21.04.2025. - Почему метеорные потоки настолько непредсказуемы

Почему метеорные потоки настолько непредсказуемы

Почему кометы и их метеорные потоки то приближаются к орбите Земли, то сходят с нее, а их орбиты со временем расходятся? В статье, опубликованной в журнале Icarus, два исследователя из Института SETI показывают, что это происходит не из-за случайного притяжения планет, а скорее из-за толчка, который они получают от движущегося солнца.

"Вопреки распространенному мнению, не все в Солнечной системе вращается вокруг Солнца", - сказал ведущий автор и ученый из Института SETI Стюарт Пилорз. "Скорее всего, солнце и планеты вращаются вокруг своего общего центра масс, известного ученым как барицентр Солнечной системы".

Барицентр Солнечной системы - это общеизвестная точка, в которую греческий бог Атлас держал свой палец, чтобы уравновесить массы Солнца и планет. Все планеты вращаются вокруг этого барицентра, но и солнце тоже.

"Обычно, когда мы строим наши численные модели, - сказал Пилорц, - мы помещаем солнце в центр из соображений удобства, потому что это самое массивное тело в Солнечной системе, и это упрощает релятивистские уравнения".

Команда ученых обнаружила, что такой подход, возможно, не лучший способ понять физические процессы, лежащие в основе эволюции орбит долгопериодических комет. Они движутся по орбитам, которым требуется более 200 лет, чтобы обогнуть Солнце.

"Долгопериодические кометы проводят большую часть своей жизни так далеко от Солнечной системы, что ощущают притяжение барицентра", - сказал Пилорц. "Но каждые несколько сотен лет они пролетают по орбите Юпитера и попадают под влияние Солнца".

Приближаясь к Солнцу, кометы выбрасывают частицы, называемые метеорными телами. Эти метеорные тела следуют за кометой, но некоторые движутся по более короткой орбите и возвращаются раньше, другие - позже, создавая метеорный поток. Когда они только формируются, эти потоки чрезвычайно тонкие, и вероятность их попадания на Землю невелика.

"Еще в 1995 году наша область была в зачаточном состоянии, и многие думали, что предсказать, когда эти потоки вызовут метеоритный дождь на Земле, так же сложно, как предсказать погоду", - сказал метеорный астроном и соавтор Питер Дженнискенс из Института SETI и исследовательского центра Эймса НАСА.

Дженнискенс заметил, что потоки перемещались по орбите Земли вслед за движением Солнца вокруг барицентра Солнечной системы. Он предсказал, что ливень вернется, когда Юпитер и Сатурн вернутся в определенные положения на своей орбите.

"Мы отправились в Испанию, чтобы запечатлеть один из таких ливней, и увидели то, что в прошлом описывалось как "звезды падают в полночь", - сказал Дженнискенс. "Весь ливень продолжался всего 40 минут, но каждую минуту на пике был яркий метеор".

Это предсказание было основано на том, что колебание Солнца в основном отражает движение двух самых массивных планет, Юпитера и Сатурна, по их орбите вокруг него. Это колебание небольшое, едва заметное за пределами самого Солнца, но достаточное для изменения положения Солнца и его скорости за периоды в 12 лет (орбита Юпитера) и 30 лет (орбита Сатурна), что примерно соответствует 60-летней схеме.

"Ранее нам удалось показать на компьютерных моделях, что эти потоки действительно перемещаются по траектории Земли и отклоняются от нее, а также следуют за колебаниями Солнца, - сказал Дженнискенс, - но мы не знали почему".

В этом недавно опубликованном исследовании Дженнискенс совместно с Пилорцем исследовали, как метеорные потоки долгопериодических комет рассеиваются с течением времени, чтобы узнать, как наилучшим образом использовать этот след из крошек для поиска их родительских комет.

"Основным результатом этого исследования, - сказал Пилорц, - было просто наблюдение за тем, что если мы будем отслеживать тот факт, что Солнце движется вокруг барицентра, мы увидим, что большая часть того, что на самом деле заставляет кометы и метеороиды рассеиваться, заключается в том, что каждая из них получает гравитационное ускорение или торможение от движущееся солнце, когда они проходят рядом с ним, — точно так же, как мы используем столкновения с планетами для ускорения или замедления движения космических аппаратов".

Явление гравитационного усиления или торможения часто сравнивают с отскакиванием теннисного мяча от передней или задней части движущегося поезда.

"Но чтобы это сработало, поезд должен двигаться", - отметил Пилорз. "В нашем случае, если мы рассмотрим солнце, зафиксированное в центре, мы не увидим, что это все, что происходит".

Исследователи заметили, что внутри орбиты Юпитера движение метеороида изменилось с движения вокруг барицентра на движение вокруг центра Солнца.

"Мы обнаружили, что два скачка в плоскости движения, когда солнце берет управление на себя при приближении кометы, а затем снова передает управление барицентру, когда комета удаляется, немного изменяют угол наклона и узел орбиты", - сказал Пилорц. "Опять же, если мы рассмотрим солнце, зафиксированное в центре, причина этого изменения неочевидна".

Метеороиды, находящиеся в разных точках потока, сталкиваются с солнцем в разное время, поэтому с течением времени они по-разному воздействуют друг на друга, а поток переплетается и рассеивается. Случайность в основном обусловлена положением Солнца и скоростью его движения по орбите вокруг барицентра, когда каждый метеороид сталкивается с ним.

"Именно здесь может быть важна точка зрения человека", - добавил Пилорц. "Мы привыкли говорить себе, что движение кометы меняется случайным образом из-за серии сложных возмущений, исходящих от планет. В этом нет ничего неправильного, но если мы вспомним, что солнце также вращается вокруг барицентра, объяснение станет намного проще".

Справедливости ради, планеты определяют движение Солнца в той же степени, в какой оно определяет их движение. Однако, чтобы знать, как быстро рассеиваются потоки долгопериодических комет, подробности этого танца не нужны.

"Все еще необходимо учитывать планетарные силы, чтобы обеспечить систематический крутящий момент, вызывающий прецессию", - сказал Пилорц. "Это происходит в основном, когда метеороиды находятся между орбитами Юпитера и Сатурна".

На основе измеренных рассеиваний дождевых потоков команда вычислила возраст более 200 долгопериодических кометных метеороидных потоков, которые были опубликованы в последней книге Дженнискенса "Атлас метеорных потоков Земли".

Источник