само, як планети.