Вы никогда не задумывались, почему порой комета или астероид вдруг неожиданно для непосвященных изменяет свой курс? Ведь если бы дело было исключительно в гравитации, то современные расчеты давали бы прогноз изменения траектории с феноменальной точностью.
Однако в космосе не только гравитация влияет на траекторию движения небесных тел. На самом деле так называемые негравитационные силы способны изменить полет того или иного объекта по непредсказуемой траектории. А также они играют ключевую роль в формировании облика и динамики всех планетных систем. И вот об этом и пойдет речь в текущем материале.
Гравитация далеко не единственный игрок
Да, гравитация – это, можно сказать, тот самый фундамент, который и задает направления движения крупных небесных тел. Однако чем меньше объект, тем сильнее на него начинают оказывать влияние другие силы.
Это такие силы, как отдача и крутящий момент, которые возникают из-за неравномерной потери массы, давление излучения, силы Ярковского и других магнитных взаимодействий с потоком солнечного ветра.
Все эти силы способны оказывать существенное влияние на малые космические тела.
Однако в чем же их особенность? Так, в отличие от той же гравитации, где есть четкая связь с массой и расстоянием, измерить негравитационные силы порой очень трудно и даже невозможно. Например, скорость сублимации льда, а также форма и состав небесного тела могут оказывать огромное влияние на то, как эти силы будут взаимодействовать друг с другом.
Невидимый двигатель в виде сублимации
Пожалуй, одной из самых мощных негравитационных сил является отдача от сублимации льда. Все дело в том, когда лед на поверхности небольшого небесного тела нагревается солнечными лучами и таким образом преобразуется в газ, то таким вот образом создается реактивная тяга, прям как в ракетах.
И вот из-за этого эффекта порой кометы изменяют свою траекторию совершенно непредсказуемо для ученых.
При этом данный эффект имеет сильную зависимость от температуры. А это значит, что большая часть сублимации происходит на той стороне, которая сейчас повернута к солнечному потоку, а следовательно, основная отдача от этого эффекта направлена в противоположную сторону от Солнца.
Но если поверхность не ровная, а лед распределен неравномерно, то это вносит дополнительное влияние на силу и направление отдачи.
Солнечное давление от самого излучения
Также серьезное влияние оказывает и давление излучения. Ведь Солнце не только светит, но как бы и слегка отталкивает все тела. Пусть это давление и очень слабое, но оно способно оказывать сильное влияние на малые частицы пыли.
При этом в конкретном случае сила давления излучения обратно пропорциональна размеру частиц. То есть чем меньше частица, тем больше на нее оказывает влияние именно эта сила. Кстати, именно эта сила ответственна за выметание пыли из кометных хвостов и формирование так называемого зодиакального света.
Силы Ярковского и YORP
Пожалуй, самой необычной и интригующей негравитационной силой является именно Сила Ярковского. Она возникает тогда, когда астероиды подвергаются неравномерному нагреву, в результате чего тепловое излучение придает микроскопический толчок. И вот это вроде бы незначительное воздействие способно изменять орбиту астероида кардинальным образом.
А вот YORP – эффект оказывает воздействие на вращение объектов. Все дело в том, когда тот же астероид имеет неправильную форму или же неоднородную поверхность, то поток солнечного света создает крутящий момент, который может как существенно ускорить, так и затормозить вращение. Именно за счет этого эффекта некоторые астероиды начинают вращаться так быстро, что в буквальном смысле слова разлетаются на части.
Магнитные поля
Не менее любопытны и магнитные взаимодействия между мелкими частицами и объектами и солнечным ветром. Именно из-за магнитных сил пыль порой ведет себя не так, как если бы на нее действовала исключительно гравитация.
Практические данные и сложность моделирования
На самом деле на каждый небесный объект оказывает воздействие каждый из этих факторов (и их может быть намного больше). И если бы ученые учитывали только гравитацию, то ничего у них не получалось рассчитать даже приблизительно.
Однако моделирование негравитационных сил – это архисложная задача. Ведь ученым практически никогда не известны точные параметры небесных тел, их формы и состав. А значит, все расчеты – это всего лишь приближения, которые могут довольно сильно меняться по мере поступления все новых данных и уточненных параметров.
Тем не менее, такие расчеты (даже приближенные) архиважны для общего понимания устройства нашей Вселенной в целом.