מערכת השמש

גופים קטנים - אסטרואידים ושביטים

שביטים

סוגי שביטים

השביטים ממויינים על פי זמן המחזור שבו הם מקיפים את השמש:

שביטים קצרי מחזור (short period comets)

זמן מחזור של שביטים מסוג זה נע בין מספר חודשים לעשרים שנה,  ומקורם  בחגורת קויפר.  מסלולם  חוצה את מסלולי כוכבי הלכת, ולכן הם מושפעים מאוד מפרטורבציות, שמקורן בכוחות המשיכה של כוכבי הלכת,  וכתוצאה מכך, מסלוליהם משתנים.  השביטים קצרי המחזור נשחקים בשל מעבריהם התכופים סמוך לשמש -  בכל מעבר, מאבד השביט חומר,  ומלאי הגז והאבק שבו מתכלה.  לכן, אורך החיים של השביטים קצרי המחזור קצר יחסית.

שביטים בעלי מחזור ביניים (intermediate period comets)

אלה שביטים בעלי זמן מחזור הנע בין עשרים שנה למאתיים שנה. שביט האלי הוא הדוגמה לשביט בעל מחזור כזה, ומכאן כינויים: 'שביטים מסוג האלי'.  שביטים בעלי מחזור ביניים הם מועטים,  ולכן קשה לדעת נתונים סטטיסטיים עליהם.

שביטים בעלי מחזור ארוך (long period comets)

שביטים בעלי זמן מחזור  הגדול ממאתיים שנה, העשוי  להגיע גם למאות אלפי שנים.  מקורם של השביטים ארוכי המחזור הוא בעננת אורט.  כנראה, שחלק מהשביטים ארוכי המחזור נקלעים לתוך מערכת השמש הפנימית, והופכים לשביטים קצרי מחזור עקב הפרטורבציות של כוכבי הלכת. 

שביטים לוחכי שמש (sun grazing comets)

אלה שביטים, שהפריהליון שלהם מאוד קרוב לשמש, עד כדי כך שהם  מגיעים כל כך קרוב לשמש, שהם מושמדים.  השביטים לוחכי השמש הם בדרך כלל מאוד מרשימים.  כך, לדוגמה, השביט של  1843 שהיה כה גדול ובהיר,  עד שנראה באור יום.

מבנה  השביטים

השביטים מורכבים משלושה חלקים עיקריים: גרעין, הילה וזנב.  השביטים מבלים את רוב זמנם במרחקים גדולים מהשמש וזאת בשל מסלולם המוארך. ליבו של שביט הוא גרעין, המורכב בעיקר מקרח ואבק.  עם התקרבותו אל השמש, השביט מפתח בהדרגה הילה (coma).  ההילה נוצרת כתוצאה מהשתחררות גז ואבק מהגרעין המתחמם. כאשר השביט מוסיף להתקרב  לשמש,  הוא מפתח זנב שמגיע לגודלו המקסימלי סמוך לפריהליון.

גרעין השביט

החלק העיקרי של השביט, הוא הגרעין (nucleus). מרבית הזמן שבו השביט מצוי במסלולו, הרחק מחומה הלוהט של השמש, הגרעין הוא החלק היחיד בשביט (למעט הילה דלילה של גז ואבק המקיפה אותו). גודלו של הגרעין, במרבית השביטים, אינו עולה על עשרים ק"מ, אולם מספר שביטים כגון: שביט  האל-בופ ( Hale-Bopp, 1977), התגלו כבעלי גרעינים שקוטרם הגיע לעשרות ק"מ. כמו כן, נתגלו מעבר למסלולו של נפטון עצמים גדולים, שקוטרם מאות ק"מ, העשויים מרביתם קרח ולפיכך מניחים שהם שביטים. גרעין השביט בנוי רובו קרח (מים), כאשר  גבישי הקרח, שנשמרים בטמפרטורה נמוכה מאוד, הם במצב המכונה: קרח אמורפי. בין גבישי הקרח לכודים  חלקיקי  אבק ומולקולות של גז. מודל זה, של 'קרח מלוכלך' (dirty snowball), הוצע לראשונה על ידי פרד וויפל, בשנת 1951. שביטים שחלפו פעמים רבות סביב השמש, ואיבדו את מרבית הגז שלהם, הינם בעלי גרעין של סלע וקרח.  החללית האירופאית, ג'יוטו (Giotto), גילתה שהגרעין של שביט האלי עטוף מעטה כהה מאוד, שכנראה עשוי מתרכובות של פחמן. ג'יוטו חלפה במרחק 500 ק"מ משביט האלי, בעת מעבר הפריהליון האחרון שלו בשנת 1986. עם התקרבות השביט לשמש, מתחמם הקרח בשכבה החיצונית של הגרעין והופך ישר לגז (תהליך זה מכונה: סובלימציה). עקב כך, משתחררים  כל חלקיקי האבק הכלואים בקרח.  הגז והאבק פורצים החוצה בצורת סילונות מבעד לסדקים דקים ובקעים, הנפערים במעטה הכהה והקשיח העוטף את הגרעין.  הסילונות מאיצים את המהירות שבה השביט סובב סביב צירו. התופעה נצפתה היטב בשביט האל-בופ, ששני הסילונות העיקריים שפרצו ממנו, השוו לו מראה של ממטרה מסתובבת. בשנת 2004 חלפה חללית Stardust ליד שביט Wild2 ודגמה דגימות מההילה וזנב, ועתידה להחזירם לכדור הארץ בשנת 2006. החללית גם ניפקה צילומי תקריב מעולים של השביט.  בשנה זו גם שוגרה החללית Rosetta אל עבר שביט  Churyumov-Gerasimenko  המצוי מעבר למסלולו של צדק והיא עתידה להנחית גישושית על פניו כאשר תגיע אליו בשנת 2014.

הילה

ההילה (coma) מקיפה את הגרעין מרבית הזמן, אך היא גדלה, באופן משמעותי, רק עם התקרבות השביט לשמש. בגלל סמיכות האבק והגז בהילה, לא ניתן לראות את הגרעין מבעדה.  צורתה של ההילה כדורית, והיא מורכבת משני חלקים:

  1.  הילת הגז והאבק, המצויה קרוב לגרעין.

  2.  הילה של מימן, המשתרעת אל מעבר להילת האבק והגז, ובדרך כלל  אינה נראית בעין, אלא רק בתצפית בקרינה על-סגולה.

ההילה מתפתחת ככל שהשביט מתקרב לשמש. במרחקים גדולים מאוד מהשמש רק גרעין השביט נראה מהארץ. ההילה מגיעה לשיא גודלה כשהשביט מצוי במרחק של כ- 1.5 עד 2 יחידות אסטרונומיות  מהשמש.  כאשר השביט ממשיך להתקרב לשמש, ההילה מפסיקה לגדול, והיא אף מתכווצת, למרות תהליך הסובלימציה, בגלל ספיחת חומר מההילה לזנב.  לכך עשויה להיות סיבה נוספת: יתכן גם, שהסדקים הפעורים במעטפת הגרעין, מבעדם משתחרר הגז והאבק, נסתמים מעט על ידי אבק ואבנים הנופלים מההילה חזרה אל פני השביט.

זנבות שביטים

כאשר השביט מתקרב למערכת השמש,  הוא מפתח זנב, שנוצר עקב בריחת הגזים והאבק הלכודים בגרעין. במרבית השביטים, נצפו שני זנבות, אם כי   נצפו גם שביטים רבים, להם היו  יותר משני זנבות.  ההבדל בין שני זנבות השביט הוא הרכבם הכימי והתכונות הפיזיקליות של הגז והאבק המצויים בזנב.  הזנב בעל הגוון הכחלחל נקרא זנב יונים,  והזנב הלבן נקרא זנב גזים ואבק.

זנב גזים ואבק

זנב הגז והאבק (dust tail),  נוצר  עקב לחץ הקרינה של השמש הדוחף את האבק, המצוי בהילת השביט, לכיוון המנוגד לשמש. החומר ממנו מורכב הזנב הוא גרגירי אבק, המשתחררים מגרעין השביט בתהליך הסובלימציה וכן גזים הנפלטים תוך כדי התהליך.  זנב האבק נראה היטב הודות לקרני השמש המוחזרות מחלקיקי האבק שנמצאים בזנב. ככל שהשביט מתרחק מהשמש, בהירותו של זנב האבק והגזים יורדת,  בגלל התפזרות גרגירי האבק  אל החלל. צורתו ואורכו של זנב האבק של השביט,  כפי שהוא נראה לעיננו,  מושפעים  מעמדתו של כדור הארץ ביחס למסלול המישורי של השביט. הזווית שנוצרת בין כיוון תנועתו של השביט,  השמש וכדור הארץ,  היא שקובעת כיצד ייראה זנב האבק של השביט.  גורמים נוספים המשפיעים על הצורה בה רואים את זנב האבק והגז של השביט הם: בהירותו של הזנב (כמות גרגירי האבק בזנב),  בהירות האטמוספירה (מרחק ממקומות יישוב, לחות, אבק וכדומה),   ואור הירח.

זנב יונים (פלסמה)

זנב היונים (ion tail) מאופיין בגוון כחלחל,  ובמרבית המקרים, הוא מעוצב בצורה מסולסלת כמו עשן סיגריה.  צבעו הכחול של זנב היונים נובע מנוכחות גבוהה של יוני פחמן חד חמצני וגזים מיוננים נוספים.  מקור הגזים בזנב היונים הוא בפליטתם מהגרעין והתפזרותם סביבו בצורת ההילה. מרבית הגז בהילה מורכב ממולקולות מים, המיוננות על ידי הקרינה העל סגולה מהשמש.  היונים  נשרכים מאחורי הגרעין למרחק שנע בין עשר מליון למאה מליון  קילומטרים.  רוחבו של גז היונים הוא בערך כעשירית מאורכו. זנב היונים מוטה בזווית של  כ °5  מהקו הדמיוני הנמתח בין השמש והשביט.

על מנת לצפות בשביט, רצוי לזכור כי בהירות הזנב, יחסית לבהירות השמים,  קטנה. כמו כן, הגודל הזוויתי של הזנב גדול מאוד, הרבה יותר מכל שדה ראייה של טלסקופ מצוי.  הטלסקופים היחידים המתאימים לתצפיות בשביטים הם טלסקופים בעלי שדה ראייה רחב מאוד, של כמה מעלות קשת (בדרך כלל טלסקופים בעלי קטרים קטנים, יחסית), המיועדים לתצפיות בשביטים. אולם, תופעות קטנות הקשורות בשביטים, בעיקר כאלה המתרחשות בהילה, כגון: סילונות וגלי  הלם הנוצרים במפגש בין כוכב השביט לרוח השמש, ניתנים לתצפית גם בטלסקופים גדולים עם שדה ראייה לא גדול, בגלל הצורה הנקודתית, יחסית, של תופעות אלו.

משתי הסיבות שצוינו לעיל,  המכשיר היעיל ביותר לתצפית בשביט, למעט העין, הוא: משקפת השדה.   אולם  זנב האבק וזנב היונים נראים היטב רק בשביטים הבהירים.  על מנת לשפר את התצפית בכוכבי השביט, ניתן להשתמש במסננים מיוחדים, המורכבים על הטלסקופ, שמאפשרים רק לאורו של השביט לעבור מבעדם כשהם חוסמים את שאר האורות הנובעים מאורות העיר או זוהר השמיים.

השכיחות הממוצעת של הופעת שביטים, שבהירים דיים על מנת להיראות בעין הבלתי מזוינת, היא: שביט אחד בכל עשור שנים. אך אל ייאוש - כל שנה מתגלים מספר שביטים, שמרביתם, אמנם, נראים רק בטלסקופים גדולים, אך לפחות שביט אחד או שניים בשנה, עשויים להיראות בטלסקופים קטנים ובינוניים. חלקם עשוי לפתח גם זנב קטן.