gov-civil-vilareal.ptМогат ли луните да имат луни? Да! Е, понякога.
>Получават ми много въпроси от любопитни за Вселената хора. Някои от тях са по -чести от други. Истински ли са черните дупки? (Да.) Вярвам ли в извънземни и летящи чинии? ( Да и не. )
валериан и градът на хилядата планети имакс
Друг, който се чудех за себе си, е: Могат ли луните да имат луни?
Проблемът възникна наскоро поради две причини: Едната е скорошното възможно откриване на луна, обикаляща около екзопланета. Другото е, че двама астрономи, Джуна Колмайер и Шон Реймънд, излязоха документ, който прави доста интересни изчисления за всичко това за да се види дали една луна наистина може да има своя собствена луна.
По ирония на съдбата, буквално няколко дни преди излизането на този вестник, Спекулирах и за това :
В тази тема разглеждам накратко някои от концепциите, но тук има много повече неща. Така че нека да разгледаме.
Може ли луната да има луна? Оказва се, че има лесен отговор на това и по -сложен (но все пак готин) отговор. Лесното е: Да! И вече знаехте това, ако помислите за това по правилния начин. В края на краищата няколко мисии на Аполон обикалят около Луната и имаме други сонди, които също са го направили, като прекрасните Лунен разузнавателен орбитален апарат (Искам да кажа, хайде, точно там е в името).
Но това всъщност не искаш да кажеш, нали? Искате да знаете дали a естествен Луната може да обикаля около друга луна.
Отговорът на това е различен. Това е: Да! Но само понякога . И никога не сме виждали такъв. Поне още не.
Първо, какво е луна? Просто казано, това е обект, който обикаля около планета (какво е планета? Е, това е по -трудно да се определи, а също и IMO не е много важно). Така че една планета обикаля около звезда (обикновено), а Луната обикаля около планета.
И така, какво обикаля около Луната? Имаше някаква дискусия за това как да се нарече такова нещо и макар някои хора да харесват лунен месец, не ми пука. Не защото е глупаво - небето знае, че имаме много глупави имена за класове неща в космоса - но защото е трудно да се каже и не е толкова описателно, колкото би могло да бъде.
Предпочитам подлуна. По -лесно да се каже, а смисълът е ясен*.
И така, подлуни. Оказва се, че те мога съществуват, но само при определени условия. И за това трябва да говорим за гравитацията.
Земята и Луната, видени от космическия кораб NEAR-Shoemaker през 1998 г. на път за среща с астероида Ерос. Кредит: Екип на космически кораби NEAR, JHUAPL, НАСА
Погледнете например Земята и Луната. Земята е много по -масивна с коефициент около 80 от Луната. Това означава, че ако поставите нещо в широка орбита около Луната, гравитацията на Земята може да бъде достатъчна, за да я изтръгне. Колкото по -далеч една луна обикаля около Луната, толкова по -голямо влияние има Земята. Дори ако Земята не я извади просто от орбита, гравитацията на Земята може да е достатъчна смущавам променете орбитата фино. Тогава всеки път, когато минава между Луната и Земята, орбитата се променя малко. Те се събират и в крайна сметка подлуната се губи, изхвърля се в космоса или се изпраща да се блъсне в Луната или Земята.
Оказва се, че можете да моделирате този ефект с помощта на физика и математика. Когато го направите, вие откривате, че има обем около Луна, където влиянието на Луната е много по -силно от това на планетата, а подмесецът може да бъде стабилен (всъщност първо беше направено, за да се установи влиянието на планетата около себе си, когато тя обикаля около звезда, но математиката е същата). Този обем пространство се нарича сферата на Хил .†
Размерът на лунната сфера на Хил зависи от три неща: масата на планетата, която обикаля, масата на Луната и колко далеч е планетата от Луната. Това има смисъл; една по -масивна луна може да се задържи по -добре на подлуни, но по -масивната планета прави това по -трудно. И ако сте твърде близо до вашата планета, тя премахва подлуната.
Математиката не е толкова трудна (в повечето случаи можете да включите и разбъркате). Например, използвайки Земята и Слънцето, сферата на Земния хълм е с радиус около 1,5 милиона километра, доста далеч от разстоянието на Луната от 385 000 км.
Интересното е, че сферата на лунния хълм е на около 58 000 км от центъра му (или приблизително 56 000 км от повърхността му, като се отчита радиусът му). Това е доста голямо! Така че да, Луната може да има подлуна.
За да бъдете придирчиви, се оказва, че дори и да сте в сферата на лунния хълм, гравитацията на планетата все още може да ви блъсне и да ви подтикне, дестабилизирайки ви с течение на времето. Това е трудно да се изчисли, но прилична оценка е, че сте стабилни дълго време (например милиарди години), ако сте в рамките на половината от радиуса на сферата на Хил. Така че, за Луната, на по -малко от 28 000 км от повърхността.
Но има проблем, ако и вие го получите близо до луна също. Искам да кажа, очевидно, че трябва да сте извън повърхността на Луната, за да обиколите, или пък kapow . Въздействие. Но има и проблемът с приливи .
Накратко, приливите и отливите са ефект на гравитацията. Тъй като гравитацията отслабва с разстоянието, голям обект близо до по -голям усеща различни гравитации по ширината си. Ако тази разлика стане твърде голяма, тя може да разкъса обекта!
Това разстояние, където това се случва, се нарича лимита на Рош . Зависи от много неща, включително масите на двата обекта и размера на по -малкия. Можете също така да го изчислите въз основа на съотношението на двата обекта плътности и размера на по -голям един. Но в крайна сметка това означава, че не можете да получите подлуна, която е твърде голяма и близка спрямо родителската й луна, иначе тя ще се разпадне.
И сега, накрая, можем да разгледаме какво е намерено от астрономите, които разгледаха това и направиха изчисления. Те зададоха много специфичен въпрос: Можете ли да получите подлуна, обикаляща около Луна в нашата Слънчева система и орбитата да бъде стабилна за целия живот на Слънчевата система, 4,6 милиарда години?
Графика, показваща какви луни в Слънчевата система могат да имат подлуни. Оста x е разстоянието на Луната от нейната планета, а оста y е размерът на Луната. Сивата зона е мястото, където 10-километрова подлуна може да бъде стабилна; различните линии представляват различни размери. Кредит: адаптиран от Kollmeir и Raymond
Оказва се, че не много луни в Слънчевата система могат да приемат подлуна с приличен размер (да речем, 10 км). За някои сферата на Хил е вътре в Луната (например с луна с много ниска маса, обикаляща близо до масивна планета), или толкова малка, че не можете да получите стабилна орбита.
Но те откриха няколко и списъкът е интересен: нашата Луна (която знаехме от това, което показах по -горе), спътниците на Сатурн Титан и Япет и Луната на Юпитер Калисто . Титан е огромен и затова може да се издържа срещу Сатурн, докато Япет и Калисто са достатъчно далеч от своите планети, така че техните сфери на Хил са сравнително големи. Нашата Луна е смесица от двете причини.
как да си върнеш бившето си гадже на дълги разстояния
Япет е луна на Сатурн и има много странен хребет от планини, заобикалящ целия му екватор. Кредит: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA
Веднага щом прочетох тази част от вестника им, косата на тила ми се изправи. Япет има огромен хребет от планини, простиращ се буквално по целия път около Луната на екватора си. Не е известно как се е образувал, но може да е бил от сблъсък с бавна скорост с по-малък обект, който се е разкъсал; отломките след това обградиха Луната и се срутиха по екватора. Най -лесният начин това да се случи би било, ако Япет имаше самата малка луна и в крайна сметка влиянието на Сатурн (и/или това на други луни, обикалящи около планетата) го накара да се доближи твърде много до Япет. Тогава Рош пое управлението.
Хммммм. Това изобщо не е доказателство, но със сигурност е интересно.
каква е оценката на мелничарите
Така че със сигурност е възможно луната да има подлуна. Готино! Но ако случаят е такъв, защо не виждаме такъв?
Е, от една страна, някои може да са твърде малки, за да се виждат добре. Нещо, да речем, десет метра в диаметър би било доста трудно да се забележи в орбита около нас собствен Луна, да не говорим за Титан. Но със сигурност не виждаме по -големи, които Трябва бъде видимо и това е интересно.
Проблемът може да е, че образуването заедно с Луната и планетата на първо място не е възможно; дискът с газ и прах, който се върти около бебешка звезда, може да е твърде хаотичен, за да може подлуна да се кондензира лесно. Това е възможен да заснеме астероид и да се превърне в подлуна, но това е много трудно и рядко явление.
С други думи, макар че около Луна има регион, в който подмесецът е стабилен, може просто да е твърде трудно да се получи подлуна в този регион.
Но има още. С течение на времето приливите и отливите от планета влияят на орбитата на Луната. Детайлите са сложни, но например нашата Луна вероятно се е образувала изключително близо до Земята и в продължение на милиарди години се е отдалечила до сегашното си разстояние. Той все още се отдръпва с около 4 сантиметра годишно.
Когато беше наистина близо до Земята, сферата на Лунния хълм би била много малка, дори вътре в Луната. Ако случаят е такъв, не би могло да се образува подлуна! Докато се отдалечи достатъчно далеч от Земята, за да има значителна сфера на Хил, беше твърде късно.
В случая на Сатурн и Юпитер другите луни, обикалящи около тези планети, са доста големи (Титан и Ганимед са с размерите на Меркурий!). Те могат да засегнат и подлуните, като ги дестабилизират. Може би затова не виждаме подлуни в нашата Слънчева система.
Но това не означава, че те не съществуват! В изследователския документ Kollmeier и Raymond показват, че евентуалният екзолун Kepler-1625b-I може да има екзосубум, включително такъв с приличен размер (и Raymond говори и за това в публикация в блога) . Не е трудно да си представим ситуации в други звездни системи, където това също може да се случи.
Колко поетично! Извънземна звезда, заобиколена от извънземна планета, заобиколена от извънземна луна, заобиколена от далеч по -малка, но може би съществена извънлунна подлуна. Жалко, че нямаме нещо подобно тук, но това е голяма Вселена.
И забавна за размисъл.
Благодаря на Шон Реймънд и Юна Колмайер за тяхната ентусиазирана помощ с няколко въпроса относно стабилността на подлуната.
* Обърнете внимание, че в тази нишка на Twitter по -рано самият аз съм виновен за използването на лунен месец (въпреки че всъщност използвам екзолунен месец). Но това беше за Twitter, където понякога си позволявах да бъда по -глупав, за разлика от тук в блога, където това не е нищо друго освен достойнство .
† Писал съм за това по -рано, по -специално във връзка с твърдението на някои хора, че технически Луната не обикаля около Земята ( го прави ) , а също и по отношение на Плутон е планета или не .
