[교육자료] 그물을 품은 혜성 먼지 꼬리, 싱크론과 신다인

혜성의 먼지꼬리는 태양 중력과 태양빛에 의한 압력이라는 두 요소에 의해 만들어지는 작품입니다. 

동시에 혜성에서 떨어져나온 입자들은 질량와 크기가 서로 다릅니다. 질량이 작지만 면적이 큰 입자들은 태양의 중력보다 빛에 의한 압력에 민감하게 반응합니다. 그래서 중력에 의한 궤도 운동을 하는 혜성에서 점점 더 빠르게 멀어집니다.

서로 다른 입자의 특성이 서로 다른 궤도를 만들고, 서로 다른 시기에 떨어진 입자들이 서로 다른 위치에 있게 됩니다. 같은 시기에 혜성에서 떨어져나간 입자를 연결한 선을 싱크론(synchrone)이라 하며 같은 특성을 가진 입자를 서로 이은 것을 신다인(syndyne)이라고 합니다. 이 두 선이 만들어내는 그물구조가 결국 멋진 혜성 꼬리를 만들어내는 것입니다.

 

여기서는 혜성 먼지꼬리의 형태를 계산해주는 코드를 직접 다루고 실행시켜보면서, 천체의 궤도운동을 더욱 실감나게 이해할 수 있도록 도와주고자 합니다. 아래 첨부한 예제 코드와 문서를 참고해주세요!

아래 코드에서 112번 줄의  calc_pos(P*0.5. p0)에서 P*0.5 값을 바꾸면, 시작하는 지점을 변경할 수 있습니다. 저 값이 무엇을 의미하는지는 한 번 바꿔보면서 확인해봅시다!

calc_pmotion.py

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혜성 먼지꼬리 수치모형-강원석.pdf

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코드의 결과물로 시간에 따른 꼬리 모습 이미지들이 출력됩니다. 그 이미지를 묶어 GIF로 편집하면 다음과 같습니다. 

혜성이 근일점에서 원일점으로 태양과 멀어질 때와 원일점에서 근일점으로 다가올 때, 꼬리의 모양이 다른 것이 확 느껴지시죠? 그 원인은 뭘까요?

근일점에서 점점 태양과 멀어질 때의 혜성 꼬리 모습

 

원일점에서 점점 다가올 때 생기는 혜성 꼬리 모습