Почему у планеты орбита круглая, а у кометы - вытянутый эллипс?

Когда мы глядим в небо и пытаемся понять, почему у планет аккуратная орбита, а в некоторых случаях близкая к правильному кругу, то за нас ответ уже дан несколько сотен лет назад Исааком Ньютоном, сформулировавшим Всемирный закон тяготения, чьи выводы позволяют предсказать движение небесных тел. Но кометы, рождающиеся в нашей Солнечной системе или залетевшие извне, всегда вращаются по параболической траектории. Довольно странно, не правда ли?

Но чтобы разобраться в этом вопросе, давайте подробнее посмотрим на Солнечную систему. Она состоит из четырех областей, куда входит самая близкая зона с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом; Пояс астероидов; "владения" газовых гигантов - Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна - с множеством лун и колец, а на границе Солнечной системы расположен Пояс Койпера - часть космического пространства, насыщенная замороженным метаном, аммиаком и водой, которая простирается от Нептуна до отметки в 55 астрономических единиц от Солнца. Дальше идет немного пустого космоса, за которым начинается Облако Оорта - гипотетическая сфера колоссальных размеров, находящаяся на расстоянии двух световых лет от Земли, что является половиной пути до ближайшей к нам звезды - Альфы Центавра.

Согласно закону гравитации, объект сохраняет стабильную орбиту, если двигается с определенной скоростью вокруг другого тела. С точки зрения базовых физических принципов должен сохраняться баланс между кинетической и потенциальной энергией. Поэтому самые далекие планеты, к примеру Нептун или Плутон, обладающие максимальным потенциалом, движутся еле-еле, совершенно никуда не торопятся и по-видимому абсолютно счастливы в безмолвном и холодном космосе. А вот Меркурию приходится крутиться гораздо быстрей, чтобы в один прекрасный момент не упасть на Солнце. Только так он может сохранить стабильную орбиту. Взгляните на средние скорости планет нашей Солнечной системы.

Меркурий: 48 км/с,
Венера: 35 км/с,
Земля: 30 км/с,
Марс: 24 км/с,
Юпитер: 13 км/с,
Сатурн: 9.7 км/с,
Уран: 6.8 км/с,
Нептун: 5.4 км/с

В процессе формирования Солнечной системы множество мелких газопылевых облаков слепились в планеты, а периодические гравитационные взаимодействия их друг с другом привели к образованию орбит в форме почти правильных кругов. Но существовали гравитационные взаимодействия и на более поздних стадиях формирования объектов, которые надо тоже учитывать. К примеру, если астероид или небольшое тело из Пояса Кейпера пролетит мимо массивных Нептуна или Юпитера, то может получить небольшой, но довольно существенный "толчок" от газовых гигантов, его скорость увеличится всего на 2-3 метра в секунду, чего достаточно, чтобы изменить негласное "полетное задание" и улететь в другую сторону. В этом случае астероид получает вытянутую орбиту, а ярчайший пример - короткопериодическая комета Энке, которая по предположениям ученых растеряла свою энергию из-за того, что ее "не поделили" газовые гиганты, и превратилась в обычный, но слегка замороженный астероид.

С другой стороны, если тело не торопится покидать пояс Койпера, где все объекты двигаются со скоростями не выше, чем 4 км/ч, или сменило "прописку" на облако Оорта, где жизнь еще скучней и медленней, то рано или поздно оно попадает под гравитационное влияние Нептуна. Он изменяет орбиту небесных тел в двух направлениях. Если газовый гигант "украдет" часть энергии у новорожденной кометы, то затолкнет ее внутрь Солнечной системы и придаст объекту вытянутую орбиту с большим периодом обращения. Похожа ситуация наблюдалась с кометой Сфита-Таттла, которая, прилетев из пояса Койепра, попутно создала метеорный поток необыкновенной красоты под названием Персеиды. А гравитационное поле Солнца при приближении кометы к центру системы закрепит влияние Нептуна, окончательно вытянув эллипс. Если же массивное тело или газовый гигант дадут кинетический "пинок" объекту, то при приближении к центру Солнечный системы комета будет обладать ярко выраженной гиперболической орбитой, а такие тела проходят на максимально близком расстоянии около Солнца, но зато улетают в космос безвозвратно.

Есть еще один удивительный факт, который многим людям кажется нелогичным: чтобы небесное тело влетело в Солнечную систему, не нужно слишком много энергии. Достаточно иметь крохотную массу покоя относительно другого тела, чтобы очень медленно приближаться к нему, только нырка в солнечную плазму придется ждать не одну тысячу лет. Но поскольку любой кусок льда окружают миллионы других объектов, то они производят гравитационные микротолчки, заставляющие лететь все быстрей и быстрей к Солнцу. По мере приближения к нашему светилу у ледяной глыбы формируется косматый хвост, а она превращается на небосклоне в явление, которой называют кометой.

Но и за поясами Койпера и облаком Оорта двигаются в межзвездном пространстве кометы и астероиды с огромной скоростью, которые периодически прилетают в нашу Солнечную систему. Что их заряжает энергией? Надо понимать, что вокруг центра нашей Галактики вращаются миллионы других звездных систем, а их скорость достигает 20-30 километров в секунду, именно они собственными гравитационными полями и разгоняют случайные небесные тела. Когда высокоскоростной астероид или комета приближается к облаку Оорта или поясу Койпера, то более массивный объект "крадет" часть их энергии и вытягивает их траекторию в эллипс, который закругляется к Солнцу. Но если после энергообмена небесное тело даст кинетический "пинок", то его достаточно, чтобы прогнать астероид обратно в межзвездное пространство.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎