ประวัติการศึกษาดาวหาง
หลังการสังเกตการณ์เมื่อดาวหางผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดครั้งที่สอง ดาวหางรายคาบจะได้รับชื่อเพื่อระบุลำดับการค้นพบ[30] ดังนั้น ดาวหางของเอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ซึ่งเป็นดาวหางที่มีการระบุว่ามีคาบโคจรเป็นดวงแรก จึงได้รับชื่อตามระบบใหม่นี้ว่า 1 พี/1682 คิว 1 ส่วนดาวหางเฮล-บอปป์ ได้ชื่อว่า ซี/1995 โอ 1 เป็นต้น
มีวัตถุอวกาศอีกเพียง 5 ชิ้นที่ยังไม่สามารถแยกแยะประเภทได้ชัดเจน และยังอยู่ในรายชื่อของทั้งดาวหางและดาวเคราะห์น้อย ได้แก่ 2060 ไครอน (95P/Chiron), 4015 วิลสัน-แฮร์ริงตัน (107P/Wilson-Harrington), 7968 เอลสท์-พิซซาโร (133P/Elst-Pizarro), 60558 เอคีคลัซ (174P/Echeclus) และ 118401 ลีเนียร์ (176P/LINEAR, LINEAR 52)
ประวัติการศึกษาดาวหาง
การสังเกตการณ์ในยุคแรก
ผ้าปักบายูแสดงภาพดาวหางฮัลเลย์ที่ปรากฏต่อกษัตริย์แฮโรลด์ที่ 1 ก่อนเกิดสมรภูมิแฮสติงในปี ค.ศ. 1066
ก่อนจะมีการประดิษฐ์คิดค้นกล้องโทรทรรศน์ขึ้น ดาวหางดูเหมือนอยู่ ๆ ก็ปรากฏขึ้นมาบนท้องฟ้า จากนั้นใช้เวลาหลายวันจึงค่อย ๆ อันตรธานหายไป ผู้คนมักเชื่อว่าการปรากฏของดาวหางนำมาซึ่งลางร้ายต่อกษัตริย์หรือผู้นำของพวกเขา หรือนำเอาภัยพิบัติมาสู่ บางครั้งถึงกับทำนายว่าจะเป็นเหตุแห่งการสิ้นเผ่าพันธุ์ต่าง ๆ บนโลก จากหลักฐานโบราณที่ค้นพบ เช่น กระดูกทำนายของชาวจีน ทำให้เราทราบว่ามนุษย์ได้สังเกตเห็นการปรากฏตัวของดาวหางมานานนับพันปีแล้ว นักวิชาการบางคนตีความว่า “ดวงดาวที่ร่วงหล่น” ดังปรากฏในมหากาพย์กิลกาเมช ในพระธรรมวิวรณ์ และในบันทึกของอินอค อาจจะหมายถึงดาวหางหรือดาวตกดวงใหญ่ก็ได้
ในบันทึกของอริสโตเติลเกี่ยวกับดินฟ้าอากาศฉบับแรกของเขา ได้บรรยายถึงมุมมองเกี่ยวกับดาวหางที่ได้มีอิทธิพลอยู่เหนือแนวคิดของชาวตะวันตกมานานกว่าสองพันปีแล้ว อริสโตเติลไม่เห็นด้วยกับนักปรัชญายุคก่อนที่บอกว่าดาวหางคือดาวเคราะห์ หรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งที่เกี่ยวกับดาวเคราะห์ เนื่องจากพื้นฐานแนวคิดที่ว่าดาวเคราะห์มีขอบข่ายการเคลื่อนที่อยู่บนจักรราศี ขณะที่ดาวหางปรากฏตัวขึ้น ณ จุดใดบนท้องฟ้าก็ได้[31] ตรงกันข้าม อริสโตเติลอธิบายว่า ดาวหางเป็นปรากฏการณ์ในบรรยากาศชั้นบน อันเป็นที่ซึ่งไออากาศร้อนและเย็นไปรวมตัวกันอยู่ และทำให้เกิดการลุกไหม้เป็นเปลวเพลิง เขาใช้แนวคิดนี้อธิบายสิ่งอื่นนอกจากดาวหาง เช่น ดาวตก แสงออโรรา หรือแม้แต่ทางช้างเผือกด้วย[31]
นักปรัชญายุคคลาสสิกบางคนไม่เห็นด้วยกับแนวคิดเช่นนี้ ซีนีกา นักปรัชญาชาวโรมัน ได้เฝ้าสังเกตการณ์ดาวหางและพบว่ามันเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ถูกรบกวนจากกระแสลม มีลักษณะเหมือนวัตถุท้องฟ้ามากกว่าปรากฏการณ์ด้านดินฟ้าอากาศ ในขณะที่เขายอมรับว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่อยู่ภายในกลุ่มดาวจักรราศีเท่านั้น แต่เขาไม่เห็นเหตุผลที่วัตถุคล้ายดาวเคราะห์อื่น ๆ จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งอื่นๆ บนท้องฟ้าไม่ได้ เพราะความรู้ของมนุษยชาติเกี่ยวกับวัตถุท้องฟ้าในยุคนั้นยังน้อยอยู่มาก[32] อย่างไรก็ดีแนวคิดของฝ่ายสนับสนุนอริสโตเติลเป็นที่ยอมรับมากกว่า และเป็นเช่นนั้นเรื่อยมาจนถึงคริสต์ศตวรรษที่ 16 กว่าจะมีการพิสูจน์ได้ว่าดาวหางเป็นสิ่งซึ่งอยู่พ้นจากชั้นบรรยากาศของโลก
พ.ศ. 2120 (ค.ศ. 1577) มีดาวหางสว่างมากดวงหนึ่งปรากฏบนท้องฟ้าเป็นเวลาหลายเดือน นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อ ไทโค บราเฮ ได้เปรียบเทียบผลการติดตามวัดเส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวหางระหว่างของเขาเองกับผลของคนอื่น ๆ ซึ่งมีตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ห่างไกลกัน พบว่าได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันทุกประการ ไม่มีแพรัลแลกซ์ แสดงว่าดาวหางจะต้องอยู่ห่างจากโลกไปเป็นระยะทางอย่างน้อยสี่เท่าของระยะทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์[33]
บันทึกเกี่ยวกับการปรากฏตัวของดาวหางที่มีชื่อเสียงมากชิ้นหนึ่ง ได้แก่ภาพดาวหางฮัลเลย์บนผ้าปักบายู (Bayeux Tapestry) แสดงการปรากฏตัวของดาวหางในช่วงที่ชาวนอร์มันบุกโจมตีอังกฤษในปี ค.ศ. 1066[34]
การศึกษาวงโคจร
วงโคจรของดาวหางแห่งปี 1680 เข้ากันกับกราฟแบบพาราโบลา แสดงในหนังสือ Principia ของไอแซก นิวตัน
แม้ดาวหางจะได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวัตถุท้องฟ้า แต่การเคลื่อนที่ของมันบนท้องฟ้ายังเป็นหัวข้อถกเถียงกันต่อมาอีกนับศตวรรษ แม้เมื่อโยฮันเนส เคปเลอร์ ได้พิสูจน์ในปี ค.ศ. 1609 แล้วว่าดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรรูปวงรี แต่เขาก็ยังไม่แน่ใจว่ากฎเกณฑ์นี้จะใช้กับการเคลื่อนที่ของวัตถุอื่น ๆ ได้หรือไม่ เขาเชื่อว่าดาวหางเดินทางเป็นเส้นตรงไปท่ามกลางหมู่ดาวเคราะห์ กาลิเลโอ กาลิเลอี ผู้เชื่อมั่นในทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสอย่างแข็งขัน ก็ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดของไทโค และกลับเชื่อถือแนวคิดของอริสโตเติลมากกว่า ว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านไปในบรรยากาศชั้นบน[35]
บุคคลแรกที่เสนอแนวคิดว่ากฎของเคปเลอร์สามารถใช้ได้กับการเคลื่อนที่ของดาวหาง ได้แก่ วิลเลียม โลเวอร์ ในปี ค.ศ. 1610[33] หลายทศวรรษต่อจากนั้น นักดาราศาสตร์มากมายเช่น ปิแยร์ เปติต์ (Pierre Petit), โจวันนี โบเรลลิ (Giovanni Borelli), เอเดรียน โอโซต์ (Adrien Auzout), โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke), โจฮัน แบบติสต์ ไคแซท (Johann Baptist Cysat) และโจวันนี โดเมนีโก กัสซีนี ต่างสนับสนุนว่าดาวหางเคลื่อนผ่านดวงอาทิตย์เป็นเส้นโค้งแบบวงรีหรือพาราโบลา ในขณะที่นักดาราศาสตร์อื่น ๆ เช่น คริสตียาน เฮยเคินส์ และโยฮันเนส เฮเวเลียส ยังคงสนับสนุนแนวคิดว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง[35]
ข้อถกเถียงนี้คลี่คลายเมื่อดาวหางสว่างดวงหนึ่งถูกค้นพบโดย กอตฟรีด เคียช เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน ค.ศ. 1680 นักดาราศาสตร์ทั่วทั้งยุโรปพากันติดตามเส้นการเดินทางของดาวหางดวงนี้เป็นเวลาหลายเดือน ปี ค.ศ. 1681 นักบวชชาวแซกซอนชื่อ จอร์จ ซามูเอล โดเฟล (Georg Samuel Doerfel) พิสูจน์ได้ว่าดาวหางเป็นวัตถุท้องฟ้าที่เคลื่อนที่บนเส้นทางพาราโบลา โดยมีดวงอาทิตย์เป็นจุดโฟกัส ต่อมาในปี 1687 ไอแซก นิวตัน ได้เขียนในหนังสือ Principia Mathematica พิสูจน์ว่าวัตถุที่เคลื่อนที่ไปภายใต้กฎกำลังสองผกผัน (inverse square law) ของแรงโน้มถ่วงในเอกภพ จะต้องมีเส้นทางเป็นวงรีเหมือนภาคตัดของกรวย เขายังพิสูจน์ได้ด้วยว่าเส้นทางดาวหางบนท้องฟ้าเข้ากันพอดีกับเส้นโค้งแบบพาราโบลา โดยใช้ดาวหางปี 1680 เป็นตัวอย่างการคำนวณ[36]
ปี ค.ศ. 1705 เอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ได้นำวิธีคิดของนิวตันมาใช้ศึกษาวัตถุท้องฟ้าแปลกประหลาดที่มีลักษณะคล้ายดาวหาง ปรากฏบนฟ้าระหว่างปี ค.ศ. 1337 – 1698 เขาสังเกตพบว่าในจำนวนนี้มีดาวหางสามดวง คือในปี ค.ศ. 1531, 1607 และ 1682 มีลักษณะการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งที่ใกล้เคียงกันมาก เขาอธิบายว่าความแตกต่างของเส้นทางไปเล็กน้อยนั้นเกิดจากผลของแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ เมื่อเขาเชื่อมั่นว่าดาวหางทั้งสามนั้นเป็นดวงเดียวกัน จึงคำนวณและทำนายว่ามันจะต้องกลับมาปรากฏตัวอีกครั้งในราวปี ค.ศ. 1758-9[37] (ก่อนหน้านั้น โรเบิร์ต ฮุค เคยประกาศว่าดาวหางแห่งปี 1664 เป็นดวงเดียวกับปี 1618[38] และฌอง-โดมินิค กัสซีนี ก็คิดว่าดาวหางในปี 1557, 1665 และ 1680 เป็นดวงเดียวกัน[32] แต่ทั้งสองคนคาดการณ์ผิด) การคำนวณของฮัลเลย์ได้รับการทบทวนจากนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส 3 คน คือ อเล็กซิส ไคลโรต์ (Alexis Clairaut), โจเซฟ ลาลังเด (Joseph Lalande), และ นิโคล-รีน เลอโปต์ (Nicole-Reine Lepaute), ได้ผลว่าดาวหางจะปรากฏตัวในปี ค.ศ. 1759 โดยมีความคลาดเคลื่อนเพียง 1 เดือน[32] ครั้นเมื่อดาวหางกลับมาปรากฏตรงตามการคำนวณจริง ๆ ดาวหางดวงนั้นจึงได้ชื่อว่า ดาวหางฮัลเลย์ (ชื่อตามระบบการตั้งชื่ออย่างเป็นทางการคือ 1 พี/ฮัลเลย์) มันจะมาปรากฏตัวอีกครั้งในปี ค.ศ. 2061
ในบรรดาดาวหางคาบสั้นซึ่งมีการเฝ้าสังเกตการณ์หลายครั้งตามบันทึกประวัติศาสตร์ ดาวหางฮัลเลย์เป็นดาวหางที่โดดเด่นเป็นพิเศษ เพราะมันมีความสว่างมากจนสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เมื่อการพิสูจน์วงโคจรของดาวหางฮัลเลย์ทำได้สำเร็จ ก็มีการค้นพบดาวหางรายคาบเพิ่มขึ้นอีกมากมายด้วยกล้องโทรทรรศน์ ดาวหางดวงที่สองที่สามารถค้นพบคาบการโคจรคือดาวหางเองเคอ (ชื่อตามระบบอย่างเป็นทางการคือ 2P/Encke) ช่วงปี ค.ศ. 1819-1821 นายแพทย์และนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ โยฮัน ฟรานซ์ เองเคอ (Johann Franz Encke) ได้คำนวณวงโคจรของดาวหางที่ปรากฏตัวในปี 1786, 1795, 1805 และ 1818 และสรุปว่ามันเป็นดาวหางดวงเดียวกัน เขาสามารถทำนายการกลับมาปรากฏตัวอีกครั้งได้อย่างถูกต้องในปี ค.ศ. 1822[23] ครั้นถึง ค.ศ. 1900 มีดาวหาง 17 ดวงที่ถูกเฝ้าสังเกตการณ์และพบว่ามันผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดมากกว่าหนึ่งครั้ง จึงจัดหมวดให้เป็นดาวหางรายคาบ เดือนเมษายน พ.ศ. 2549 มีดาวหางรายคาบรวมแล้ว 175 ดวง แม้จะมีหลายดวงที่แตกสลายหรือสูญหายไปเสียแล้ว ในตารางประเภทวัตถุท้องฟ้า ดาวหางจะใช้สัญลักษณ์แทนที่ด้วย
