Может ли естественный спутник существовать на геостационарной орбите?

Просматривая Physics SE, я заметил вопрос о спутниках на геостационарной орбите (не имеющий отношения к тому, который я задаю здесь), и на мгновение я истолковал его как относящийся к естественным спутникам (например, Луне). Поэтому я задался вопросом: может ли естественный спутник существовать на геостационарной орбите?

Потом я остановился и задумался. Для больших газовых гигантов, таких как Юпитер, слишком близкое расположение спутников к планете может быть фатальным (для Луны). Если он рискует войти в пределы Роша планеты, это тост. Но есть и хорошие новости: предел Роша зависит как от масс, так и от плотностей первичного тела и спутника. Так что, возможно, эта причина неприменима, поскольку естественный спутник большой массы может выжить. Итак, вопрос меняется:

Может ли естественный спутник с достаточно большой массой и высокой плотностью занимать геостационарную орбиту над своим основным телом?

Интересно, мало ли неточностей в вопросе. Пределы плотвы не зависят как от плотности , так и от массы рассматриваемых тел. Скорее, это зависит от плотности/массы обоих тел и радиуса одного тела. См. en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Rigid-satellite_calculation .
Другое дело, что для того, чтобы спутник был защищен от приливных сил, он не должен быть маломассивным и малоплотным. Скорее, спутник должен быть большой массы и высокой плотности . Более крупные (и, следовательно, более тяжелые) спутники, такие как Харон Плутона, останутся. потому что предел Роша ниже для более тяжелых/плотных спутников.
Спасибо, @Krumia, не могу поверить, что я все испортил. Я пару раз проверял формулы, прежде чем публиковать, но, должно быть, я перепутал первичку и спутник.
@Krumia Ах, теперь я знаю, о чем думал. Более массивный спутник означает большую гравитационную силу между ними, а это означает, что они будут ближе друг к другу, что, возможно, сводит на нет эффект меньшего предела Роша. Я могу отменить свое редактирование.

Ответы (6)

Да. Харон находится на синхронной с Плутоном орбите. Плутон и Харон связаны друг с другом приливами.

Интересно. Я не рассматривал Плутон и Харон. Это довольно хороший пример. Замечу, что это частный случай (т.е. Харону не всегда нужно было бы представлять Плутону одно и то же лицо).

Конечно, естественный спутник (луна) может иметь период обращения, равный периоду вращения его хозяина (при условии, что такая орбита будет доступна). Однако приливное трение, которое может вызвать такую ​​блокировку, довольно слабое, так что это должен быть редкий шанс. Более того, возмущения орбиты со стороны других лун или их родительской звезды могут вывести луну с такой орбиты.

С другой стороны, довольно распространенным является то, что период обращения луны равен их собственному (а не периоду вращения их хозяина) периоду вращения. Именно так обстоит дело с Земной Луной (можно сказать, что Земля находится на "селеностационарной" орбите) и происходит естественным образом из приливного взаимодействия планеты с ее Луной.

Чтобы астероид оказался на геостационарной орбите , потребуется очень точная траектория . Это не происходит случайно. Компании, обеспечивающие космические полеты, должны приложить реальные усилия, чтобы разместить там спутники связи своих клиентов. А геостационарная орбита не очень стабильна. Изменяющаяся гравитация Луны уводит спутники с их геостационарных орбит, поскольку спутники ежедневно приближаются и удаляются от нее по мере вращения Земли. GEO находится примерно в десятой части расстояния до Луны. Спутникам нужны их маленькие ракетные двигатели, чтобы совершать повторяющиеся маневры, удерживая станцию , чтобы оставаться там. Земля не имеет постоянного естественного спутника ни на одной орбите, кроме Луны.

Это не отвечает на вопрос. ОП не спрашивал, будет ли это легко или нет, но было ли это возможно. Я не вижу причин, по которым планета не может иметь луну на стационарной орбите (я не хочу использовать термин ГЕОстационарный, так как он относится только к Земле). Собственно, спутник Плутона Харон находится на синхронной орбите вокруг Плутона (они взаимно приливно заперты ). Стационарная орбита не будет слишком далеко! Более того, упомянутые вами возмущения на геоспутниках могут повлиять или не повлиять на массивную луну.
@Etienne Pellegrini Если они заблокированы, у них постоянные отношения. Земля не движется по небу, если смотреть с Луны. А спутник не может вечно оставаться на стационарной орбите. Солнце, эксцентриситет орбиты спутника, приливные силы со временем изменят его орбиту.
Ну, я согласен, орбита со временем изменится. Но изменения могут быть достаточно медленными, чтобы вы могли считать орбиту стационарной в течение некоторого периода времени (который может быть довольно длинным, поскольку орбита Луны вокруг Земли меняется не так быстро ...). Сказать, что стационарная орбита невозможна из-за возмущений, все равно что сказать, что круговая орбита невозможна. Я думаю, все зависит от рассматриваемого временного масштаба
К сожалению, я согласен с @EtiennePellegrini в том, что это не отвечает на мой вопрос, хотя и дает пищу для размышлений. Например, в будущем можно будет переместить небольшой (читай: очень маленький) астероид на геостационарную орбиту (см. ваш интересный вопрос astronomy.stackexchange.com/questions/6182/… ).
Я думал о естественных спутниках, захваченных Землей. Ваш вопрос шире. Я мало что знаю об этом. Хоп-Дэвид хорошо заметил здесь, что двойные планеты, такие как Плутон-Харон, имеют тенденцию получать синхронные орбиты. Приливные силы помогают синхронизировать вращение планеты и Луны, а не только самой орбиты.
@EtiennePellegrini, если орбита нестабильна (а орбиты GEO нестабильны), маловероятно, что естественный спутник выживет на этой орбите очень долго. Со временем он будет притягиваться или выталкиваться и либо врежется в свою основную, либо перейдет на другую орбиту, либо будет полностью вытеснен с орбиты.

Харон и Плутон — плохие примеры. У них сравнимая масса: Плутон всего в 9 раз тяжелее Харона (Земля в 81 раз массивнее Луны), поэтому центр масс в этой системе находится вне основного тела (около 1000 км от поверхности Плутона).

Основной проблемой для спутников является ограничение Роша. Для системы Земля-Луна радиус Роша составляет около 15500 км от центра до центра (7400 км от поверхности до поверхности). Геостационарная орбита Земли составляет 42 164° от центра Земли или 35 786° от поверхности геоида (уровня моря). Работает только на экваториальной равнине (Луна наклонена на 18,3-28,6 к земному экватору). Таким образом, у планеты размером с Землю может быть спутник размером с Луну на геостационарной орбите. В далеком прошлом наша Луна была гораздо ближе – возможно, около 50 000 км (около 60 000 от центра к центру).

Почему проблема в том, что предел Роша намного ближе, чем была бы геостационарная орбита?

Геостационарная орбита требует: * Точного расстояния между телами, дающего однодневный орбитальный период. * Экваториальная орбита, так что спутник всегда находится выше одной и той же широты (в противном случае она называется геостационарной орбитой) * Круговая орбита.

Случайное совпадение одного из этих параметров крайне маловероятно. Если бы мы нашли спутник, на котором все три находятся в точности, нам, вероятно, пришлось бы начать рассматривать возможность того, что он был помещен туда какой-то инопланетной цивилизацией.

Харон и Плутон связаны приливами, как и Луна с Землей. так что можно сказать, что Земля находится на геостационарной орбите с Луной. на самом деле, вращение Земли было и будет замедляться Луной до тех пор, пока Луна не окажется на геостационарной орбите с Землей.

приливная блокировка - это не то же самое, что в GEO. В GEO луна всегда будет в одной и той же точке неба, а это не так.
Однако в случае Плутона и Харона они взаимно заблокированы, поэтому Харон остается в фиксированной точке над Плутоном, а Плутон находится в фиксированной точке над Хароном. Эта позиция возникла из-за того, что эти два объекта имеют одинаковые размеры.
Может ли естественный спутник существовать на геостационарной орбите?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v