Двойная планета - Double planet

Не путать со звездой, вращающейся вокруг двух планет, называемой система двух планет.
Смотрите также: Спутниковая система (астрономия)
Визуальное сравнение размеров земной шар и Луна (вверху справа) и Плутон –Харон (внизу справа)

В астрономии двойная планета (также двойная планета) это бинарная система где оба объекты являются из планетная масса.

Двоичные астероиды с компонентами примерно равной массы иногда называют двойным малые планеты. К ним относятся двойные астероиды 69230 Гермес и 90 Антиопа и двоичный Объекты пояса Койпера (КБО) 79360 Сила-Нунам и 1998 WW31.

Определение «двойной планеты»

В Плутон –Харон система ближе к двойной, чем система Земля – Луна (расстояние не в масштабе).
В земной шар –Луна систему иногда неофициально называют двойной планетой (массы примерно пропорциональны объемам, а не площади поверхности).[1]

Ведутся споры о том, какие критерии следует использовать для различения «двойной планеты» от «системы планета-луна». Ниже приведены соображения.

На своей Генеральной ассамблее 2006 г. Международный астрономический союз рассмотрел предложение, которое Плутон и Харон быть реклассифицированным как двойная планета,[2] но от предложения отказались в пользу нынешнего IAU определение планеты. В рекламных материалах, рекламирующих СМАРТ-1 миссия, Европейское космическое агентство сослался на земной шар –Луна система как двойная планета.[1]

Оба тела удовлетворяют планетному критерию

Определение, предложенное в Астрономический журнал требует, чтобы оба тела индивидуально удовлетворяли критерию очистки орбиты, чтобы их можно было назвать двойной планетой.[3]

Массовые отношения ближе к 1

Одним из важных факторов при определении «двойной планеты» является соотношение масс двух тел. Отношение масс, равное 1, будет указывать на тела равной массы, а тела с соотношением масс, близким к 1, более привлекательно называть «двойниками». Используя это определение, все спутники Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна могут быть легко исключены; все они имеют массу меньше 0,00025 (1⁄4000) планет, вокруг которых они вращаются. Немного карликовые планеты у них тоже есть спутники, значительно менее массивные, чем сами карликовые планеты.

Наиболее заметным исключением является система Плутон – Харон. Отношение масс Харона и Плутона 0,117 (≈2⁄17) достаточно близко к 1, поэтому Плутон и Харон часто описывались многими учеными как «двойные карликовые планеты» («двойные планеты» до определения «планеты» в 2006 году). В Международный астрономический союз (IAU) в настоящее время называет Харон спутником Плутона, но явно выразил готовность пересмотреть тела двойных карликовых планет в будущем.

Отношение масс Луны к Земле 0,01230 (≈1⁄81) также заметно близко к 1 по сравнению со всеми другими отношениями количества спутников к планетам. Следовательно, некоторые ученые рассматривают систему Земля-Луна как двойную планету, хотя это мнение меньшинства. Эрис одинокий спутник, Дисномия, имеет радиус около1⁄4 что из Эрис; если предположить схожую плотность (состав Дисномии может существенно отличаться от Эрис, а может и не отличаться), соотношение масс будет примерно1⁄40, промежуточное значение для отношений Луна – Земля и Харон – Плутон.

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

Плутон –Харон система: барицентр лежит за пределами Плутона.

Положение центра масс

В настоящее время наиболее часто предлагается определение двойной планетной системы, в котором барицентр, вокруг которой вращаются оба тела, лежит вне обоих тел. Согласно этому определению, Плутон и Харон являются планетами-двойными карликами, поскольку они вращаются вокруг точки, явно находящейся за пределами Плутона, что видно на анимации, созданной из изображений Земли. Новые горизонты космический зонд в июне 2015 года.

Согласно этому определению, система Земля – Луна в настоящее время не является двойной планетой; хотя Луна достаточно массивна, чтобы заставить Землю совершать заметный оборот вокруг этого центра масс, эта точка, тем не менее, находится внутри Земли. Однако Луна в настоящее время 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 двух планет.

Центр масс системы Юпитер – Солнце находится за пределами поверхности Солнца, хотя утверждение, что Юпитер и Солнце являются двойной звездой, является нет аналогично утверждению, что Плутон-Харон - планета с двойным карликом. Юпитер слишком светлый, чтобы быть фузор; будь он в тринадцать раз тяжелее, он достиг бы дейтерий слияние и стать коричневый карлик.[4]

Перетягивание каната

Айзек Азимов предложил различие между структурами планета-луна и двойные планеты, частично основанные на том, что он назвал "перетягивание каната «значение, которое не учитывает их относительные размеры.[5] Эта величина представляет собой просто отношение силы, действующей на меньшее тело со стороны большего (основного) тела, к силе, действующей на меньшее тело со стороны Солнца. Можно показать, что это равно

куда мп масса первичного (большего тела), мs масса Солнца, ds это расстояние между меньшим телом и Солнцем, и dп это расстояние между меньшим телом и основным.[5] Ценность перетягивания каната не зависит от массы спутника (меньшего тела).

Эта формула фактически отражает соотношение гравитационный воздействие на меньшее тело со стороны большего тела и от Солнца. Фигура перетягивания каната для луны Сатурна Титан равно 380, что означает, что влияние Сатурна на Титан в 380 раз сильнее, чем влияние Солнца на Титан. Ценность Титана в перетягивании каната можно сравнить со значением луны Сатурна Фиби, который имеет значение для перетягивания каната всего 3,5. Таким образом, влияние Сатурна на Фиби всего в 3,5 раза сильнее, чем влияние Солнца на Фиби.

Азимов рассчитал стоимость перетягивания каната для нескольких спутников планет. Он показал, что даже самый большой газовый гигант, Юпитер, лишь немного лучше удерживает свои внешние захваченные спутники, чем Солнце, причем некоторые из них имеют значение перетягивания каната не намного выше единицы. Почти в каждом из вычислений Азимова значение для перетягивания каната оказывалось больше единицы, поэтому в этих случаях Солнце проигрывает перетягивание каната с планетами. Единственным исключением была Луна Земли, где Солнце побеждает в перетягивании каната со значением 0,46, что означает, что Земля удерживает Луну в два раза меньше, чем Солнце. Азимов включил это в ряд других своих аргументов в пользу того, что Землю и Луну следует рассматривать как двойную планету.[5]

Таким образом, мы могли бы смотреть на Луну не как на настоящий спутник Земли и не как на захваченный спутник, а как на самостоятельную планету, движущуюся вокруг Солнца в точном соответствии с Землей. Изнутри системы Земля-Луна самый простой способ представить ситуацию - это сделать так, чтобы Луна вращалась вокруг Земли; но если бы вы изобразили орбиты Земли и Луны вокруг Солнца в точном масштабе, вы бы увидели, что орбита Луны повсюду вогнута к Солнцу. Он всегда «падает навстречу» Солнцу. Все остальные спутники, без исключения, «падают» от Солнца через часть своих орбит, будучи захваченными превосходящим притяжением своих основных планет, но не Луны.[5][6][Сноска 1]

— Айзек Азимов

Увидеть Путь Земли и Луны вокруг Солнца раздел в статье "Орбита Луны" для более подробного объяснения.

Это определение двойной планеты зависит от расстояния пары от Солнца. Если бы система Земля-Луна оказалась на орбите дальше от Солнца, чем сейчас, то Земля выиграла бы перетягивание каната. Например, на орбите Марса значение перетягивания каната Луны будет 1,05. Кроме того, несколько крошечных спутников, обнаруженных после предложения Азимова, по этому аргументу можно квалифицировать как двойные планеты. Маленькие внешние спутники Нептуна Несо и Псамаф, например, имеют значения перетягивания каната 0,42 и 0,44, что меньше, чем у Луны. Тем не менее, их масса крошечная по сравнению с массой Нептуна, с оценочным соотношением 1,5.×10−9 (​1⁄700,000,000) и 0,4×10−9 (​1⁄2,500,000,000).

Формирование системы

Последнее соображение - это то, как эти два тела образовали систему. Считается, что системы Земля-Луна и Плутон-Харон образовались в результате гигантские удары: одно тело столкнулось со вторым телом, что привело к образованию обломочного диска, и в результате аккреции образовались либо два новых тела, либо одно новое тело, при этом большее тело осталось (но изменилось). Однако гигантский удар не является достаточным условием для того, чтобы два тела были «двойными планетами», потому что такие столкновения могут также произвести крошечные спутники, такие как четыре небольших внешних спутника Плутона.

Теперь отвергнутая гипотеза происхождение луны фактически назвали «гипотезой двух планет»; идея заключалась в том, что Земля и Луна образовались в одной и той же области Солнечная система Протопланетарный диск, образующий систему при гравитационном взаимодействии. Эта идея также является проблематичным условием для определения двух тел как «двойных планет», потому что планеты могут «захватывать» луны посредством гравитационного взаимодействия. Например, спутники Марса (Фобос и Деймос ) считаются астероидами, давно захваченными Марс. Такое определение также рассматривало бы Нептун-Тритон как двойную планету, поскольку Тритон был Пояс Койпера тело того же размера и аналогичного состава, что и Плутон, позже захваченное Нептун.

Смотрите также

Рекомендации

Информационные заметки

  1. ^ Азимов использует термин "вогнутый "для описания орбиты Земля-Луна вокруг Солнца, тогда как Аслаксен использует"выпуклый "для описания точно такой же модели. Какой термин использовать, зависит исключительно от точки зрения наблюдателя. С точки зрения Солнца орбита Луны вогнута; извне орбиты Луны, скажем, с планеты Марс, он выпуклый.

Цитаты

  1. ^ а б «Добро пожаловать на двойную планету». ЕКА. 2003-10-05. Получено 2009-11-12.
  2. ^ "Проект определения" планеты "и" плутонов "в проекте МАС."". Международный астрономический союз. 2006-08-16. Получено 2008-05-17.
  3. ^ Марго, J.L. «Количественный критерий определения планет». Астрономический журнал. 150: 185. arXiv:1507.06300. Bibcode:2015AJ .... 150..185M. Дои:10.1088/0004-6256/150/6/185.
  4. ^ Herbst, T. M .; Рикс, Х.-В. (1999). Гюнтер, Эйке; Стеклум, Брингфрид; Клозе, Сильвио (ред.). Исследования звездообразования и внесолнечных планет с помощью ближней инфракрасной интерферометрии на LBT. Сан-Франциско, Калифорния: Астрономическое общество Тихого океана. С. 341–350. Bibcode:1999ASPC..188..341H. ISBN  1-58381-014-5.
  5. ^ а б c d Азимов Исаак (1975). "Just Mooning Around", собранные в О времени и пространстве и других вещах. Эйвон. Формула, полученная на стр. 89 книги. п. 55 из файла .pdf. Проверено 20 января 2012.
  6. ^ Аслаксен, Хельмер (2010). "Орбита Луны вокруг Солнца выпуклая!". Национальный университет Сингапура: математический факультет. Архивировано из оригинал на 2013-01-16. Получено 2012-01-23.

Библиография

  • Стерн, С. Алан (27 февраля 1997 г.). «Клайд Томбо (1906–97), астроном, открывший девятую планету Солнечной системы». Природа. 385 (6619): 778. Bibcode:1997Натура.385..778С. Дои:10.1038 / 385778a0 Плутон-Харон - «единственный известный пример настоящей двойной планеты».
  • Лиссауэр, Джек Дж. (25 сентября 1997 г.). «Сделать Луну непросто». Природа. 389 (6649): 327–328. Bibcode:1997Натура.389..327л. Дои:10.1038/38596 Сравнивает теории двух планет образований Земля-Луна и Плутон-Харон.

дальнейшее чтение

  • Азимов, Исаак (1960). Двойная планета. Нью-Йорк: Абеляр-Шуман.
  • Азимов, Исаак (1990). Плутон: двойная планета?. Милуоки: Дж. Стивенс. ISBN  9781555323738.
  • Cabrera, J .; Шнайдер, Дж. (2007). «Обнаружение спутников внесолнечных планет по взаимным событиям». Астрономия и астрофизика. 464 (3): 1133–1138. arXiv:astro-ph / 0703609. Bibcode:2007 A&A ... 464.1133C. Дои:10.1051/0004-6361:20066111.

внешняя ссылка