V osončju je sonce - v središču - veliko planetov, asteroidov, predmetov Kuiperjevega pasu in satelitov, so tudi lune. Čeprav ima večina planetov satelite in nekateri predmeti Kuiperjevega pasu in celo asteroidi imajo tudi svoje satelite, med njimi ni znanih "satelitov satelitov". Ali nam ni več sreče ali pa temeljna in izjemno pomembna pravila astrofizike zapletejo njihov nastanek in obstoj.
Ko je vse, kar morate imeti v mislih, en ogromen predmet v vesolju, se zdijo stvari precej preproste. Gravitacija bo edina delovna sila, katerikoli predmet pa lahko postavite v stabilno eliptično ali krožno orbito okoli njega. Po tem scenariju se zdi, da bo na svojem položaju za vedno. Tu pa igrajo še drugi dejavniki:
- predmet ima lahko nekakšno atmosfero ali difuzno "halo" delcev naokoli;
- predmet ne bo nujno miren, ampak se bo vrtel - verjetno hitro - okoli osi;
- ta predmet ne bo nujno izoliran, kot ste sprva mislili.
Slimne sile plimovanja, ki delujejo na Saturnovo luno Enceladus, so dovolj, da izvlečejo njegovo ledno skorjo in ogrejejo črevesje, tako da podzemni ocean izbruhne v stotine kilometrov v vesolje
Prvi dejavnik, ozračje, je smiselno le kot zadnja možnost. Običajno se bo predmet, ki kroži v masivnem in trdnem svetu brez atmosfere, le izogibati površini predmeta in se bo zadrževal v nedogled. Če pa se atmosfera, tudi neverjetno razpršena, poveča, se bo katero koli telo v orbiti moralo spoprijeti z atomi in delci, ki obdajajo osrednjo maso.
Čeprav ponavadi mislimo, da ima naše ozračje "konec" in da se prostor začne na določeni nadmorski višini, je resničnost, da se ozračje vedno bolj suši, ko greš višje in višje. Zemljino ozračje se razprostira na več sto kilometrov; tudi Mednarodna vesoljska postaja bo šla iz orbite in se bo zgorela, če je ne bomo nenehno pozivali. Po standardih sončnega sistema mora biti telo v orbiti na določeni razdalji od katere koli mase, da ostane "varno".
Promocijski video:
Ali gre za umetni satelit ali naravni, v resnici ni pomembno; če kroži okoli sveta z veliko atmosfero, bo izstopil iz orbite in padel na najbližji svet. Vsi sateliti v nizki zemeljski orbiti bodo to storili, kot tudi Marsov satelit Phobos
Poleg tega se lahko predmet vrti. To velja tako za veliko maso kot za manjšo, ki se vrti okoli prve. Obstaja "stabilna" točka, na kateri sta obe masi zaklenjeni (torej vedno obrnjeni drug na drugega), vendar bo vsaka druga konfiguracija ustvarila "navor". To zvijanje bodisi spiralno obe masi navznoter (če je vrtenje počasno) ali navzven (če je vrtenje hitro). Na drugih svetovih se večina satelitov ne rodi v idealnih pogojih. Toda še en dejavnik, ki ga moramo upoštevati, preden se z glavo spustimo v težavo "satelita satelitov".
Model Pluton - Charon prikazuje dve glavni masi, ki se vrtijo druga okoli druge. Letenje "New Horizons" je pokazalo, da Pluton ali Charon nimata notranjih satelitov glede na medsebojno orbito.
Dejstvo, da predmet ni osamljen, je velikega pomena. Veliko lažje je držati predmet v orbiti blizu ene same mase - kot luna blizu planeta, majhen asteroid blizu velikega ali Charon v bližini Plutona - kot pa obdržati predmet v orbiti blizu mase, ki sama kroži po drugačni masi. To je pomemben dejavnik in o tem ne razmišljamo veliko. Toda poglejmo si to za trenutek z vidika našega najbližjega Sonca, planeta brez meseca, živega srebra.
Živo srebro se okoli našega Sonca vrti razmeroma hitro, zato so gravitacijske in plimovalne sile, ki delujejo nanj, zelo velike. Če bi se okoli Merkurja vrtelo še kaj drugega, bi bilo še veliko dodatnih dejavnikov.
1. "Veter" s Sonca (tok odhajajočih delcev) bi se zrušil v Merkur in predmet v bližini, ki bi jih izbil iz orbite.
2. Vročina, ki jo Sonce odda na površino živega srebra, lahko privede do širjenja ozračja živega srebra. Kljub dejstvu, da je živo srebro brez zraka, se delci na površini segrejejo in se vržejo v vesolje, kar ustvarja šibko vzdušje.
3. Končno je še tretja masa, ki želi voditi do končne blokade plimovanja: ne le med majhno maso in Merkurjem, temveč tudi med Merkurjem in Soncem.
Zato za vsako Luno živega srebra obstajata dve skrajni lokaciji.
Vsak planet, ki kroži okoli zvezde, bo najbolj stabilen, če je plimovanje zaklenjeno z njim: ko se njegova orbitalna in rotacijska obdobja ujemata. Če na orbito dodate še en predmet na orbito, bo njegova najbolj stabilna orbita vzajemno zaklenjena s planetom in zvezdo v bližini L2
Če je satelit iz več razlogov preblizu Merkura:
- se ne vrti dovolj hitro za svojo razdaljo;
- Živo srebro se ne vrti dovolj hitro, da bi bilo mogoče zakleniti plimovanje s Soncem;
- dovzetni za upočasnitev sončnega vetra;
- bodo močno treli iz ozračja živega srebra, - sčasoma bo padel na površje Merkurja.
Ko predmet trči v planet, lahko dvigne naplavine in povzroči nastanek bližnjih lun. Tako se je pojavila Zemljina luna, pojavila pa sta se tudi satelita Mars in Pluton.
Nasprotno pa tvega, da se iz orbite Merkurja izvrže, če je satelit predaleč in veljajo drugi dejavniki:
- satelit se vrti prehitro za svojo razdaljo;
- Živo srebro se vrti prehitro, da bi ga bilo mogoče dobro zapreti s Soncem;
- sončni veter daje satelitu dodatno hitrost;
- motnje drugih planetov potisnejo satelit ven;
- segrevanje Sonca daje dodatno kinetično energijo zagotovo majhnemu satelitu.
Glede na to ne pozabite, da imajo mnogi planeti svoje lune. Čeprav sistem s tremi telesi nikoli ne bo stabilen, če njegove nastavitve ne prilagodite idealnim kriterijem, bomo stabilni milijarde let pod ustreznimi pogoji. Tu je nekaj pogojev, ki bodo olajšali nalogo:
1. Vzemite planet / asteroid, tako da bo glavnina sistema bistveno odstranjena od Sonca, tako da sončni veter, utripi svetlobe in sile plimovanja Sonca nepomembne.
2. Tako da je satelit tega planeta / asteroida dovolj blizu glavnemu telesu, da se ne gravitira močno gravitacijsko in da ga med drugimi gravitacijskimi ali mehanskimi interakcijami slučajno ne potisnemo ven.
3. Da je bil satelit tega planeta / asteroida dovolj oddaljen od glavnega telesa, da sile plimovanja, trenja ali drugi učinki ne vodijo k približevanju in združevanju z matičnim telesom.
Kot ste morda uganili, obstaja "sladko bikovo oko", v katerem lahko Luna obstaja blizu planeta: večkrat presega polmer planeta, vendar dovolj blizu, da orbitalno obdobje ni predolgo in še vedno bistveno krajše od orbitalnega obdobja planeta glede na zvezdo. Če torej vse to vzamete skupaj, kje so sateliti satelitov v našem osončju?
Asteroidi v glavnem pasu in Trojani v bližini Jupitra imajo morda svoje satelite, vendar se sami ne štejejo za take.
Najbližje imamo trojanske asteroide s svojimi sateliti. Ker pa Jupitrovi niso "sateliti", to ni povsem primerno. Kaj potem?
Kratek odgovor: verjetno ne bomo našli kaj takega, vendar upanje obstaja. Svetovi plinskih velikanov so razmeroma stabilni in dovolj oddaljeni od Sonca. Imajo veliko satelitov, od katerih jih je veliko vklenjeno s svojim matičnim svetom. Največji luni bodo najboljši kandidati za satelite. Morali bi biti:
- kar se da množično;
- sorazmerno odstranjeni iz matičnega telesa, da zmanjša tveganje trčenja;
- ne preveč daleč, da ga ne bi potisnili ven;
- in - to je novo - je dobro ločen od drugih lun, obročev ali satelitov, ki bi lahko motili sistem.
Katere lune v našem osončju so najprimernejše za pridobitev lastnih satelitov?
- Jupitrova luna Callisto: najbolj zunanja Jupitrova velika luna. Callisto, ki je oddaljen 1.883.000 kilometrov, ima tudi polmer 2.410 kilometrov. Po Jupitru potuje v 16,7 dneh in ima znatno hitrost pobega 2,44 km / s.
- Jupitrova luna Ganimede: največja luna v osončju (polmer 2634 km). Ganymede je zelo oddaljen od Jupitra (1.070.000 kilometrov), vendar premalo. Od vseh satelitov v osončju ima največjo hitrost pobega (2,74 km / s), vendar gosto poseljen sistem velikanskega planeta Jupitrovim satelitom izjemno otežuje pridobivanje satelitov.
- Saturnova luna Iapetus: ne zelo velika (v polmeru 734 kilometrov), vendar precej oddaljena od Saturna - na 3,561.000 kilometrov na povprečni razdalji. Dobro se loči od Saturnovih obročev in od drugih velikih lun planeta. Edina težava je njegova majhna masa in velikost: hitrost pobega je le 573 metrov na sekundo.
- Uranov satelit Titania: S polmerom 788 kilometrov je največji satelit Uran oddaljen 436.000 kilometrov od Urana in konča svojo orbito v 8,7 dneh.
- Uranov satelit Oberon: druga največja (761 kilometrov), a najbolj oddaljena (584.000 kilometrov) velika luna konča svojo orbito okoli Urana v 13.5 dneh. Oberon in Titanija pa sta nevarno blizu drug drugemu, zato se med njimi najverjetneje ne bo pojavila "lunina luna".
- Neptunov satelit Triton: ta ujeti objekt Kuiperjevega pasu je velik (v polmeru 1355 km), daleč od Neptuna (355.000 km) in masiven; objekt se mora premikati s hitrostjo večjo od 1,4 km / s, da bi zapustil Tritonovo privlačno polje. Morda je to naš najboljši kandidat za pravico do lastnega svojega satelita.
- Triton, največja luna Neptuna in ujeti predmet Kuiperjevega pasu, je morda najboljša stava na luno s svojo luno. Toda Voyager 2 ni videl ničesar.
Ob vsem tem, kolikor vemo, v našem osončju ni nobenih satelitov s svojimi sateliti. Morda se motimo in jih najdemo na skrajnem koncu Kuiperjevega pasu ali celo v oblaku Oort, kjer je predmetov ducat ducat.
Teorija pravi, da takšni predmeti lahko obstajajo. To je sicer možno, vendar zahteva zelo posebne pogoje. Kar zadeva naša opažanja, se ta še niso pojavila v našem osončju. A kdo ve: vesolje je polno presenečenj. In boljše kot bodo naše iskalne zmogljivosti, več presenečenj bomo našli. Nihče ne bo presenečen, če bo naslednja velika misija na Jupiterju (ali drugih plinskih velikanih) našel satelit v bližini satelita. Čas bo povedal.
ILYA KHEL