Стабильность нескольких лун

Насколько стабильны (или возможны) двойные луны (размером с Луну или, возможно, немного меньше), вращающиеся вокруг планеты размером с Землю?

Редактировать: Спасибо за вопросы! И спасибо за прием! Приношу свои извинения за то, что не был более подробным. Я хочу, чтобы они оба были примерно одинакового размера, размером с нашу Луну (так что, если они меньше, они были бы ближе) вращали планету размером с Землю примерно с той же скоростью, что и наша Луна, с 28-дневный цикл от полного к полному, и они вращались бы друг вокруг друга вокруг центральной точки, но не так, чтобы они затмевали друг друга; именно так, чтобы в одно время один поднимался раньше другого, в другое время другой поднимался первым.

Я надеюсь, что такая ситуация правдоподобна.

Добро пожаловать на сайт, Л. Эванс. Вы спрашиваете о планете размером с Землю, имеющей две луны с уникальными орбитами (вопрос связан с HDE), или две луны, вращающиеся вокруг центральной точки, и эта точка вращается вокруг планеты размером с Землю?
Вы хотите, чтобы луны были там, где сейчас наша? Вы хотите, чтобы они были достаточно далеко, чтобы иметь только гравитационное притяжение на Земле, которое есть сейчас у нас? (Хороший вопрос, кстати.)
Посмотрите внимательно на систему Плутона. Плутон меньше нашей Луны, но у него есть собственный набор спутников. Харон больше по отношению к Плутону, чем наша Луна по отношению к Земле. Орбитальная механика такого количества лун в маленькой системе должна дать вам некоторое представление о том, что возможно.

Ответы (2)

Они определенно могут быть стабильными по отношению друг к другу. На самом деле, есть несколько возможных конфигураций, в которые вы можете поставить две луны, чтобы получить такую ​​​​стабильность. Вот некоторые из них:

1: Луны на разных орбитах

Тривиальное решение состоит в том, чтобы поместить ваши спутники на отдельные орбиты, достаточно далеко друг от друга, чтобы они не мешали друг другу. Спутники вокруг газовых гигантов в основном ведут себя так.

2: Луны образуют двойную пару

Если ваши луны значительно ближе друг к другу, чем к вашей планете, они, вероятно, образуют стабильную бинарную пару, вращающуюся вокруг общего центра тяжести. Эти луны, скорее всего, будут приливно заперты друг с другом, а не с планетой. Они также, вероятно, должны были бы находиться дальше от своей родительской планеты, чем Луна от Земли, поскольку, если бы они вращались слишком близко, гравитация их родительской планеты, вероятно, изменила бы их орбитальный рисунок.

3. Луны образуют подковообразную орбиту относительно друг друга.

Тела одинакового размера также могут стабильно вращаться вокруг планеты, разделяя орбиту, если они образуют подковообразную орбиту друг с другом. Эпиметий и Янус, два спутника Сатурна, являются хорошими примерами такой системы. С поверхности планеты кажется, что расстояние между вашими спутниками меняется с течением времени: от положения, довольно близкого друг к другу в небе, до положения, в котором они находятся на противоположных сторонах неба. Они будут периодически колебаться между этими крайностями, никогда не касаясь друг друга. Они также будут различаться по размеру, по очереди казаясь более крупными небесными телами. Это, без сомнения, привело бы к множеству интересных историй в мифологии жителей вашей планеты.

4: Луны, которые находятся в точках Лагранжа друг друга.

В частности, речь идет о л 4 и л 5 точки Лагранжа. Эти точки динамически стабильны, поэтому, за исключением каких-либо особенно больших возмущений, две луны должны быть в состоянии находиться в этих точках относительно друг друга. Эти системы менее устойчивы к возмущениям, когда тела имеют одинаковый размер друг с другом, поэтому, если в Солнечной системе есть другие планеты, одна из лун может быть выброшена со своей орбиты через некоторое время.

Орбитальный резонанс также может стабилизировать лунные системы. Ио, Европа и Ганимед — хороший пример орбитального резонанса 1:2:4.
Большинство из них не будут стабильными в данном сценарии. Планета, похожая на Землю, и две массивные луны размером 1/81 — сложная гравитационная система. Наша Луна просто слишком велика по сравнению с Землей, чтобы быть гравитационно нейтральной по отношению к другой луне. Все ваши сценарии возможны, когда обе луны крошечные по сравнению с планетой, но невозможны в сценарии, указанном в вопросе.

Это будет зависеть от того, где ваши луны находятся по отношению друг к другу и к планете. Размер также имеет значение: если вы разместите их в нужном месте и нужного размера, вы сможете получить планету со стабильной орбитой.

Если этого не произошло, то луны не находились на правильном расстоянии, пропорциональном вашей планете и друг другу; в этом случае у вас были бы очень нестабильные сезоны для растений, и приливы могли бы меняться внезапно, возможно, в некоторых случаях совершенно беспорядочно. Я мог бы дать вам больше деталей, но без точного знания размеров ваших спутников, их расстояний друг от друга и от планеты, а также размера планеты, возможных результатов будет слишком много, чтобы их перечислять.

Это прославленный комментарий. Пожалуйста, обсудите возможные последствия ситуации, поставленной в вопросе, после того, как она будет прояснена.
Все возможные осложнения, о которых вы упомянули, были бы отличным дополнением к ответу. Если бы вы подробно рассказали о том, какие расстояния приводят к каким проблемам с системой, я бы с радостью проголосовал за вас.
Стабильность нескольких лун
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v