Комета Шумейкеров–Леви 9 и её встреча с Юпитером⁠⁠1

В этом видео вы узнаете о комете Шумейкеров–Леви 9 и об одной из возможных её орбит до встречи с Юпитером. Будет показан гравитационный захват кометы газовым гигантом, последующее вращение вокруг него, распад кометы на фрагменты с последующим их падением на Юпитер. На создание этого 9-минутного ролика мне потребовалось три месяца! Рекомендую смотреть его на большом экране и обязательно со звуком! Сразу включайте звук, потому что по умолчанию он отключен. Удовольствие от просмотра гарантирую!

Изначальный размер ядра кометы Шумейкеров–Леви 9 оценивается в 5 км. В середине 19-го века перигелий её рассматриваемой орбиты находился недалеко от орбиты Юпитера. В афелии комета приближалась к орбите Сатурна. Её орбита имела небольшой эксцентриситет, то есть была слабо вытянутой. Также она имела небольшой угол наклона к плоскости эклиптики и плоскости орбит Юпитера и Сатурна.

При выбранных параметрах встреча кометы с Юпитером могла произойти ещё в самом начале 20-го века. Эта встреча привела к гравитационному захвату кометы Юпитером, и она стала вращаться вокруг него. Комета попала в сферу Хилла, то есть область пространства, в которой планета может удерживать спутник, несмотря на гравитацию Солнца. Однако видео наглядно показывает, что траектория кометы не является замкнутой.

Комета выполняла серию нескольких вытянутых витков вокруг Юпитера. Затем делала несколько оборотов вокруг него по почти круговой орбите. Комета не могла выйти на замкнутую орбиту вокруг Юпитера из-за сильных гравитационных возмущений со стороны Солнца. Чередование вытянутых и круговых витков происходило по мере движения Юпитера вокруг Солнца. Полный цикл чередования занимал примерно то же самое время, за которое газовый гигант делал два оборота вокруг центрального светила. За это время непрерывно менялась ориентация орбиты кометы по отношению к Солнцу. Она то поворачивалась к звезде ребром, то оказывалась развёрнутой к ней плашмя. В некоторые моменты времени комета оказывалась несколько ближе к Солнцу, которое с большей силой притягивало её к себе. Это сильно дестабилизировало орбиту кометы и приводило к довольно резкой смене её ориентации в пространстве.

Во время выполнения вытянутых витков вокруг газового гиганта, комета иногда проходила всего в нескольких миллионах км от него. В такие моменты очень сильно возрастает неопределённость в расчётном положении кометы. Дело в том, что координаты любого небесного объекта известны с некоторой погрешностью. Каждое тесное сближение объекта с планетой увеличивает неопределённость в координатах на один или даже на два порядка. Из-за этого невозможно точно сказать, когда именно комета Шумейкеров–Леви 9 вышла на орбиту вокруг Юпитера. Существуют оценки, что она могла быть захвачена им лишь в середине 60-х или даже в начале 70-х годов прошлого века. Однако сценарий, показанный в этом видео (что комета пробыла на орбите Юпитера почти сотню лет), также вполне возможен.

Достоверно известно, что 7 июля 1992 года произошло особо тесное сближение кометы Шумейкеров–Леви 9 с Юпитером. Она прошла всего в 40 тыс км от атмосферы планеты. Это сближение было настолько тесным, что мощные приливные силы Юпитера разорвали ядро кометы на множество фрагментов. Комета была открыта Юджином и Каролиной Шумейкерами и Дэвидом Леви 24 марта 1993 года. В тот момент она уже представляла собой множество обломков. Был обнаружен по меньшей мере 21 фрагмент, растянувшийся вдоль траектории движения в виде цепочки. После открытия кометы и вычисления её траектории стало ясно, что дальнейшее движение фрагментов приведёт к их столкновению с Юпитером. Все расчёты подтвердились. Падение фрагментов происходило в течение недели: с 16 по 22 июля 1994 года. Осколки падали на Юпитер со скоростью свыше 60 км/с. Это приводило к колоссальным взрывам в атмосфере газового гиганта. Мощность каждого из взрывов многократно превышала мощность совокупного ядерного потенциала, накопленного на Земле.

Сами моменты падения не наблюдались с Земли, так как столкновение каждого объекта происходило на обратной стороне Юпитера. Однако хорошо были видны последствия столкновений. Облако раскалённого газа, образующееся при взрыве в момент входа обломков в атмосферу Юпитера, поднималось на огромную высоту. В результате, это облако можно было наблюдать с Земли. Также с Земли хорошо были видны тёмные следы от взрывов в атмосфере Юпитера, которые по размеру превышали нашу планету. Эти следы можно было заметить в течение многих недель после взрывов. Моменты падения фрагментов наблюдались космическим аппаратом Галилео, который в это время как раз направлялся к Юпитеру.

Это грандиозное событие, произошедшее 30 лет назад, стало первым наблюдаемым столкновением двух небесных тел. Оно дало понимание, какую важную роль играет Юпитер в защите Земли. Самая большая планета Солнечной системы принимает на себя значительную часть ударов астероидов и комет.

Моделирование и визуализация выполнены автором этой публикации с помощью программного обеспечения собственной разработки. При расчётах учитывалось взаимное влияние друг на друга Солнца, всех планет Солнечной системы, Луны и кометы. Также при расчёте учитывались релятивистские эффекты. Негравитационные эффекты, связанные с испарением вещества ядра кометы и возможным столкновением фрагментов друг с другом, не учитывались. На протяжении большей части этого видео размеры небесных тел показаны сильно преувеличенными по сравнению с расстояниями между ними.