stringtranslate.com

Двойная планета

Визуальное сравнение размеров Земли и Луны (вверху справа) и Плутона – Харона (внизу справа)

В астрономии двойная планета (также двойная планета ) — это двойная спутниковая система , в которой оба объекта являются планетами или объектами планетарной массы , которые имеют общую орбитальную ось, внешнюю по отношению к обоим планетным телам.

Хотя до трети звездных систем Млечного Пути являются двойными, [1] ожидается, что двойные планеты будут гораздо реже, поскольку типичное соотношение масс планеты и спутника составляет около 1:10000. родительской звезды [2] и согласно гипотезе гигантского удара гравитационно стабильны только при определенных обстоятельствах.

В Солнечной системе нет официальной двойной планеты, однако систему Земля - Луна иногда считают таковой. В рекламных материалах, рекламирующих миссию SMART-1 , Европейское космическое агентство называло систему Земля-Луна двойной планетой. [3]

Несколько кандидатов в карликовые планеты можно назвать двойными планетами. На своей Генеральной ассамблее 2006 года Международный астрономический союз рассмотрел предложение реклассифицировать Плутон и Харон как двойную планету, [4] но от этого предложения отказались в пользу нынешнего определения планеты МАС . Другие транснептуновые системы с пропорционально большими спутниками планетарной массы включают Эриду - Дисномию , Оркус - Вант и Варду - Илмару .

Двойные астероиды с компонентами примерно одинаковой массы иногда называют двойными малыми планетами . К ним относятся двойные астероиды 69230 Гермес и 90 Антиопа , а также двойные объекты пояса Койпера (KBO) 79360 Сила-Нунам и 1998 WW 31 .

Определение понятия «двойная планета».

Ведутся споры о том, какие критерии следует использовать, чтобы отличить «двойную планету» от «системы планета-луна». Ниже приводятся соображения.

Оба тела удовлетворяют критерию планеты

Определение, предложенное в «Астрономическом журнале» , призывает оба тела индивидуально удовлетворять критерию освобождения орбиты, чтобы их можно было назвать двойной планетой. [5]

Массовые отношения ближе к 1

Одним из важных соображений при определении «двойной планеты» является соотношение масс двух тел. Отношение масс , равное 1, указывает на тела равной массы, а тела с соотношением масс, близкими к 1, более привлекательно называть « двойными » . Используя это определение, можно легко исключить спутники Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна; все они имеют массы менее 0,00025 ( 1/4000 ) планет, вокруг которых они вращаются . Некоторые карликовые планеты также имеют спутники, существенно менее массивные, чем сами карликовые планеты.

Наиболее заметным исключением является система Плутон-Харон. Отношение масс Харона к Плутону, равное 0,122 (≈ 1/8 ) , достаточно близко к 1 , поэтому многие ученые часто описывали Плутон и Харон как «двойные карликовые планеты» («двойные планеты» до определения «двойных планет» в 2006 году). планета»). Международный астрономический союз (МАС) ранее классифицировал Харон как спутник Плутона, но также открыто выразил готовность в будущем пересмотреть эти тела как двойные карликовые планеты. [6] Но в отчете [7] 2006 года Харон-Плутон классифицируется как двойная планета.

Впечатление художника о системе Эрис-Дисномия

Отношение масс Луны к Земле, равное 0,01230 (≈ 1/81 ) , также заметно близко к 1 по сравнению со всеми другими отношениями спутников к планетам. Следовательно, некоторые ученые рассматривают систему Земля-Луна как двойную планету, хотя это точка зрения меньшинства. Единственный спутник Эриды , Дисномия , имеет радиус где-то около 1/4 радиуса Эриды ; предполагая схожие плотности (состав Дисномии может существенно отличаться от состава Эриды, а может и не отличаться), отношение масс будет около 1 ⁄ 40 , что является промежуточным значением между отношениями Луны-Земли и Харона-Плутона.

Оба следующих критерия пытаются ответить на вопрос: «Насколько близко к 1 должно быть соотношение масс?».

Положение центра масс

В настоящее время наиболее часто предлагаемое определение системы двух планет — это такое, в котором барицентр , вокруг которого вращаются оба тела, лежит вне обоих тел . Согласно этому определению, Плутон и Харон являются двойными карликовыми планетами, поскольку они вращаются вокруг точки явно за пределами Плутона, как видно на анимациях, созданных на основе изображений космического зонда «Новые горизонты» в июне 2015 года.

Согласно этому определению, система Земля-Луна в настоящее время не является двойной планетой; хотя Луна достаточно массивна, чтобы заставить Землю совершить заметный оборот вокруг этого центра масс, эта точка, тем не менее, находится глубоко внутри Земли. Однако в настоящее время Луна мигрирует от Земли со скоростью примерно 3,8 см (1,5 дюйма) в год; через несколько миллиардов лет центр масс системы Земля-Луна будет находиться за пределами Земли, что сделает ее системой, состоящей из двух планет.

Система Плутон – Харон : барицентр находится за пределами Плутона.

Центр масс системы Юпитер-Солнце находится за пределами поверхности Солнца, хотя утверждение о том, что Юпитер и Солнце представляют собой двойную звезду, не аналогично утверждению, что Плутон-Харон является двойной карликовой планетой. Юпитер слишком легок, чтобы быть фузором ; будь он в тринадцать раз тяжелее, он достиг бы синтеза дейтерия и стал бы коричневым карликом . [8]

Стоимость перетягивания каната

Айзек Азимов предложил различие между структурами «планета-луна» и «двойная планета», отчасти основываясь на том, что он назвал ценностью « перетягивания каната », которая не учитывает их относительные размеры. [9] Эта величина представляет собой просто отношение силы, действующей на меньшее тело со стороны большего (первичного) тела, к силе, действующей на меньшее тело со стороны Солнца. Можно показать, что это равно

где m p — масса главного тела (большого тела), m s — масса Солнца, d s — расстояние между меньшим телом и Солнцем, а d p — расстояние между меньшим телом и главным телом. . [9] Значение перетягивания каната не зависит от массы спутника (меньшего тела).

Эта формула фактически отражает соотношение гравитационного воздействия на меньшее тело со стороны большего тела и Солнца. Показатель перетягивания каната для спутника Сатурна Титана равен 380, что означает, что влияние Сатурна на Титан в 380 раз сильнее, чем влияние Солнца на Титан. Значение перетягивания каната Титана можно сравнить со значением перетягивания каната спутника Сатурна Фебы , у которого значение перетягивания каната составляет всего 3,5; то есть влияние Сатурна на Фиби всего в 3,5 раза сильнее, чем влияние Солнца на Фебу.

Азимов рассчитал значения перетягивания каната для нескольких спутников планет. Он показал, что даже самый крупный газовый гигант, Юпитер, лишь немного лучше, чем Солнце, удерживает свои внешние захваченные спутники, некоторые из которых имеют значения перетягивания каната не намного выше единицы. Почти во всех расчетах Азимова значение перетягивания каната оказывалось больше единицы, поэтому в этих случаях Солнце проигрывает перетягивание каната с планетами. Единственным исключением была земная Луна, где Солнце выигрывает перетягивание каната со значением 0,46, что означает, что Земля держит Луну вдвое слабее, чем Солнце. Азимов включил это в ряд других своих аргументов о том, что Землю и Луну следует считать двойной планетой. [9]

Тогда мы могли бы смотреть на Луну не как на настоящий спутник Земли и не как на захваченный спутник Земли, а как на самостоятельную планету, движущуюся вокруг Солнца в осторожном шаге вместе с Землей. Из системы Земля-Луна проще всего представить ситуацию, если Луна вращается вокруг Земли; но если бы вы нарисовали изображение орбит Земли и Луны вокруг Солнца точно в масштабе, вы бы увидели, что орбита Луны повсюду вогнута к Солнцу. Оно всегда «падает к» Солнцу. Все остальные спутники без исключения «отпадают» от Солнца на части своих орбит, подхваченные превосходящим притяжением своих первичных планет – но не Луны. [9] [10] [Сноска 1]

—  Айзек Азимов

Более подробное объяснение см. в разделе « Путь Земли и Луны вокруг Солнца » в статье «Орбита Луны».

Это определение двойной планеты зависит от расстояния пары от Солнца. Если бы система Земля-Луна находилась на орбите дальше от Солнца, чем сейчас, то Земля выиграла бы перетягивание каната. Например, на орбите Марса значение перетягивания каната Луны будет равно 1,05. Кроме того, согласно этому аргументу, несколько крошечных лун, открытых после предложения Азимова, можно было бы квалифицировать как двойные планеты. Маленькие внешние спутники Нептуна Несо и Псамате , например, имеют значения перетягивания каната 0,42 и 0,44, что меньше, чем у земной Луны. Тем не менее, их массы крошечны по сравнению с массами Нептуна, с предполагаемым соотношением 1,5 × 10.−9 ( 1 ⁄ 700 000 000 ) и 0,4 × 10−9 ( 1 ⁄ 2 500 000 000 ).

Формирование системы

Последнее соображение касается того, каким образом эти два органа образовали систему. Считается, что системы Земля-Луна и Плутон-Харон образовались в результате гигантских столкновений : одно тело подверглось столкновению со вторым телом, в результате чего образовался диск обломков, а в результате аккреции образовались либо два новых тела, либо одно новое. тело сформировано, а большее тело осталось (но изменилось). Однако гигантский удар не является достаточным условием для того, чтобы два тела стали «двойными планетами», поскольку такие удары также могут создавать крошечные спутники, такие как четыре небольших внешних спутника Плутона.

Ныне отброшенная гипотеза происхождения Луны фактически называлась «гипотезой двух планет»; Идея заключалась в том, что Земля и Луна образовались в одной и той же области протопланетного диска Солнечной системы , образуя систему под гравитационным взаимодействием. Эта идея также является проблематичным условием для определения двух тел как «двойных планет», поскольку планеты могут «захватывать» спутники посредством гравитационного взаимодействия. Например, спутники Марса ( Фобос и Деймос ) считаются астероидами, давно захваченными Марсом . Такое определение также считало бы Нептун-Тритон двойной планетой, поскольку Тритон был телом пояса Койпера того же размера и аналогичного состава, что и Плутон, позже захваченный Нептуном .

Смотрите также

Рекомендации

Информационные примечания

  1. ^ Азимов использует термин «вогнутый» для описания орбитальной схемы Земли и Луны вокруг Солнца, тогда как Аслаксен использует термин «выпуклый» для описания точно такой же схемы. Какой термин использовать, зависит исключительно от точки зрения наблюдателя. С точки зрения Солнца орбита Луны вогнутая; за пределами орбиты Луны, скажем, с планеты Марс, он выпуклый.

Цитаты

  1. ^ Большинство звезд Млечного Пути одиночные, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики.
  2. ^ Кануп, Робин М .; Уорд, Уильям Р. (июнь 2006 г.). «Общее масштабирование массы спутниковых систем газообразных планет». Природа . 441 (7095): 834–839. Бибкод : 2006Natur.441..834C. дои : 10.1038/nature04860. ISSN  1476-4687. PMID  16778883. S2CID  4327454.
  3. ^ ab «Добро пожаловать на двойную планету». ЕКА . 05.10.2003 . Проверено 12 ноября 2009 г.
  4. ^ «Проект определения МАС понятий «планета» и «плутоны»» . Международный астрономический союз . 16 августа 2006 г. Проверено 17 мая 2008 г.
  5. ^ Марго, JL (2015). «Количественный критерий определения планет». Астрономический журнал . 150 (6): 185. arXiv : 1507.06300 . Бибкод : 2015AJ....150..185M. дои : 10.1088/0004-6256/150/6/185. S2CID  51684830.
  6. ^ "Международный астрономический союз | МАС". www.iau.org . Проверено 11 сентября 2021 г.
  7. ^ «Деятельность по связям с общественностью на Генеральной Ассамблее (GA) 2006 г.» (PDF) . Международный астрономический союз : 45. Архивировано (PDF) из оригинала 1 мая 2013 г.
  8. ^ Хербст, ТМ; Рикс, Х.-В. (1999). «Звездообразование и исследования внесолнечных планет с помощью интерферометрии ближнего инфракрасного диапазона на LBT». В Гюнтере, Эйке; Стеклум, Брингфрид; Клозе, Сильвио (ред.). Оптическая и инфракрасная спектроскопия околозвездной материи, Серия конференций ASP, Vol. 188 . Том. 188. Сан-Франциско, Калифорния: Тихоокеанское астрономическое общество . стр. 341–350. Бибкод : 1999ASPC..188..341H. ISBN 1-58381-014-5. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
  9. ^ abcd Азимов, Исаак (1975). "Just Mooning About", собранный в сборниках " Of Time and Space и Other Things" . Эйвон. Формула, полученная на стр. 89 книги. п. 55 PDF-файла. Проверено 20 января 2012 г.
  10. ^ Аслаксен, Хелмер (2010). «Орбита Луны вокруг Солнца выпуклая!». Национальный университет Сингапура: математический факультет. Архивировано из оригинала 16 января 2013 г. Проверено 23 января 2012 г.

Библиография

дальнейшее чтение

Внешние ссылки