Гравитационный бильярд: почему метеорные потоки отклоняются от курса
Почему кометы и их метеорные потоки то пересекают орбиту Земли, то удаляются от нее, а со временем их траектории рассеиваются?

Метеорный поток кометы Тэтчера (белая линия). Частицы, падая к Земле (синяя линия), создают Лириды. Оранжевая линия — Юпитер. Источник: meteorshowers.org
Раньше считалось, что это происходит из-за гравитационного влияния планет, но новое исследование SETI Institute показывает: главная причина — движение Солнца вокруг общего центра масс Солнечной системы.
На самом деле, ни Солнце, ни планеты не стоят на месте, — объясняет Стюарт Пилорц, ведущий автор работы.
Все они вращаются вокруг точки, называемой барицентром. Это как если бы гигантские весы уравновешивали массу Солнца и планет.
Обычно в расчетах астрономы упрощают модель и помещают Солнце в центр — так проще. Но для долгопериодических комет (тех, что делают оборот вокруг Солнца дольше чем за 200 лет) такой подход не работает.
Эти кометы большую часть жизни проводят так далеко, что их траекторию определяет именно барицентр, — говорит Пилорц.
Но раз в несколько столетий они залетают внутрь орбиты Юпитера — и тут уже Солнце берет верх.
При сближении с Солнцем кометы выбрасывают метеорные частицы. Они образуют поток, но со временем разлетаются: одни возвращаются раньше, другие позже. Сначала поток очень узкий, и шанс, что Земля через него пройдет, минимален.
Раньше мы думали, что предсказать метеорные дожди так же сложно, как погоду, — вспоминает соавтор исследования Питер Дженнискенс.
Но он заметил закономерность: потоки смещаются синхронно с «дрожанием» Солнца вокруг барицентра.
В 1995 году, основываясь на положении Юпитера и Сатурна, Дженнискенс предсказал метеорный дождь — и оказался прав.
Мы поехали в Испанию и увидели, как 'звезды падают с неба'. Весь дождь длился 40 минут, но на пике метеоры вспыхивали каждую минуту.
Почему так происходит? Оказалось, все дело в гравитационном «толчке», который кометы и метеорные частицы получают от движущегося Солнца.
Представьте, что вы бросаете теннисный мяч в движущийся поезд, — говорит Пилорц.
Если поезд стоит, мяч отскочит с той же скоростью. Но если он едет — вы получите ускорение или замедление. То же самое происходит с кометами.
Когда метеороиды пролетают мимо Солнца, его движение (а оно зависит от положения Юпитера и Сатурна) слегка меняет их орбиту. Каждая частица получает разный «толчок» — и поток постепенно рассеивается.
Раньше мы списывали это на случайные возмущения от планет, — говорит Пилорц.
Но если учесть, что Солнце тоже движется, все становится намного проще.
Это исследование меняет взгляд на динамику долгопериодических комет. Раньше их траектории считались хаотичными, но теперь ясно: их рассеяние подчиняется закономерностям. Это поможет:
- Точнее предсказывать метеорные дожди — например, для астрономических наблюдений или защиты спутников.
- Искать «родительские» кометы — анализируя метеорные потоки, можно вычислить, откуда они прилетели.
- Улучшить моделирование Солнечной системы — даже небольшие эффекты вроде движения барицентра влияют на долгосрочные прогнозы.
Ранее ученые благодаря комете исследовали магнитное поле Солнца.