Nejslavnější periodická kometa, obíhající s periodou 76 let, jejíž návrat úspěšně předpověděl Edmond Halley a jejíž jádro nasnímala sonda Giotto.

Obsah hesla

[Rejstřík]

1.Triumf newtonovské vědy: Výpočet Edmonda Halleye
2.Oběžná dráha a meteorické roje
3.Průlet sondy Giotto (1986): Špinavá sněhová koule

Halleyova kometa: Královna vlasatic a posel věků

Halleyova kometa (oficiálním označením 1P/Halley) je nejslavnější kometou v dějinách lidstva. Je jedinou známou periodickou kometou, kterou může běžný člověk spatřit pouhým neozbrojeným okem dvakrát za život: kolem Slunce oběhne jednou za 75 až 76 let.

Její přílety byly lidmi zaznamenávány po více než dvě tisíciletí – od starověké Číny přes babylonské hliněné tabulky až po slavnou tapisérii z Bayeux z roku 1066, kde její zjevení předznamenalo bitvu u Hastingsu. V roce 1986 se stala první kometou v historii, kterou z bezprostřední blízkosti prozkoumala celá flotila kosmických sond, v čele s evropskou sondou Giotto.

1. Triumf newtonovské vědy: Výpočet Edmonda Halleye #

Až do konce 17. století byly komety považovány za nepředvídatelná atmosférická zjevení či zlá boží znamení věštící mor a války.

Anglický astronom Edmond Halley však aplikoval nově formulované gravitační zákony svého přítele Isaaca Newtona na historické záznamy kometárních drah. V roce 1705 dospěl k epochálnímu zjištění: dráhy komet pozorovaných v letech 1531, 1607 a 1682 byly prakticky totožné! Halley odvážně prohlásil, že nešlo o tři různé komety, nýbrž o jedno a totéž těleso vracející se po protáhlé eliptické dráze, a předpověděl její další návrat na přelom let 1758/1759.

Ačkoli sám Halley v roce 1742 zemřel a naplnění své předpovědi se nedožil, v prosinci 1758 německý amatérský astronom Johann Georg Palitzsch kometu skutečně nalezl. Šlo o absolutní triumf newtonovské fyziky a kometa byla na Halleyovu počest pojmenována jeho jménem.

2. Oběžná dráha a meteorické roje #

Dráha Halleyovy komety je silně protáhlá a retrográdní:

Perihélium (nejblíže Slunci): $0,59\text{ AU}$ ( $88\text{ milionů km}$ ) – leží uvnitř dráhy Venuše.
Afélium (nejdále od Slunce): $35,1\text{ AU}$ ( $5,25\text{ miliardy km}$ ) – za drahou Neptunu. V tomto bodě se kometa nacházela v prosinci 2023 a nyní již míří zpět k Zemi.
Příští návrat: Kometa dosáhne příštího perihélia v červenci 2061, přičemž pozorovací podmínky ze Země budou podstatně příznivější než při posledním návratu v roce 1986.
Meteorické roje: Pokaždé, když kometa prolétá kolem Slunce, odpařující se plyny uvolňují miliardy prachových zrnek. Země protíná dráhu těchto částic dvakrát do roka, což vyvolává dva známé meteorické roje: Eta Aquaridy (v květnu) a Orionidy (v říjnu).

3. Průlet sondy Giotto (1986): Špinavá sněhová koule #

Při návratu v roce 1986 zamířila ke kometě mezinárodní flotila pěti sond (tzv. Halley Armada). Nejodvážnější manévr provedla evropská sonda Giotto (ESA), která dne 14. března 1986 proletěla pouhých $596\text{ km}$ od jádra komety relativní rychlostí $68\text{ km/s}$ .

Snímky z Giotta způsobily revoluci v kometární vědě:

Tvar a rozměry: Jádro má tvar brambory či burského oříšku o rozměrech $15 \times 8 \times 8\text{ km}$ .
Černější než uhel: Povrch komety byl nečekaně temný s albedem pouhých 0,04 (odráží jen 4 % světla). Špinavá sněhová koule (model Freda Whippla) je ve skutečnosti pokryta tlustou izolační kůrou černých uhlíkatých organických sloučenin.
Aktivní gejzíry: Plyn a prach netryskaly z celého povrchu, ale pouze z několika málo aktivních puklin na straně osvětlené Sluncem, které pokrývaly sotva 10 % plochy jádra.

Odborný astrofyzikální text včetně stavových rovnic, efemerid a spektrální klasifikace.

Profi režim

Astrofyzika a nelineární orbitální dynamika komety 1P/Halley: Marsdenovy negravitační síly a sublimační bilance těkavých látek

Kometa 1P/Halley ( $M \approx 2{,}2 \times 10^{14}\text{ kg}$ , rozměry $14{,}9 \times 8{,}2 \times 7{,}2\text{ km}$ , $\rho = 550 \pm 150\text{ kg/m}^3$ ) je archetypem periodické komety střední periody (Halley-type comets, HTC) ovlivňované reaktivními výtrysky plynů.

1. Nekometařská reaktivní zrychlení (Marsdenův model) #

Pohyb jádra nelze popsat čistě gravitačním problémem $N$ těles. Anizotropní sublimace těkavých ledů ( $H_2O, CO, CO_2$ ) na osluněné polokouli působí podle třetího Newtonova zákona jako reaktivní raketový motor.

Pohybová rovnice se koriguje o negravitační zrychlení $\mathbf{F}_{\text{non-grav}}$ (Marsden et al., 1973):

\mathbf{a}_{\text{orbit}} = -\frac{G M_\odot}{r^2} \hat{\mathbf{r}} + \nabla U_{\text{pert}} + A_1 g(r) \hat{\mathbf{e}}_r + A_2 g(r) \hat{\mathbf{e}}_t + A_3 g(r) \hat{\mathbf{e}}_n

Kde báze unitárních vektorů $(\hat{\mathbf{e}}_r, \hat{\mathbf{e}}_t, \hat{\mathbf{e}}_n)$ reprezentuje radiální, transverzální a normálový směr k orbitální rovině. Škálovací funkce sublimace $g(r)$ :

g(r) = \alpha \left( \frac{r}{r_0} \right)^{-m} \left[ 1 + \left( \frac{r}{r_0} \right)^n \right]^{-k}

Pro vodní led: $r_0 = 2{,}808\text{ AU}$ , $m = 2{,}15$ , $n = 5{,}093$ , $k = 4{,}6142$ , $\alpha = 0{,}111262$ .

Koeficienty pro 1P/Halley odvozené z historických pozorování:

$A_1 = +(0{,}10 \pm 0{,}02) \times 10^{-8}\text{ AU/den}^2$ (radiální expanze)
$A_2 = +(0{,}015 \pm 0{,}003) \times 10^{-8}\text{ AU/den}^2$ (přenos momentu hybnosti způsobující sekulární posuv perihélia $\Delta T \approx +4{,}1\text{ dne}$ na jeden oběh)

2. Hmotnostní ztráta a produkce těkavých plynů při perihéliu #

Při průletu perihéliem ( $q = 0{,}586\text{ AU}$ , insolace $F_\odot = 3,980\text{ W/m}^2$ ) naměřil neutrální hmotnostní spektrometr NMS na sondě Giotto maximální rychlost produkce vody:

Q_{H_2O} \approx (5{,}5 \pm 1{,}0) \times 10^{29}\text{ molekul/s} \quad (\approx 16\,500\text{ kg/s})

S produkcí prachu $Q_{\text{dust}} \approx 5,000-10,000\text{ kg/s}$ (poměr prach/plyn $\chi \approx 0{,}3-0{,}6$ ).

Celková integrální ztráta hmotnosti jádra za jeden kompletní oběh:

\Delta M_{\text{orbit}} = \oint (Q_{\text{gas}} + Q_{\text{dust}}) dt \approx (2-3) \times 10^{11}\text{ kg}

Při celkové hmotnosti $M \approx 2{,}2 \times 10^{14}\text{ kg}$ ztrácí kometa $\sim 0{,}1,%$ své hmoty během každého perihelia. Její očekávaná dynamická životnost do úplného vyčerpání těkavých látek či rozpadu činí:

\tau_{\text{comet}} \sim 1\,000-2\,000\text{ oběhů} \quad (\sim 100\,000-150\,000\text{ let})

3. Vědecké reference a primární literatura #

[1] Halley, E. (1705). Astronomia Cometicae Synopsis. Philosophical Transactions of the Royal Society, 24(297), 1882–1899.
[2] Whipple, F. L. (1950). A comet model. I. The acceleration of comets. The Astrophysical Journal, 111, 375–394.
[3] Reinhard, R. (1986). The Giotto encounter with comet Halley. Nature, 321(6067), 313–318.
[4] Keller, H. U., et al. (1986). First images of the nucleus of comet Halley. Nature, 321(6067), 320–326.
[5] Marsden, B. G., Sekanina, Z., & Yeomans, D. K. (1973). Comets and nongravitational forces. V. The Astronomical Journal, 78, 211–225.

Literatura a vědecké reference

Reinhard, R.: The Giotto encounter with comet Halley. Nature, Vol 321, Issue 6067, pp. 313–318 (1986)[online]
Keller et al.: First images of the nucleus of comet Halley. Nature, Vol 321, Issue 6067, pp. 320–326 (1986)[online]
Whipple, F. L.: A comet model. I. The acceleration of comets. The Astrophysical Journal, Vol 111, pp. 375–394 (1950)[online]

Typ	Periodická kometa (Halleyova typu)
Oznaceni	1P/Halley
Predpoved navratu	Edmond Halley (1705)
Historicke zaznamy	Od roku 240 př. n. l. (čínské kroniky)
Rozmery jadra	14,9 × 8,2 × 7,2 km (burský oříšek)
Hmotnost	2,2 × 10^14 kg
Prumerna hustota	0,55 g/cm³ (velmi nízká, porézní led a prach)
Obezna doba	75,3 roku (kolísá 74–79 let vlivem planet)
Perihélium	0,586 AU (88 milionů km, uvnitř dráhy Venuše)
Afélium	35,1 AU (5,25 miliardy km, za drahou Neptunu)
Sklon drahy	177,4° (retrográdní oběh)
Albedo jadra	0,04 (černější než uhel)
Meteoricke roje	Eta Aquaridy (květen), Orionidy (říjen)
Posledni perihélium	9. února 1986
Pristi perihélium	28. července 2061

Hmotnost jadra	2,2(3) × 10^14 kg
Objem jadra	420 ± 80 km³
Hustota rho	550 ± 150 kg/m³
Hlavni poloosa a	17,834 AU
Excentricita e	0,96714
Sklon drahy i	177,36° (retrográdní)
Marsdenuv parametr A1	+0,10 × 10^-8 AU/den² (radiální tah)
Marsdenuv parametr A2	+0,015 × 10^-8 AU/den² (transverzální tah)
Produkce vody perihélium	5,5 × 10^29 molekul/s (~16 t/s)
Hmotnostni ztrata na obeh	(2–3) × 10^11 kg (~0,1 % hmotnosti)
Ocekavana zivotnost	100 000–150 000 let

Halleyova kometa

Halleyova kometa

Obsah hesla

Halleyova kometa: Královna vlasatic a posel věků

1. Triumf newtonovské vědy: Výpočet Edmonda Halleye #

2. Oběžná dráha a meteorické roje #

3. Průlet sondy Giotto (1986): Špinavá sněhová koule #

Astrofyzika a nelineární orbitální dynamika komety 1P/Halley: Marsdenovy negravitační síly a sublimační bilance těkavých látek

1. Nekometařská reaktivní zrychlení (Marsdenův model) #

2. Hmotnostní ztráta a produkce těkavých plynů při perihéliu #

3. Vědecké reference a primární literatura #

Literatura a vědecké reference

AstroHub Podpora

Váš nákupní košík

Halleyova kometa

Obsah hesla

Halleyova kometa: Královna vlasatic a posel věků

1. Triumf newtonovské vědy: Výpočet Edmonda Halleye #

2. Oběžná dráha a meteorické roje #

3. Průlet sondy Giotto (1986): Špinavá sněhová koule #

Astrofyzika a nelineární orbitální dynamika komety 1P/Halley: Marsdenovy negravitační síly a sublimační bilance těkavých látek

1. Nekometařská reaktivní zrychlení (Marsdenův model) #

2. Hmotnostní ztráta a produkce těkavých plynů při perihéliu #

3. Vědecké reference a primární literatura #

Literatura a vědecké reference

Související hesla v AstroWiki

AstroHub Podpora

Váš nákupní košík