ดาวหาง
ประวัติการศึกษาดาวหาง > การศึกษาวงโคจร

แม้ดาวหางจะได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวัตถุท้องฟ้า แต่การเคลื่อนที่ของมันบนท้องฟ้ายังเป็นหัวข้อถกเถียงกันต่อมาอีกนับศตวรรษ แม้เมื่อโยฮันเนิส เค็พเพลอร์ ได้พิสูจน์ในปี ค.ศ. 1609 แล้วว่าดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรรูปวงรี แต่เขาก็ยังไม่แน่ใจว่ากฎเกณฑ์นี้จะใช้กับการเคลื่อนที่ของวัตถุอื่น ๆ ได้หรือไม่ เขาเชื่อว่าดาวหางเดินทางเป็นเส้นตรงไปท่ามกลางหมู่ดาวเคราะห์ กาลิเลโอ กาลิเลอี ผู้เชื่อมั่นในทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสอย่างแข็งขัน ก็ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดของปราเออ และกลับเชื่อถือแนวคิดของอริสโตเติลมากกว่า ว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านไปในบรรยากาศชั้นบน
บุคคลแรกที่เสนอแนวคิดว่ากฎของเค็พเพลอร์สามารถใช้ได้กับการเคลื่อนที่ของดาวหาง ได้แก่ วิลเลียม โลเวอร์ ในปี ค.ศ. 1610 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
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
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 (ก่อนหน้านั้น โรเบิร์ต ฮุค เคยประกาศว่าดาวหางแห่งปี 1664 เป็นดวงเดียวกับปี 1618 และฌอง-โดมินิค กัสซีนี ก็คิดว่าดาวหางในปี 1557, 1665 และ 1680 เป็นดวงเดียวกัน 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 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 ครั้นถึง ค.ศ. 1900 มีดาวหาง 17 ดวงที่ถูกเฝ้าสังเกตการณ์และพบว่ามันผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดมากกว่าหนึ่งครั้ง จึงจัดหมวดให้เป็นดาวหางรายคาบ เดือนเมษายน พ.ศ. 2549 มีดาวหางรายคาบรวมแล้ว 175 ดวง แม้จะมีหลายดวงที่แตกสลายหรือสูญหายไปเสียแล้ว ในตารางประเภทวัตถุท้องฟ้า ดาวหางจะใช้สัญลักษณ์แทนที่ด้วย ☄