Недавняя статья «Тепловое излучение системы колец Урана» недавно была в новостях . Во введении упоминаются:
Было показано , что кольцо ε, самое яркое и самое массивное из узких колец, сохраняет заметный эксцентриситет (e = 0,00794) и ширину, изменяющуюся по азимуту; кольцо в пять раз шире и примерно в 2,5 раза ярче в отраженном солнечном свете в апоапсисе, чем в периапсисе (French et al. 1988 1 ; Karkoschka 2001a 2 ). Однако многие фундаментальные параметры кольцевой системы остаются неизвестными, в том числе коэффициент заполнения, состав, толщина,
1 Френч, Р.Г., Эллиот, Дж.Л., Френч, Л.М. и др. 1988, Икар, 73, 349, doi: 10.1016/0019-1035(88)90104-2
2 Каркошка Э. 2001а, Икар, 151, 51, doi: 10.1006/icar.2001.6596
Я читал в «Кольцах Урана» в Википедии , что несколько колец, как ожидается, будут довольно молодыми, и может иметь место взаимодействие с некоторыми маленькими спутниками, но я удивлен, что кольца могут сохранять значительный эксцентриситет, а не округляться или размазываться из-за к столкновениям.
Вопрос: Какие динамические эффекты могут поддерживать эксцентриситеты колец Урана?
У самого Урана огромная J2 , поэтому любое кольцо, которое не является идеально экваториальным, должно иметь прецессию, зависящую от эксцентриситета. В документе говорится, что апоцентр колец в пять раз шире, чем перицентр, поэтому внутри кольца ε определенно есть множество различных эксцентриситетов и больших полуосей.
Соответствующей статьей является Papaloizou & Melita (2004) « Структурирование эксцентрично-узких планетарных колец », которая многообещающе начинается со следующего:
Природа динамического механизма, поддерживающего выравнивание апсиды планетарных колец с узким эксцентриситетом, является одной из самых интересных и сложных проблем небесной механики.
Согласно ведущей модели (Goldreich and Tremaine 1979) собственная гравитация кольца противодействует дифференциальной прецессии, вызванной сжатием центральной планеты. Используя эту гипотезу, можно сделать предсказание общей массы кольца, которое в целом плохо согласуется с предполагаемой массой наблюдаемых эксцентричных колец в системе Урана.
Затем он переходит к описанию последующих уточнений с учетом дополнительных эффектов, включая взаимодействие частиц и возмущения, которые приводят предсказания в большее соответствие. Описанный подход приведен во введении:
В этой работе мы строим из первых принципов простую общую континуальную или жидкостную модель кольца с узким эксцентриситетом. Эксцентрический узор в кольце можно описать как генерируемый нормальной модой колебаний с волновым числом m = 1, которую можно рассматривать как стоячую волну. Можно допустить, чтобы диссипация происходила из-за столкновений между частицами, приводящих к вязкости, которая привела бы к затуханию моды. Однако этот глобальный m= 1 мода также может быть возмущена соседними спутниками-пастухами, которые могут вводить энергию и угловой момент через резонансы. Таким образом, потери из-за столкновений частиц могут быть уравновешены. Именно этому процессу посвящена данная статья. Другие возможные механизмы, такие как возбуждение моды за счет самовозбуждения за счет сверхстабильности вязкости, которые могут возникнуть при соответствующей зависимости вязкости от переменных физического состояния (см. Papaloizou and Lin 1988, Longaretti & Rappaport 1995), выходят за рамки этой статьи и соответственно здесь не исследовано.
Конкретный случай ε-кольца Урана описан в разделе 10.2, где основное рассматриваемое воздействие на спутник связано с резонансом среднего движения второго порядка 47:49 между кольцом и Корделией.
В статье содержится довольно много математических подробностей о различных вовлеченных процессах.
ооо