I solsystemet finns en sol - i mitten - många planeter, asteroider, Kuiper-bälteobjekt och satelliter, de är också månar. Även om de flesta planeter har satelliter, och vissa Kuiper-bälteobjekt och till och med asteroider också har sina egna satelliter, finns det inga kända "satelliter av satelliter" bland dem. Antingen har vi lycka till, eller så gör de grundläggande och extremt viktiga reglerna för astrofysik komplicering av deras bildning och existens.
När allt du behöver tänka på är ett massivt objekt i rymden, verkar saker ganska enkelt. Tyngdkraften kommer att vara den enda arbetskraften, och du kan placera alla objekt i en stabil elliptisk eller cirkulär bana runt den. Enligt detta scenario verkar det som om han kommer att vara i sin position för alltid. Men andra faktorer spelar in här:
- föremålet kan ha en typ av atmosfär eller en diffus "halo" av partiklar runt;
- objektet kommer inte nödvändigtvis att vara stillastående, men kommer att rotera - förmodligen snabbt - runt en axel;
- detta objekt kommer inte nödvändigtvis att isoleras som du ursprungligen trodde.
Tidvattenkrafterna som verkar på Saturnus måne Enceladus räcker för att dra ut sin iskorpa och värma tarmen, så att underjordiska havet bryter hundratals kilometer ut i rymden
Den första faktorn, atmosfären, är bara meningsfull som en sista utväg. Vanligtvis kommer ett objekt som kretsar kring en massiv och solid värld utan atmosfär bara att behöva undvika objektets yta och det kommer att hålla sig fast på obestämd tid. Men om atmosfären, till och med otroligt diffus, förstärks, kommer varje kropp i omloppsbana att behöva hantera atomerna och partiklarna som omger den centrala massan.
Även om vi vanligtvis tror att vår atmosfär har ett "slut" och att utrymmet börjar i en viss höjd, är verkligheten att atmosfären bara torkar när du går högre och högre. Jordens atmosfär sträcker sig i många hundratals kilometer; till och med den internationella rymdstationen kommer att gå ur bana och bränna om vi inte ständigt uppmanar det. Enligt solsystemets normer måste en kropp i omloppsbana ligga på ett visst avstånd från vilken massa som helst för att förbli "säker".
Kampanjvideo:
Oavsett om det är en konstgjord satellit eller en naturlig satellit spelar ingen roll; om den kretsar runt en värld med en väsentlig atmosfär kommer den att kretsa om och falla till den närmaste världen. Alla satelliter i låg jordbana kommer att göra det, liksom Mars satellit Phobos
Dessutom kan objektet rotera. Detta gäller både en stor massa och en mindre som roterar runt den första. Det finns en "stabil" punkt där båda massorna är tidigt låsta (det vill säga alltid vända mot varandra på ena sidan), men alla andra konfigurationer skapar ett "vridmoment". Denna vridning kommer antingen att spirala båda massorna inåt (om rotationen är långsam) eller utåt (om rotationen är snabb). På andra världar är de flesta satelliter inte födda under ideala förhållanden. Men det finns ytterligare en faktor som vi måste tänka på innan vi fördjupar huvudet i problemet med "satellitsatelliten".
Pluto - Charon-modellen visar två huvudmassor som kretsar kring varandra. En flyby av de "nya horisonterna" visade att Pluto eller Charon inte har några interna satelliter relativt deras inbördes banor
Att objektet inte är isolerat är av stor vikt. Det är mycket lättare att hålla ett objekt i omloppsbana nära en enda massa - som en måne nära en planet, en liten asteroid nära en stor eller Charon nära Pluto - än att hålla ett objekt i omloppsbana nära en massa som själv kretsar kring en annan massa. Detta är en viktig faktor och vi tänker inte så mycket på det. Men låt oss titta på det ett ögonblick ur vårt närmaste till solen, den månfria planeten Merkurius.
Kviktsølv kretsar relativt snabbt om vår sol, och därför är gravitationskraften och tidvattenkrafterna som verkar på den mycket stora. Om något annat kretsade kring Merkurius, skulle det finnas många fler faktorer.
1. "Vind" från solen (en ström av utgående partiklar) skulle krascha in i Merkurius och ett föremål i närheten av det och slog dem ur bana.
2. Värmen, som solen skänker på Merkurius yta, kan leda till att Merkurius atmosfär utvidgas. Trots att kvicksilver är luftfritt värms partiklar på ytan upp och kastas ut i rymden, vilket skapar en svag atmosfär.
3. Slutligen finns det en tredje massa som vill leda till den slutliga tidvattenstoppningen: inte bara mellan lågmassa och Merkurius, utan också mellan Merkurius och solen.
Därför finns det två extrema platser för varje kvicksilvermåne.
Varje planet som kretsar runt en stjärna kommer att vara mest stabil när tidvattnet är låst med den: när dess omlopps- och rotationsperioder sammanfaller. Om du lägger till ett annat föremål i omloppsbana till planeten kommer dess mest stabila bana att vara låst i ömsesidig tid med planeten och stjärnan nära L2
Om satelliten är för nära Mercury av flera skäl:
- roterar inte tillräckligt snabbt för dess avstånd;
- Kvicksilver roterar inte tillräckligt snabbt för att kunna vara låst tidvatten med solen.
- känslig för retardation av solvind;
- kommer att utsättas för betydande friktion från kvicksilveratmosfären, - Det kommer så småningom att falla till ytan på Merkurius.
När ett föremål kolliderar med en planet kan det lyfta skräp och få närliggande månar att bildas. Det här var hur Jordens måne dök upp och satelliterna på Mars och Pluto dök också upp.
Omvänt riskerar det att matas ut från Mercurys bana om satelliten är för långt borta och andra överväganden gäller:
- satelliten roterar för snabbt för sitt avstånd;
- Kvicksilver snurrar för snabbt för att låsas tidigt med solen;
- Solvinden ger ytterligare hastighet till satelliten;
- störningar från andra planeter driver satelliten ut;
- soluppvärmningen ger ytterligare kinetisk energi till en definitivt liten satellit.
Med det sagt, kom ihåg att många planeter har sina egna månar. Även om ett system med tre kroppar aldrig kommer att vara stabilt, såvida du inte anpassar konfigurationen till ideala kriterier, kommer vi att vara stabila i miljarder år under rätt förhållanden. Här är några villkor som underlättar uppgiften:
1. Ta en planet / asteroid så att huvuddelen av systemet avlägsnas avsevärt från solen, så att solvinden, ljusblinkar och tidvattenkrafterna i solen är obetydliga.
2. Så att denna planet / asteroidens satellit är tillräckligt nära huvudkroppen så att den inte dinglar tungt på gravitationsnivån och inte av misstag skjuts ut under andra gravitations- eller mekaniska interaktioner.
3. Att satelliten på denna planet / asteroid var tillräckligt långt borta från huvudkroppen så att tidvattenkrafter, friktion eller andra effekter inte leder till att närma sig och fusionera med föräldrakroppen.
Som du kanske gissat finns det en "söt bullseye" i vilken månen kan existera nära planeten: flera gånger bortom planetens radie, men tillräckligt nära så att orbitalperioden inte är för lång och fortfarande betydligt kortare än planetens omloppsperiod relativt stjärnan. Så om du tar allt detta tillsammans, var är satelliterna i vårt solsystem?
Asteroider i huvudbältet och trojaner nära Jupiter kan ha sina egna satelliter, men de anser sig inte själva som sådana.
Det närmaste vi har är trojanska asteroider med sina egna satelliter. Men eftersom de inte är "satelliter" för Jupiter, är detta inte helt lämpligt. Vad händer då?
Det korta svaret: det är osannolikt att vi hittar något liknande, men det finns hopp. Gasgigantvärldarna är relativt stabila och tillräckligt långt ifrån solen. De har många satelliter, av vilka många är tidigt låsta med sin modervärld. De största månarna kommer att vara de bästa kandidaterna för satelliter. De borde vara:
- så massivt som möjligt;
- relativt borttagen från föräldrakroppen för att minimera risken för kollision;
- inte för långt bort för att inte skjutas ut;
- och - detta är nytt - väl separerat från andra månar, ringar eller satelliter som kan störa systemet.
Vilka månar i vårt solsystem är bäst lämpade att skaffa sina egna satelliter?
- Jupiters måne Callisto: den yttersta av alla Jupiters stora månar. Callisto, som är 1 883 000 kilometer bort, har också en radie på 2,410 kilometer. Den reser runt Jupiter på 16,7 dagar och har en betydande flyghastighet på 2,44 km / s.
- Jupiters måne Ganymedes: den största månen i solsystemet (2634 km radie). Ganymede är mycket långt från Jupiter (1 070 000 kilometer), men inte tillräckligt. Den har den snabbaste utrymningshastigheten för alla satelliter i solsystemet (2,74 km / s), men det tätbefolkade systemet på jätteplaneten gör det extremt svårt för Jupiters satelliter att skaffa satelliter.
- Saturnus måne Iapetus: inte särskilt stor (734 kilometer i radie), men ganska avlägsen från Saturnus - på 3 561 000 kilometer på ett genomsnittligt avstånd. Det är väl åtskilt från ringarna i Saturnus och från andra stora månar på planeten. Det enda problemet är dess lilla massa och storlek: utrymningshastigheten är bara 573 meter per sekund.
- Uranus satellit Titania: Med en radie på 788 kilometer är Uranus största satellit 436 000 kilometer från Uranus och slutför sin bana på 8,7 dagar.
- Uranus satellit Oberon: den näst största (761 kilometer), men den mest avlägsna (584 000 kilometer) stora månen slutför sin bana runt Uranus på 13,5 dagar. Oberon och Titania är emellertid farligt nära varandra, så det är osannolikt att "månens måne" dyker upp mellan dem.
- Neptunes satellit Triton: detta fångade objekt för Kuiper-bältet är enormt (1355 km i radie), långt från Neptune (355 000 km) och massivt; objektet måste röra sig med en hastighet på mer än 1,4 km / s för att lämna Tritons attraktionsfält. Kanske är detta vår bästa kandidat för rätten att äga din egen satellit.
Triton, Neptuns största måne och ett fångat objekt av Kuiper-bältet, kan vara vårt bästa alternativ för en måne med sin egen måne. Men Voyager 2 såg ingenting.
Med allt detta finns det, så vitt vi vet, inga satelliter i vårt solsystem med sina egna satelliter. Vi kanske misstar oss och finner dem längst bort i Kuiper-bältet eller till och med i Oort-molnet, där föremål är ett dime ett dussin.
Teorin säger att sådana objekt kan existera. Detta är möjligt, men det kräver mycket specifika förhållanden. När det gäller våra observationer har sådana ännu inte dykt upp i vårt solsystem. Men vem vet: universum är fullt av överraskningar. Och ju bättre våra sökfunktioner blir, desto fler överraskningar kommer vi att hitta. Ingen blir förvånad om nästa stora uppdrag till Jupiter (eller andra gasjättar) hittar en satellit nära en satellit. Tiden får avgöra.
ILYA KHEL