gov-civil-vilareal.ptAr mėnuliai gali turėti mėnulius? Taip! Na, kartais.
>Žmonių, kuriems įdomu Visata, man užduoda daug klausimų. Kai kurie iš jų yra labiau paplitę nei kiti. Ar juodosios skylės yra tikros? (Taip.) Ar tikiu ateiviais ir skraidančiomis lėkštėmis? ( Taip ir ne. )
Kitas klausimas, apie kurį galvojau apie save, yra toks: ar mėnuliai gali turėti mėnulių?
Neseniai ši problema iškilo dėl dviejų priežasčių: viena iš jų - neseniai atrastas mėnulis, skriejantis aplink egzoplanetą. Kitas dalykas - astronomų pora Juna Kollmeier ir Seanas Raymondas dokumentas, kuriame apie visa tai atliekami gana įdomūs skaičiavimai pamatyti, ar mėnulis tikrai gali turėti savo mėnulį.
Ironiška, bet pažodžiui likus kelioms dienoms iki šio dokumento pasirodymo, Aš irgi apie tai spėliojau :
Toje temoje trumpai apžvelgiu kai kurias sąvokas, tačiau čia vyksta daug daugiau. Taigi pažvelkime.
Ar mėnulis gali turėti mėnulį? Pasirodo, į tai yra lengvas ir sudėtingesnis (bet vis tiek kietas) atsakymas. Lengviausias yra: Taip! Ir jūs tai jau žinojote, jei teisingai pagalvojote. Galų gale, kelios „Apollo“ misijos skriejo aplink Mėnulį, ir mes turime kitų zondų, kurie taip pat tai padarė, kaip nuostabus Mėnulio žvalgybos orbiteris (Aš turiu galvoje, c'mon, tai yra ten, pavadinime).
Bet jūs tikrai ne tai, ką turite omenyje, ar ne? Norite sužinoti, ar a natūralus Mėnulis gali skrieti aplink kitą mėnulį.
Atsakymas į tai yra kitoks. Tai: Taip! Bet tik kartais . Ir mes niekada nematėme. Bent jau kol kas ne.
Pirma, kas yra mėnulis? Paprasčiau tariant, tai objektas, skriejantis aplink planetą (kas yra planeta? Na, tai sunkiau apibrėžti, taip pat TJO nėra baisiai svarbu). Taigi planeta skrieja aplink žvaigždę (paprastai), o mėnulis - aplink planetą.
Taigi, kas skrieja aplink mėnulį? Buvo kažkokia diskusija apie tai, kaip pavadinti tokį dalyką, ir nors kai kuriems žmonėms patinka mėnulio mėnulis, man tai nerūpi. Ne todėl, kad tai kvaila - dangus žino, kad turime daug kvaili vardai dalykų klasėms erdvėje - bet todėl, kad sunku pasakyti ir nėra toks aprašomasis, koks galėtų būti.
Man labiau patinka mėnulis. Lengviau pasakyti, o prasmė aiški*.
sutelkti dėmesį į šeimos filmo peržiūrą
Taigi, pusmėnuliai. Pasirodo, jie gali egzistuoja, bet tik tam tikromis sąlygomis. Ir tam mes turime kalbėti apie gravitaciją.
Žemė ir Mėnulis, kuriuos 1998 metais pamatė erdvėlaivis NEAR-Shoemaker pakeliui į susitikimą su asteroidu Eros. Kreditas: Netoli erdvėlaivių komandos, JHUAPL, NASA
Pažvelkite, pavyzdžiui, į Žemę ir Mėnulį. Žemė yra daug masyvesnė, maždaug 80 kartų didesnė nei Mėnulis. Tai reiškia, kad jei ką nors pastatysite plačioje orbitoje aplink Mėnulį, Žemės gravitacijos gali pakakti, kad ją atitrauktumėte. Kuo toliau mėnulis skrieja aplink Mėnulį, tuo didesnė įtaka Žemei. Net jei Žemė tiesiog neištraukia jos iš orbitos, Žemės gravitacijos gali pakakti sutrikimas tai, subtiliai pakeiskite orbitą. Tada kiekvieną kartą, kai jis praeina tarp Mėnulio ir Žemės, orbita šiek tiek pasikeičia. Jie susumuoja, o galiausiai mėnulis prarandamas, išmetamas į kosmosą arba siunčiamas į Mėnulį ar Žemę.
Pasirodo, šį efektą galite modeliuoti naudodami fiziką ir matematiką. Kai tai padarysite, pamatysite, kad aplink Mėnulį yra tūris, kuriame Mėnulio įtaka yra daug stipresnė nei planetos, ir mėnulis gali būti stabilus (tai iš tikrųjų pirmą kartą buvo padaryta siekiant išsiaiškinti planetos įtaką aplink ją, kai ji skrieja aplink žvaigždę, bet matematika ta pati). Šis erdvės tūris vadinamas Kalvos sfera .†
Mėnulio kalvos sferos dydis priklauso nuo trijų dalykų: planetos, apie kurią ji skrieja, masės, mėnulio masės ir atstumo nuo mėnulio. Tai prasminga; masyvesnis mėnulis gali geriau išlaikyti pusmėnulius, tačiau masyvesnė planeta tai apsunkina. Ir jei esate per arti savo planetos, ji pašalina pusmėnulį.
Matematika nėra tokia sunki (didžiąja dalimi galite prijungti ir pakabinti). Pavyzdžiui, naudojant Žemę ir Saulę, Žemės kalvos sfera yra maždaug 1,5 milijono kilometrų spindulio, gerokai viršydama 385 000 km Mėnulio atstumą.
Įdomu tai, kad Mėnulio kalvos sfera yra maždaug 58 000 km nuo jo centro (arba maždaug 56 000 km nuo jo paviršiaus, atsižvelgiant į jo spindulį). Tai gana didelis! Taigi taip, Mėnulis gali turėti pusmėnulį.
Norėdami būti išrankūs, paaiškėja, kad net jei esate Mėnulio kalvos sferoje, planetos gravitacija vis tiek gali jus kišti ir pakelti, laikui bėgant destabilizuoti. Tai sunku apskaičiuoti, tačiau padorus įvertinimas yra tas, kad esate stabilus ilgą laiką (pavyzdžiui, milijardus metų), jei esate per pusę Hilo sferos spindulio. Taigi Mėnuliui mažiau nei 28 000 km nuo paviršiaus.
Bet yra problema, jei ir tu Uždaryti taip pat į mėnulį. Akivaizdu, kad jūs turite būti už mėnulio paviršiaus, kad orbituotumėte, kitaip kapow . Poveikis. Tačiau taip pat yra problema potvyniai ir atoslūgiai .
Trumpai tariant, atoslūgiai yra gravitacijos poveikis. Kadangi gravitacija silpnėja dėl atstumo, didelis objektas, esantis arti didesnio, per visą plotį jaučia skirtingą gravitacijos kiekį. Jei šis skirtumas tampa per didelis, jis gali suplėšyti objektą!
Šis atstumas, kur tai atsitinka, vadinamas „Roche Limit“ . Tai priklauso nuo daugelio dalykų, įskaitant dviejų objektų masę ir mažesnio dydžio. Taip pat galite jį apskaičiuoti pagal dviejų objektų santykį tankiai ir dydis didesnis vienas. Bet galų gale tai reiškia, kad negalite gauti per didelio mėnulio, kuris yra per artimas jo pradiniam mėnuliui, kitaip jis suskaidys.
Ir dabar pagaliau galime pažvelgti kas buvo rasta astronomai, kurie tai ištyrė ir apskaičiavo. Jie uždavė labai konkretų klausimą: ar mūsų Saulės sistemoje galite gauti mėnulį, skriejantį aplink Mėnulį, ir kad orbita būtų stabili visą Saulės sistemos gyvenimą - 4,6 milijardo metų?
Diagrama, rodanti, kokie Saulės sistemos mėnuliai gali turėti pusmėnulius. X ašis yra mėnulio atstumas nuo planetos, o y ašis-mėnulio dydis. Pilka zona yra ta vieta, kur 10 km pusmėnulis gali būti stabilus; skirtingos linijos reiškia skirtingus dydžius. Kreditas: pritaikytas iš Kollmeiro ir Raymondo
Pasirodo, nedaug Saulės sistemos mėnulių gali priimti tinkamo dydžio (tarkime, 10 km) pusmėnulį. Kai kuriems Hill sfera yra mėnulio viduje (pavyzdžiui, kai labai mažos masės mėnulis skrieja netoli didžiulės planetos) arba yra toks mažas, kad negalite gauti stabilios orbitos.
Bet jie rado keletą, o sąrašas įdomus: mūsų Mėnulis (kurį žinojome iš to, ką parodžiau aukščiau), Saturno mėnulis Titanas ir Japetas bei Jupiterio mėnulis Callisto . Titanas yra didžiulis, todėl jis gali atsispirti Saturnui, o Japetas ir Kallisto yra pakankamai toli nuo savo planetų, todėl jų kalvos sferos yra pakankamai didelės. Mūsų mėnulis yra abiejų priežasčių mišinys.
Japetas yra Saturno mėnulis ir turi labai keistą kalnų keterą, einančią aplink pusiaują. Kreditas: „Cassini Imaging Team“, SSI, JPL, ESA, NASA
Kai tik perskaičiau tą jų popieriaus dalį, plaukai ant sprando atsistojo. Japetas turi didžiulį kalnų keterą, besidriekiančią tiesiogine prasme aplink mėnulio pusiaują. Nežinoma, kaip ji susiformavo, bet tai galėjo būti dėl lėto greičio susidūrimo su mažesniu objektu, kuris buvo suplėšytas; nuolaužos tada apsupo mėnulį ir sugriuvo išilgai pusiaujo. Lengviausias būdas tai padaryti būtų, jei Japetas pats turėtų mažą mėnulį, o galiausiai Saturno (ir (arba) kitų mėnulio, skriejančio aplink planetą) įtaka privertė jį priartėti prie Japetijos. Tada Roche perėmė.
Hmmmmm. Tai nėra įrodymas, bet tikrai įdomus.
Taigi tikrai įmanoma, kad mėnulis turi mėnulio mėnulį. Saunus! Bet jei taip yra, kodėl mes jų nematome?
Viena vertus, kai kurie gali būti per maži, kad gerai matytųsi. Kažką, tarkime, dešimties metrų skersmens būtų gana sunku pastebėti aplink mūsų orbitą savo Mėnulis, ką jau kalbėti apie Titaną. Bet mes tikrai nematome didesnių turėtų būti matomam, ir tai įdomu.
Problema gali būti ta, kad formuotis kartu su mėnuliu ir planeta pirmiausia neįmanoma; aplink kūdikio žvaigždę besisukantis dujų ir dulkių diskas gali būti pernelyg chaotiškas, kad pusmėnulis lengvai kondensuotųsi. Tai yra galima užfiksuoti asteroidą ir paversti jį palydovu, tačiau tai labai sunku ir retas reiškinys.
Kitaip tariant, nors aplink Mėnulį yra regionas, kuriame pusmėnulis yra stabilus, gali būti, kad iš pradžių gauti regiono mėnulį yra per sunku.
Bet yra ir daugiau. Laikui bėgant, potvyniai iš planetos daro įtaką mėnulio orbitai. Išsami informacija yra sudėtinga, tačiau, pavyzdžiui, mūsų Mėnulis tikriausiai susidarė labai arti Žemės ir per milijardus metų atsitraukė nuo dabartinio atstumo. Jis vis dar mažėja apie 4 centimetrus per metus.
Kai Mėnulio kalvos sfera buvo labai arti Žemės, ji būtų buvusi labai maža, net ir Mėnulio viduje. Jei taip yra, mėnulis negalėjo susiformuoti! Kai ji buvo pakankamai toli nuo Žemės ir turėjo didelę kalvos sferą, buvo per vėlu.
Saturno ir Jupiterio atveju kiti mėnuliai, skriejantys aplink tas planetas, yra gana dideli (Titanas ir Ganimedas yra maždaug Merkurijaus dydžio!). Jie taip pat gali paveikti pusmėnulius, juos destabilizuoti. Galbūt todėl Saulės sistemoje nematome jokių mėnulių.
kodėl danų mergina įvertinta r
Bet tai nereiškia, kad jų nėra! Tyrimo dokumente Kollmeier ir Raymond rodo, kad galimas egzomūnas Kepler-1625b-I gali turėti egzosubmūną, įskaitant padoraus dydžio (ir Raymondą) apie tai taip pat kalba dienoraščio įraše) . Nesunku įsivaizduoti situacijas kitose žvaigždžių sistemose, kuriose taip gali atsitikti.
Kaip poetiška! Ateivių žvaigždė, apsupta svetimos planetos, apsupta svetimo mėnulio, apsupta kur kas mažesnio, bet galbūt esminio ateivių mėnulio. Gaila, kad mes čia nieko panašaus neturime, bet tai yra didelė Visata.
Ir smagu pagalvoti.
Dėkoju Seanui Raymondui ir Juna Kollmeier už entuziastingą pagalbą padėjus porą klausimų, susijusių su mėnulio stabilumu.
* Atminkite, kad toje „Twitter“ gijoje aš pats esu kaltas dėl mėnulio mėnulio naudojimo (nors iš tikrųjų naudoju „exomoonmoon“). Bet tai buvo skirta „Twitter“, kur kartais leidžiu sau būti kvailesniam, o ne čia, tinklaraštyje, kur tai ne kas kita, kaip orumas .
† Aš apie tai rašiau anksčiau, konkrečiai remdamasis kai kurių žmonių teiginiu, kad techniškai Mėnulis nesisukioja aplink Žemę ( ji ) , taip pat nurodant Ar Plutonas yra planeta, ar ne .
