Возможна ли идеально круговая орбита?

"Отлично" - забавное слово.

Идеальные круги — это математическая абстракция. Реальные объекты не «идеальны». Таким образом, предположить, что «планета идеально сферическая», значит предположить что-то, чего нет и не могло бы существовать. Все настоящие планеты состоят из атомов, а все, что состоит из маленьких комков материи, не может быть идеально сферическим. Даже если бы вы построили планету максимально сферической формы, ее вращение и приливы исказили бы ее. Так что идеально сферических планет не бывает.

Теперь вы говорите «выйти на идеально круговую орбиту». Это все равно, что рисовать линию, точно$\pi$см в длину. Вы опять предполагаете то, чего нет и быть не могло .

Что мы можем сделать, так это рассмотреть математическую модель гравитации. Если вы смоделируете солнце и планету как «частицы» (т.е. точечные массы) и смоделируете гравитацию с помощью закона всемирного тяготения Ньютона, и если вы дадите модели систему с точным количеством энергии, чтобы получить идеальный круг, то система останется идеальной окружностью, она никогда не станет эллиптической.

Если вы используете общую теорию относительности для моделирования гравитации, то высвобождение гравитационного излучения будет означать, что никакие круговые орбиты невозможны, все орбиты будут спиральными внутрь, однако они не станут эллиптическими. Нечто подобное произойдет и с квантовыми моделями гравитации.

Так что на ваш вопрос можно ответить только в контексте математической модели гравитации.

Короткий ответ:

Да. Если игнорировать приливный эффект, относительность и любое изменение массы (планеты излучают свет, теряют атмосферу и все время добавляют космическую пыль и метеоры, так что масса непостоянна), то в системе двух тел без внешних эффектов орбита оставалась бы идеально круговой. Не было бы никакой внешней силы, которая могла бы повлиять на круговую орбиту. Круговая орбита невозможна, потому что ничто не может быть таким точным, но при компьютерном моделировании вы можете установить ее, и она останется круговой.

Длинный ответ:

Чтобы ваш сценарий работал, вам нужно придать и планете, и луне бесконечную твердость, чтобы они вообще не изгибались, а фиксированная масса и пространство должны были быть полностью пусты от всего остального. Излишне говорить, что это невозможно. Но только в ньютоновской гравитации.

Относительность создает очень-очень крошечный распад на орбитах в вашей системе планета/луна, который был бы близок к пренебрежимо малому, но имел бы очень крошечное спиралевидное движение внутрь. Релятивистский эффект на орбиту впервые был замечен при обращении Меркурия вокруг Солнца (и Меркурий не падает на Солнце, это было замечено другими эффектами - но не будем вдаваться в это здесь).

Точно так же любая потеря массы, увеличение массы или орбитальное сопротивление (поскольку космос полон крошечных частиц, быстро движущихся частиц, фотонов и нейтрино, которые вызывают незначительное, но, по крайней мере, в моделировании, поддающееся расчету сопротивление), тогда два тела система имела бы незаметно маленькую спираль и не была бы идеальным кругом. В каком-то смысле можно сказать, что она становится эллиптической, но это будет больше похоже на постоянную очень маленькую силу, где, когда она стала эллиптической, она могла бы вернуться к более круглой. Не все возмущения или сопротивления на орбите делают эту орбиту более эллиптической, она может работать в любом направлении.

Стоит отметить, что «падение» или распад на планету не «создаст» эллиптическую орбиту. Круг — это эллипс. Вы конкретно спрашивали о двух системах организма, где, если не принимать во внимание приливы, падение внутрь или наружу было бы более медленной спиралью. Эллипс не является результатом затухающей или возмущенной орбиты. Эллипс — это базовая орбита. Возмущения и распад орбиты происходят на вершине эллипса (если это имеет смысл), они не вызывают эллипс.

В системе из 3 или более тел вы получаете орбитальные возмущения на орбитах. Они часто остаются стабильными, это просто вариации, которые в основном перемещаются вперед и назад. См. Изменение эксцентриситета и Прецессия апсид .

Нет. Приливное трение выведет вашу орбиту из сферической. Поскольку ваша планета и луна не имеют оптимальной формы, это произойдет быстрее, чем если бы им было позволено принять форму жидкой капли, которую они имели бы естественно. После достижения сбалансированной формы и сбалансированной орбиты вокруг барицентра ваша система все еще не совсем круглая из-за общих релятивистских эффектов.

Это природа зверя; круговые орбиты по своей природе нестабильны и хотят попасть в прецессирующие эллипсы.