Каков минимальный размер естественного спутника?

Здесь есть два вопроса, терминологический вопрос и вопрос об орбитальной динамике и массе спутника.

Международный астрономический союз иногда устанавливает критерии соответствия астрономических тел определенным классам. Известно, что они формализовали определение «планета» таким образом, что из него был исключен Плутон. Я не знаю, указали ли они нижнюю границу массы естественного спутника (поэтому я не получаю награду, так как не нашел документации в любом случае). Но в остальной части этого ответа я буду определять «естественный спутник» как любое природное тело, находящееся на стабильной орбите вокруг другого тела, не являющегося звездой.

При таком определении нет четкой нижней границы массы естественного спутника по причине, указанной Туомасом. Однако космический вакуум несовершенен, и земная атмосфера на самом деле просто постепенно растворяется в межпланетной среде. Чем меньше объект, тем больше на него влияет лобовое сопротивление, и это по-прежнему верно, даже когда лобовое сопротивление действительно крошечное, как у спутников на орбите. Таким образом, можно ожидать, что пыль продержится меньше оборотов, чем галька.

В еще меньшем масштабе отдельные атомы и молекулы считаются частью расширенной атмосферы, термосферы или экзосферы, и не рассматриваются как спутники. В термосфере все еще происходит достаточно столкновений между частицами, чтобы рассматривать ее как газ, поэтому эти частицы даже сами по себе не находятся на орбите, поскольку они имеют тенденцию сталкиваться, прежде чем сделать полный круг. Это верно даже при том, что МКС вращается прямо в центре термосферы.

Но выше находится экзосфера, где отдельные атомы почти никогда не сталкиваются. Некоторые из них предположительно находятся на орбитах, которые длятся по крайней мере несколько периодов, прежде чем они столкнутся с другим атомом, но многие другие находятся в процессе падения обратно в более плотную атмосферу или направляются наружу после особенно сильного случайного толчка от других частиц в термосфера внизу. Частицы, которым удается какое-то время двигаться по орбите, соответствуют определению, которое я дал для естественного спутника, но, безусловно, верно, что это слово обычно не используется для них.

Таким образом, нет нижней границы для того, чтобы что-то было естественным спутником в самом широком смысле. Частица может быть настолько маленькой, что люди обычно не называют ее спутником, но я не думаю, что для этого существует точный порог.

Пока спутник намного меньше объекта, вокруг которого он вращается, масса не имеет никакого значения для его орбиты.

Это связано с тем, что даже если гравитационная сила зависит от произведения масс обоих объектов, ускорение объекта, движущегося по орбите, равно этой силе, деленной на его массу. Следовательно, любое изменение его массы будет сохранять его ускорение и, следовательно, скорость и, следовательно, орбиту примерно такими же, как и раньше (пока нет значительных изменений барицентра, вокруг которого вращаются два объекта; гравитационные волны действительно меняют вещи, но только в очень крайних случаях). такие как тесные двойные черные дыры и/или нейтронные звезды)

Это усложняется, если вокруг тела вращается более одного спутника, и стабильность в этих случаях часто трудно определить (такие аспекты, как орбитальные резонансы и фаза, имеют значение в этих случаях).

РЕДАКТИРОВАТЬ: добавлено объяснение, почему масса не влияет на орбиту