ดาวหางโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้อย่างไร

เนื้อหา

• ทุกอย่างเริ่มต้นในกลุ่มเมฆฝุ่น
• ดาวหางไม่ใช่ดาวเคราะห์น้อย
• ข้อเท็จจริงของดาวหาง: ไม่ใช่ทั้งหมดมาจากที่นี่
• กรณีศึกษา: Halleys Comet
• เบาะแสของต้นกำเนิดของดาวหาง

เพื่อขอบคุณวงโคจรของดาวหางอย่างแท้จริงมันช่วยให้มีความเข้าใจเกี่ยวกับวงโคจรของดาวเคราะห์ แม้ว่าจะไม่มีพื้นที่ว่างรอบดวงอาทิตย์ แต่ดาวเคราะห์ทุกวงก็ จำกัด ตัวเองอยู่กับวงดนตรีที่ค่อนข้างบางและไม่มีพวกมันยกเว้นพลูโตพลัดหลงอยู่นอกรัศมีไม่กี่องศา

วงโคจรของดาวหางในทางกลับกันอาจมีมุมเอียงขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับวงนี้และอาจโคจรรอบตั้งฉากกับมันขึ้นอยู่กับว่ามันมาจากไหน ข้อเท็จจริงเพียงหนึ่งในดาวหางที่น่าสนใจมากมาย

ตามกฎข้อแรกของเคปเลอร์วัตถุทั้งหมดโคจรรอบดวงอาทิตย์ในเส้นทางรูปไข่ วงโคจรของดาวเคราะห์ยกเว้นดาวพลูโตเกือบเป็นวงกลมดังนั้นมันจึงเป็นดาวเคราะห์น้อยและวัตถุน้ำแข็งในแถบไคเปอร์ซึ่งอยู่นอกวงโคจรของเนปจูน ดาวหางที่เกิดขึ้นในแถบไคเปอร์นั้นเรียกว่าดาวหางช่วงเวลาสั้น ๆ และมีแนวโน้มที่จะอยู่ในแถบแคบ ๆ เช่นเดียวกับดาวเคราะห์

ดาวหางระยะยาวที่เกิดขึ้นในเมฆออร์ตซึ่งอยู่นอกแถบไคเปอร์และบริเวณรอบนอกของระบบสุริยะเป็นเรื่องที่แตกต่างออกไป วงโคจรของมันอาจเป็นวงรีมากจนดาวหางสามารถหายไปได้อย่างสมบูรณ์เป็นเวลาหลายร้อยปี ดาวหางจากนอกเมฆออร์ตสามารถมีวงโคจรพาราโบลาซึ่งหมายความว่าพวกมันปรากฏตัวครั้งเดียวในระบบสุริยะและไม่กลับมาอีก

พฤติกรรมนี้ไม่มีความลึกลับเมื่อคุณเข้าใจว่าดาวเคราะห์และดาวหางมาอยู่ที่ใดในตอนแรก ทุกอย่างเกี่ยวข้องกับการกำเนิดของดวงอาทิตย์

ทุกอย่างเริ่มต้นในกลุ่มเมฆฝุ่น

กระบวนการเกิดดวงดาวแบบเดียวกับที่นักวิทยาศาสตร์ทุกวันนี้สามารถสังเกตได้ว่าเกิดขึ้นในเนบิวลานายพรานที่เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงของจักรวาลเมื่อ 5 พันล้านปีก่อน ก้อนเมฆฝุ่นในอวกาศลอยอยู่ในความว่างเปล่าอย่างไร้ขอบเขตค่อยๆเริ่มหดตัวภายใต้แรงโน้มถ่วง กระจุกขนาดเล็กก่อตัวและติดกันเป็นกลุ่มก้อนใหญ่ซึ่งสามารถดึงดูดฝุ่นได้มากขึ้น

หนึ่งในกลุ่มเหล่านี้มีความโดดเด่นทีละน้อยและเมื่อมันยังคงดึงดูดวัตถุและเติบโตมากขึ้นการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมทำให้มันหมุนและทุกสิ่งรอบตัวมันก่อตัวเป็นดิสก์ที่หมุนไปในทิศทางเดียวกัน

ในที่สุดแรงกดดันที่แกนกลางของกระจุกดาวเด่นก็ยิ่งใหญ่จนมันติดไฟและแรงดันภายนอกที่เกิดจากการหลอมเหลวของไฮโดรเจนทำให้เกิดปัญหามากขึ้น ดวงอาทิตย์ดวงเล็กของเราถึงมวลสุดท้าย

เกิดอะไรขึ้นกับกลุ่มเล็ก ๆ ที่ไม่ได้ติดอยู่ตรงกลาง พวกเขายังคงดึงดูดสิ่งที่อยู่ใกล้กับวงโคจรของพวกเขาต่อไปและบางคนก็กลายเป็นดาวเคราะห์

อื่น ๆ กระจุกขนาดเล็กที่อยู่บนขอบของแผ่นดิสก์หมุนอยู่ไกลพอที่จะหลีกเลี่ยงการถูกจับได้ในดิสก์แม้ว่าจะยังคงมีแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะทำให้มันอยู่ในวงโคจร วัตถุขนาดเล็กเหล่านี้กลายเป็นดาวเคราะห์แคระและดาวเคราะห์น้อยและบางส่วนก็กลายเป็นดาวหาง

ดาวหางไม่ใช่ดาวเคราะห์น้อย

องค์ประกอบของดาวหางนั้นแตกต่างจากดาวเคราะห์น้อย ในขณะที่ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่เป็นหินดาวหางจะเป็นก้อนหิมะที่สกปรกซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซอวกาศ

มีดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากที่พบในแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสซึ่งเป็นที่อยู่ของเซเรสดาวเคราะห์แคระด้วยเช่นกัน แต่พวกมันก็โคจรรอบนอกระบบสุริยะ ในทางกลับกันดาวหางมักมาจากแถบไคเปอร์และโดยเฉพาะ

ดาวหางที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์แทบจะแยกไม่ออกจากดาวเคราะห์น้อย เมื่อวงโคจรของมันนำมาใกล้กับดวงอาทิตย์ความร้อนจะกลายเป็นไอน้ำแข็งและไอนั้นจะขยายตัวเพื่อก่อตัวเป็นเมฆรอบ ๆ นิวเคลียส นิวเคลียสอาจจะอยู่ห่างออกไปเพียงไม่กี่กิโลเมตร แต่ระบบคลาวด์สามารถใหญ่ขึ้นนับพันเท่าทำให้ดาวหางมีขนาดใหญ่กว่าที่มันเป็นจริง

หางของดาวหางเป็นลักษณะที่กำหนดได้ดีที่สุด มันอาจจะยาวพอที่จะขยายระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์และมันชี้ให้เห็นห่างจากดวงอาทิตย์เสมอไม่ว่าดาวหางกำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด นั่นเป็นเพราะมันถูกสร้างขึ้นโดยลมสุริยะซึ่งพัดก๊าซออกไปจากก้อนเมฆที่ล้อมรอบนิวเคลียส

ข้อเท็จจริงของดาวหาง: ไม่ใช่ทั้งหมดมาจากที่นี่

ดาวหางที่มีระยะเวลายาวนานสามารถมีวงโคจรรูปไข่ที่สูงมากซึ่งอาจผิดปกติจนช่วงเวลาระหว่างการพบเห็นจากโลกนั้นอาจมากกว่าอายุการใช้งาน กฎข้อที่สองของ Keplers บอกว่าวัตถุเคลื่อนที่ช้ากว่าเมื่อพวกมันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่าเมื่ออยู่ใกล้กับมันดังนั้นดาวหางมักจะมองไม่เห็นได้ไกลกว่าที่มองเห็น อย่างไรก็ตามไม่ว่าจะใช้เวลานานแค่ไหนวัตถุในวงโคจรจะกลับมาเสมอเว้นแต่จะมีบางสิ่งที่ทำให้มันหลุดออกจากวงโคจรของมัน

วัตถุบางอย่างไม่กลับมา พวกมันมาจากที่ใดที่หนึ่งดูเหมือนว่าการเดินทางด้วยความเร็วที่ผิดปกติของวัตถุที่โคจรรอบ ๆ กำลังวิปปิ้งรอบดวงอาทิตย์และยิงออกไปในอวกาศ วัตถุเหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นในระบบสุริยะ พวกเขามาจากอวกาศระหว่างดวงดาว แทนที่จะเป็นวงรีวงรีพวกมันเดินตามเส้นทางพาราโบลา

ดาวเคราะห์น้อยรูปซิการ์ลึกลับ Oumuamua เป็นวัตถุอย่างหนึ่ง มันปรากฏตัวในระบบสุริยะในเดือนมกราคม 2560 และออกไปข้างนอกอีกหนึ่งปีต่อมา บางทีมันอาจจะเป็นจานบิน แต่น่าจะเป็นวัตถุระหว่างดวงดาวที่ดึงดูดไปยังดวงอาทิตย์ แต่เคลื่อนที่เร็วเกินไปที่จะเกลี้ยกล่อมให้โคจร

กรณีศึกษา: Halleys Comet

ดาวหาง Halleys อาจเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดของดาวหางทั้งหมด มันถูกค้นพบโดย Edmund Halley นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษผู้เป็นเพื่อนของเซอร์ไอแซคนิวตัน เขาเป็นคนแรกที่ยืนยันว่าการพบเห็นดาวหางในปี 1531, 1607 และ 1682 นั้นเป็นดาวหางเดียวกันทั้งหมดและเขาทำนายการกลับมาของมันในปี 1758

เขาได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้องเมื่อดาวหางปรากฏตัวในคืนวันคริสต์มาสในปีค. ศ. 1758 ในคืนนั้นโชคไม่ดีที่ 16 ปีหลังจากการตายของเขา

ดาวหาง Halleys มีระยะเวลาระหว่าง 74 และ 79 ปี ความไม่แน่นอนนั้นเกิดจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นตามเส้นทางโดยเฉพาะดาวเคราะห์วีนัสและระบบขับเคลื่อนภายในที่ดาวหางทุกดวงมี เมื่อดาวหางอย่าง Halleys ดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ก๊าซในแกนกลางจะขยายตัวและยิงผ่านจุดอ่อนในแกนกลางซึ่งมีแรงขับที่สามารถผลักมันไปในทิศทางใดก็ได้และสร้างการก่อกวนขึ้นในวงโคจรของมัน

นักดาราศาสตร์ได้ทำการแมปวงโคจรของดาวหางฮัลลีย์และพบว่ามันมีลักษณะเป็นวงรีสูงโดยมีความเยื้องศูนย์เกือบ 0.97 (ความผิดปกติ ในกรณีนี้หมายความว่าวงโคจรเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าหรือรอบ; ยิ่งใกล้ศูนย์เยื้องศูนย์ยิ่งวงโคจรยิ่งกลม)

เมื่อพิจารณาว่าวงโคจรของ Earth นั้นมีความเยื้องศูนย์ 0.02 ซึ่งทำให้มันเกือบเป็นวงกลมและความเยื้องศูนย์กลางของ Plutos วงโคจรนั้นมีเพียง 0.25 เท่านั้นความเยื้องศูนย์กลางของดาวหาง Halleys นั้นรุนแรงมาก ที่ aphelion มันอยู่นอกวงโคจรของดาวพลูโตและที่ perihelion มันก็แค่ 0.6 AU จากดวงอาทิตย์

เบาะแสของต้นกำเนิดของดาวหาง

วงโคจรของดาวหาง Halleys ไม่เพียง แต่ผิดปกติ แต่มันก็เอียงที่ 18 องศาเมื่อเทียบกับระนาบของสุริยุปราคา นี่เป็นหลักฐานว่ามันไม่ได้เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับที่ดาวเคราะห์ก่อตัวแม้ว่ามันจะรวมตัวกันในเวลาเดียวกัน มันอาจมีต้นกำเนิดของมันในส่วนอื่นของกาแลคซีและได้รับแรงดึงดูดจากดวงอาทิตย์เมื่อผ่านไป

ดาวหาง Halleys แสดงคุณสมบัติอื่นที่แตกต่างจากดาวเคราะห์ มันหมุนไปในทิศทางตรงข้ามกับวงโคจรของมัน ดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่ทำสิ่งนี้และดาวศุกร์หมุนรอบตัวช้ามากจนนักดาราศาสตร์สงสัยว่ามันชนกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งในอดีต ความจริงที่ว่าดาวหางฮัลเลย์หมุนไปในทิศทางที่มันเป็นหลักฐานมากขึ้นว่ามันไม่ได้ก่อตัวในแบบเดียวกับดาวเคราะห์