подковообразные орбиты

Я разрабатываю лунную систему для вымышленного сеттинга и недавно наткнулся на идею подковообразных орбит.

Суть моего вопроса в том, сколько объектов могут одновременно делить подковообразную орбиту?

Мне нужно, чтобы около дюжины лун, похожих на Землю, вращались вокруг планеты. Первоначально я думал о том, чтобы разместить их на одной орбите или просто на разных орбитах, но подковообразная установка была бы почти идеальной по нескольким причинам, в которые я не буду вдаваться.

Это вопрос построения мира.
@JamesK, в конечном счете, так и есть, но ОП просит твердую физику, чтобы оправдать более реалистичную ситуацию.

Ответы (2)

Подковообразная орбита требует наличия центрального тела (например, звезды), большого тела на орбите (планеты) и малого тела на одной орбите (астероида). Если у астероида слишком большая масса. Орбита «работает», потому что маленькое тело не слишком сильно влияет на большое тело.

У вас есть центральное тело (планета) и несколько средних по размеру со-орбитальных и 12 взаимодействующих тел (спутников). Это не стабильно.

Есть некоторые особые орбиты, такие как орбиты Януса и Эпиметея, которые могут некоторое время оставаться стабильными. Возможно, в этой форме можно спроектировать орбиты с более чем двумя телами, но область стабильности станет очень маленькой и подвержена возмущению со стороны Солнца и других планет. 12 основных тел, находящихся на одной орбите, не были бы естественной конфигурацией.

Достаточно большая планета может иметь 12 больших спутников, если они находятся на достаточно разных орбитах.

Спасибо, Джеймс. Что вы думаете о том, чтобы планета была большим вращающимся телом, а не центральным телом? Это еще одна идея, с которой я играл. Если он достаточно большой, это будет более правдоподобной подковообразной установкой, но может ли он иметь несколько меньших партнеров вместо одного?
Я не понимаю, но 12 больших тел на одной орбите не будут стабильными
Если бы вы (в WorldBuilding) предположили клон Ringworld Engineering, эти луны можно было бы активно стабилизировать.
@James: Чтобы уточнить, исходная установка была звездой, вокруг которой вращалась планета, вокруг которой, в свою очередь, вращались луны на подкове. Я хочу сказать, что было бы более целесообразно иметь звезду, вокруг которой вращается одна большая масса + другие объекты, делящие орбиту в форме подковы с этой большой планетой, вместо того, чтобы быть ее спутниками? Переключитесь с них, как луны, на ряд планет на орбите с гигантом. Обычно подковообразная орбита имеет только два объекта, но обязательно ли это? Может ли это быть один большой объект с несколькими меньшими?
12 не будет естественным, слишком много взаимодействий n тел. Пару троянов можно, но не 12

Отвечая на ваш комментарий, но он очень связан с вашим вопросом

Чтобы уточнить, исходная установка представляла собой звезду, вокруг которой вращалась планета, вокруг которой, в свою очередь, вращались луны по подкове. Я хочу сказать, что было бы более целесообразно иметь звезду, вокруг которой вращается одна большая масса + другие объекты, делящие орбиту в форме подковы с этой большой планетой, вместо того, чтобы быть ее спутниками? Переключитесь с них, как луны, на ряд планет на орбите с гигантом. Обычно подковообразная орбита имеет только два объекта, но обязательно ли это? Может ли это быть один большой объект с несколькими меньшими?

Если вы хотите планету с большим количеством лун, увеличьте сферу холма планеты . Это можно сделать, увеличив массу планеты или переместив планету дальше от своей звезды. Если вам нужно, чтобы ваша планета находилась в зоне Златовласки, сделайте звезду больше, но не делайте звезду слишком большой, потому что ее жизнь станет слишком короткой, чтобы появились обитаемые планеты. Если ваша звезда имеет массу более 2,5 или 3 масс Солнца, ее жизнь может быть слишком короткой для формирования планет и охлаждения лун.

Даже с большей сферой холма Десятка толкает ее. Орбитам нужно расстояние между ними для долговременной стабильности, а 12, вероятно, слишком много. Если вы умножите каждое расстояние на 3/2 для резонанса, и даже если у вас нет резонанса, это достаточно приблизительная оценка, тогда самая внешняя луна находится в 130 раз дальше от планеты, чем самая внутренняя, а самая внутренняя луна не может. находиться слишком близко к большой планете или должна подвергаться довольно быстрым приливным силам, тянущим ее внутрь или наружу.

Если вы сделаете некоторые из них маленькими и далекими, то 12 лун будет легко. У Юпитера десятки спутников, но только 4 крупных.

Совместное использование орбит в подкове (или трояне) не поможет вам добавить луны, потому что подковообразная орбита будет нарушена из-за близлежащих крупных объектов на орбите. Другими словами, вам нужно создать дополнительное пространство вокруг двух лун, находящихся на одной орбите, так что вы на самом деле не увеличили общее количество стабильных орбит для больших лун, поместив две в подкову. Теперь, если вы делаете большой и крошечный, вы можете иметь несколько крошечных, но больших и больших и некоторую меру стабильности, два - это предел.

Подковообразная орбита очень похожа на троянскую орбиту. Если периоды обращения двух спутников достаточно близки, они попадут в седловые точки друг друга и никогда не пересекутся. Если они немного дальше друг от друга, то догоняющая луна может пройти через седловую точку, и две луны могут поменяться местами (своего рода), когда они исполняют танец подковы.