home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ian & Stuart's Australian Mac: Not for Sale / Another.not.for.sale (Australia).iso / Dr. Doyle / Jupiter Comet / Education Notes / sl9-jpl.06 < prev    next >
Text File  |  1994-04-15  |  8KB  |  135 lines

  1.  
  2. 6. The Final Orbit of Shoemaker-Levy 9
  3.  
  4.         The motion of Comet Shoemaker-Levy 9 can technically be 
  5. described as chaotic, which means that calculations based upon the 
  6. input of comet positions having very tiny differences (small input 
  7. errors) causes large differences in the results of calculations of 
  8. the subsequent motion and the apparent prior motion. Large 
  9. perturbations caused by successive close approaches to Jupiter 
  10. have resulted in each orbit being different in size, shape, and 
  11. orientation. The orbits have not been the simple result of a small 
  12. body in orbit around a large one but rather the product of a "tug 
  13. of war" between Jupiter and the Sun, a classic "three-body 
  14. problem". Near to Jupiter the planet's gravity has dominated the 
  15. motion, but far from Jupiter the Sun is more important. On 
  16. July 16, 1993, at apojove (the point farthest from Jupiter) in the 
  17. current orbit, Shoemaker-Levy 9 was almost 1,200 times as far from 
  18. Jupiter as at the time of breakup, a distance of 50 million km, 
  19. equal to a third of the distance of Earth from the Sun. The comet 
  20. has been in a closed orbit around Jupiter for many decades, but 
  21. that orbit is far from stable. Figure 8 by Chodas shows what this 
  22. orbit will look like as viewed from the Sun at the time of impact. 
  23. It is tipped (inclined) 53 deg. to Jupiter's equator as measured at 
  24. apojove and is bent about 20 deg. more near to Jupiter. (A three-body 
  25. orbit rarely lies in one plane like the simple two-body orbit.) 
  26.  
  27. During this final orbit, after breakup in July 1992, Shoemaker-
  28. Levy 9 was followed carefully from discovery in March 1993 until 
  29. the time the cometUs angular distance from the Sun became too 
  30. small to permit observations. The last useful astrometric 
  31. (positional) observations reported before the fragments were lost 
  32. in the glare of the Sun were made on July 11. The comet was 
  33. recovered (found again after almost five months without 
  34. observations) by Scotti and Tom Gehrels on December 9, with the 
  35. comet rising above the horizon a bit more than three hours before 
  36. the Sun in the morning sky. (The comet is so faint that it cannot 
  37. be observed in twilight or too low on the horizon.) The quality of 
  38. the predictions for the time of impact of the individual fragments 
  39. on Jupiter will depend upon the number of high-quality astrometric 
  40. observations of each comet fragment made between December 1993 and 
  41. the time of impact. A week before the impacts the times should be 
  42. known at least to 110 minutes (with 50% confidence), improving to 
  43. perhaps 15 minutes a half day before impact.
  44.  
  45. At a fall planetary astronomy meeting (DPS) Jewitt, Luu, and Chen 
  46. exhibited an image showing 21 distinct fragments in the Shoemaker-
  47. Levy 9 nucleus train. At discovery in March, this train was about 
  48. 50 arc seconds or 162,000 km in length as projected on the sky. 
  49. This angular distance had increased by about 40% (and the true 
  50. linear distance by about 50%, since Jupiter was then farther from 
  51. Earth) by the time the comet was lost in the glare of the Sun in 
  52. July. The spreading is caused mainly by the fact that the piece 
  53. closest to Jupiter at breakup was some 9 km closer than the 
  54. farthest piece (the diameter of the comet) and therefore entered a 
  55. faster orbit. The orbits are all so elongated that from Earth they 
  56. appear to be nearly a straight line with the fragments strung out 
  57. along it. The fragment nearest to Jupiter at breakup remains 
  58. nearest to it and will be the first to impact. At this writing, 
  59. Chodas and Yeomans predict that the train will reach an apparent 
  60. length of some 1,286 arc seconds at the time the first of the 
  61. fragments enters Jupiter's atmosphere. The true length of the 
  62. train will be 4,900,000 km at that time, and it will require 
  63. 5.5 days for all of the major fragments to impact.
  64.  
  65. The new data taken following solar conjunction (the closest 
  66. apparent approach to the Sun as projected against the sky) more 
  67. than doubled the length of time since discovery for which cometary 
  68. positions were available. With this new data, it appears that the 
  69. impacts will be centered on about July 19.5, a day and a half 
  70. earlier than the first predictions. The approach to Jupiter that 
  71. shattered the comet appears to have been even closer than first 
  72. thought, about 96,000 km from the planet's center and only 
  73. 25,000 km above the clouds. The revised orbit has also moved the 
  74. impact points closer to the visible hemisphere, but unfortunately 
  75. still on the back side as seen from Earth. The brightest fragment, 
  76. of which there is some indication that it itself is fragmented, 
  77. will impact on about July 20.78 and contains about 10% of the 
  78. total mass of the comet. The other 20 observed fragments contain 
  79. more than 80% of the mass. The remaining mass is contained in all 
  80. of the dust and small pieces in the train, the trails, and the 
  81. tails. Most of this mass also will hit Jupiter over a period of 
  82. several months beginning about July 10, but it probably will cause 
  83. few or no detectable effects.
  84.  
  85. Meanwhile, the dust trails of small debris will continue to 
  86. spread, as will the major fragments. The east-northeast trail is 
  87. expected to reach a maximum apparent length of some 70 arc minutes 
  88. in late June of 1994 and then decrease again in apparent length 
  89. with the tip turning around into a "V" shape. The west-southwest 
  90. trail may reach a length of almost 100 arc minutes before impacts 
  91. begin. Only the larger trail material will actually impact 
  92. Jupiter. The earliest dust will begin to hit about July 10, and 
  93. impacts will continue into October. The smaller dust will be moved 
  94. into the tail by solar radiation pressure and will miss the planet 
  95. completely. 
  96.  
  97. If upon further study it is found that the pieces of Shoemaker-
  98. Levy 9 have continued to fragment, then predicting impact times 
  99. will be much more difficult and the predictions less reliable. 
  100. Such continued fragmentation of pieces already badly fractured is 
  101. very possible, but fragmentation in the last day or two, when it 
  102. is most likely to occur, will have no significant effect on the 
  103. predicted times of impact. The pieces typically separate with a 
  104. velocity of less than a meter per second. There are 86,400 seconds 
  105. in a day, so even pieces separating at a full meter per second 
  106. would be only 86.4 km apart after one day. Moving jointly at a 
  107. velocity which reaches 60 km/s at impact, the pieces would hit 
  108. within a few seconds of each other. The effect of further 
  109. splitting upon the impact phenomena would be far greater and is 
  110. discussed in the next section.
  111.  
  112. Figure 9 by David Seal shows the final segment of the comet 
  113. fragment's trajectories. They will impact near a latitude of 44 deg. S 
  114. and a longitude 70 deg. past the midnight meridian, still 10 deg. beyond 
  115. the limb of Jupiter as seen from Earth, impacting the atmosphere 
  116. at an angle of about 42 deg. from vertical.
  117.  
  118. Observing conditions from Earth will not be ideal at the time of 
  119. the impacts, since there will be only about two deg. hours of good 
  120. observing time for large telescopes at any given site after the 
  121. sky gets good and dark and before Jupiter comes too close to the 
  122. horizon to observe. At least it will be summer in the northern 
  123. hemisphere, and there will be a better chance for good weather 
  124. where many observatories are located. With 21 pieces hitting over 
  125. a 5.5-day period, there will be an impact on average about every 
  126. 6 hours, so any given site should have about one chance in three 
  127. of observing at the actual time of an impact each night. Since the 
  128. impacts will be on the back side of Jupiter, light from the 
  129. impacts can only be observed by reflection from Jupiter's moons or 
  130. perhaps from the rings or the dust comae of the comet fragments. 
  131. Those attempting observations of the effects of the impacts on 
  132. Jupiter can begin about 20 minutes after the impacts, when the 
  133. impact area rotates into view from Earth.
  134.  
  135.