Comment le mouvement du soleil affecte les douches de météores

Voici un petit spoiler pour le calendrier cosmique du mois prochain: début mai verra le retour de la douche de météores aquariens ETA. La douche sera visible pendant environ deux semaines, culminant le soir du 5 mai.

En toute honnêteté, cela ne constitue pas vraiment un spoiler pour les étoiles vétérans, car les aquarides ETA culminent à peu près toujours au début du mois de mai. En ce qui concerne les douches de météores, celle-ci est aussi fiable et prévisible que possible. D’autres, cependant, sont moins prévisibles. UN papier Publié le 13 avril dans la revue Icarus éclaire pourquoi c’est.

De météores et de comètes

Alors que les averses de météores portent généralement le nom de la constellation à partir de laquelle ils semblent provenir, leur origine réelle n’a rien à voir avec des étoiles éloignées. Ils en fait venir de Des sentiers de poussière laissés par des objets célestes relativement petits – principalement comètesmais parfois aussi des astéroïdes. Dans le cas des aquarides ETA, la comète en question est La comète de Halleyquels lecteurs d’un certain âge ont peut-être eu la chance de voir quand il est passé près de la Terre en 1986.

À première vue, cela peut sembler surprenant. La plupart des comètes suivent des orbites hautement elliptiques qui peuvent prendre de nombreuses années, tandis que les douches de météores se produisent à peu près au même moment chaque année. Alors, comment les deux sont-ils connectés?

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La réponse réside dans le processus Cela produit une queue diaphane signature d’une comète. Lorsqu’une comète se rapproche suffisamment du soleil, elle commence à perdre du matériel. Les composés congelés à sa surface commencent à fondre, et le vent solaire explose de minuscules particules de poussière et de roche. Le résultat est une trace de poussière et de débris le long de la trajectoire de l’orbite de la comète, comme une ligne de craie laissée dans l’espace.

Dans le cas des comètes liées aux averses de météores, la Terre se rapproche suffisamment de ce sentier pour que sa gravité capture une partie du matériau perdu. Chaque année, d’innombrables minuscules morceaux de glace et de roche sont traînés hors du sentier et tirés vers la terre, brûlant alors qu’ils tombent dans notre atmosphère. Nous voyons la douche qui en résulte dans la même partie du ciel chaque année parce que c’est là que l’interaction se produit chaque année.

Le problème avec les douches de prévision

En théorie, les douches de météores devraient être parfaitement prévisibles. L’orbite de la Terre ne change pas vraiment d’année en année, et le sentier de la comète est déjà là, nous attend. L’interaction entre les deux devrait se produire en même temps chaque année, non?

Si les seuls objets célestes impliqués dans le processus étaient la Terre, le Soleil et la comète, ce serait vrai. La comète suivrait un chemin parfaitement prévisible, éliminant du matériel qui resterait là où il serait laissé jusqu’à l’arrivée annuelle de la Terre pour réclamer ses cotisations fulgurantes. En réalité, les choses sont beaucoup plus compliqué. Le système solaire n’est pas seulement la terre et le soleil – c’est la terre, le soleil, la lune, les autres planètes et leur lunes, et n’importe quel nombre d’autres objets. À son tour, tous ces corps exercent des influences gravitationnelles les unes sur les autres.

Au milieu de tout ce gâchis, il y a la comète elle-même, vacillant le long de son orbite elliptique, laissant sa piste désespérée de poussière et de glace dans le vide. Pour prédire une douche de météores avec précision, nous devons Calculez où se trouve les débrisce qui signifie calculer la trajectoire de la comète. Pour ce faire avec une précision parfaite, nous aurions besoin de faire un calcul qui a pris en compte les effets gravitationnels d’un grand nombre d’objets célestes.

Le problème réel à trois corps

Malheureusement, les calculs gravitationnels impliquant plus de deux corps sont un problème. Cela signifie que nous devons simplifier ces calculs, les modélisant comme des systèmes beaucoup moins complexes qu’ils ne le sont réellement.

Une partie de la raison pour laquelle les calculs gravitationnels sont si difficiles est qu’aucune interaction gravitationnelle n’est à sens unique – un objet massif exerce sa propre influence gravitationnelle sur tous les autres objets massifs. Par exemple, pensez à la terre et à la lune. Nous avons tendance à supposer que les dernières orbites les premières, mais ce n’est pas vraiment vrai. La terre tire sur la lune, mais la lune tire également sur la terre, et le résultat est que les deux objets orbitent un point quelque part entre eux. Ce point est connu comme le barycenter.

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Le système solaire a également un BaryCenter, un point autour duquel tout –y compris le soleil-orbits. Dans la plupart des cas, nous supposons que le barycenter du système solaire est Le soleil, pour la simple raison que le soleil est de nombreux ordres de grandeur plus massifs que toute autre chose dans le système solaire. Cela signifie que si nous calculons l’orbite solaire d’un objet, il n’est pas plus logique de prendre en compte l’influence gravitationnelle réciproque que l’objet exerce sur le soleil que pour prendre en compte l’influence gravitationnelle qu’une pièce tombée d’un bâtiment exerce sur la terre.

Le mouvement subtil du soleil

Cependant, le nouvelle étude montre que la fabrication de cette hypothèse dans le cas des comètes présente deux problèmes subtils. La première est que plus un objet est éloigné du soleil, plus son orbite a tendance à tourner autour du barycenter du système solaire. Si un objet est suffisamment proche du soleil, il orbit vraiment le soleil seul. Cependant, des objets plus éloignés orbitent le barycenter.

La plupart des objets restent généralement à la même distance du soleil. Les comètes, en revanche, suivent des orbites hautement excentriques qui les emmènent dans la portée la plus éloignée du système solaire. La comète de Halley, par exemple, passe Seulement 54,7 millions de miles du soleil à son approche la plus proche. Son aphelion – le point où il est le plus éloigné du soleil – est à 3,3 milliards de kilomètres, quelque part près de Pluton. Ces orbites excentriques emmènent les comètes à travers le point de transition – et le Icarus Le papier montre que la transition provoque une sorte de secousse à la trajectoire de la comète.

Le deuxième problème est que supposer que le soleil est le centre de gravité du système solaire signifie également supposer que le soleil lui-même est stationnaire. Cela signifie que le propre mouvement du soleil ne peut pas être pris en compte dans ces calculs. Cela n’a pas vraiment d’importance dans le cas des objets dans des orbites régulières, car ces orbites se déplacent simplement avec le soleil. Encore une fois, l’image est différente pour les comètes: le Le mouvement du soleil fournit un coup de pouce gravitationnel aux comètes alors qu’ils dépassentet cela provoque à nouveau un décalage mesurable dans leur trajectoire.

La nouvelle recherche montre que incorporer ces deux facteurs dans un modèle de l’orbite d’une comète fournit un résultat plus précis – et, par conséquent, une prédiction plus précise du moment où une douche de météores se produira. Ce sont toujours des modèles simplifiés, mais ils donnent un aperçu de la prochaine fois que nous verrons une cascade d’étoiles de tir dans le ciel – et aussi dans la danse complexe de la gravité qui régit notre mouvement à travers le cosmos.