اسأل إيثان رقم 97: هل يمكن أن يكون للأقمار أقمار؟

يجمع متناثرة. يختفي جمعها.
- هيراقليطس

بالتفكير في النظام الشمسي ، تتخيل الكواكب والأجسام الأخرى التي تدور حول نجم مركزي ، مع أقمار (وسواتل أخرى) تدور حول هذه العوالم الصخرية أو الجليدية العملاقة. ولكن هل يمكن أن يكون هناك مستويات إضافية؟ هل يمكن أن تدور الأقمار الصناعية حول الأقمار ، وإذا كان الأمر كذلك ، فأين هي؟ في هذا الأسبوع ، أجاب كيلوبوج على الجواب ، وسأل:

في النظام الشمسي ، على حد علمي ، لا يوجد "قمر بجانب القمر" ، شيء مثل كويكب يدور حول قمر الكوكب. هل هناك سبب لذلك (على سبيل المثال ، عدم الاستقرار المداري)؟ أم أنها حالة نادرة؟

دعونا نفكر في كتلة منفصلة تدور في الفضاء. كل شيء بسيط هنا. هناك مجال جاذبية لهذا الجسم ولدت من كتلته. يلف الفضاء من حوله ، ويجعل كل ما هو قريب يجذبه. إذا لم يكن هناك شيء إلى جانب الجاذبية ، يمكن للمرء وضع أي شيء في مدار بيضاوي أو دائري ثابت ، حيث يدور إلى الأبد.

ولكن هناك عوامل أخرى ، منها:
• وجود جو جسم متناثر "هالة" من الجسيمات.
• الاستقرارية الاختيارية للجسم ، والوجود المحتمل للدوران ، وربما بسرعة.
• عزل اختياري للكائن.



يؤثر الغلاف الجوي في الحالات القصوى. عادة ، يجب على الجسم الذي يدور حول عالم صلب ضخم بدون غلاف جوي أن يتجنب سطح الجسم ، ويمكن أن يستمر هذا الدوران إلى الأبد.

ولكن إذا أضفت الغلاف الجوي ، وإن كان لطيفًا جدًا ، فستتفاعل أي أجسام في المدار مع الذرات والجسيمات المحيطة بالكتلة المركزية. على الرغم من حقيقة أنه يبدو لنا أن غلافنا الجوي له "حافة" ويبدأ الفضاء عند ارتفاع معين ، إلا أنه في الواقع ، أصبح الجو أكثر تنوعًا على ارتفاعات أكبر من أي وقت مضى. يمتد الغلاف الجوي للأرض لمئات الكيلومترات. حتى محطة الفضاء الدولية ستنخفض يومًا ما وتحترق إذا لم تدفعها.



على المقاييس الزمنية للنظام الشمسي ، المقاسة بمليارات السنين ، تحتاج الأجسام التي تتحرك في المدار أن تكون بعيدة بما فيه الكفاية عن الكتلة التي تدور حولها لتكون "آمنة".



يمكن للكائن أن يدور. يحدث هذا مع الكتل الكبيرة ، والكتل الصغيرة تدور حول الكتل الكبيرة. هناك حالة "مستقرة" يتم فيها توصيل الجماعتين ببعضها البعض بشكل مؤقت (يتم تحويل كلا الجسدين إلى بعضهما البعض من جانب واحد) ، ولكن ستظهر اللحظات الالتوائية في أي تكوين آخر. يمكن أن تؤدي هذه اللحظات إلى حقيقة أن الأجسام ستسقط حلزونية على بعضها البعض ، أو تحلق. وبعبارة أخرى ، فإن معظم الأقمار الصناعية لا تبدأ الحياة في تكوين مثالي.

ولكن للحصول على وصف كامل لحالة "القمر بقمر" ، يجب أن يؤخذ بعين الاعتبار عامل آخر أكثر تعقيدًا.



الأشياء ليست معزولة ، وهذا مهم للغاية. من السهل جدًا جعل الجسم يدور حول جسم ضخم - مثل القمر حول الكوكب ، كويكب صغير حول جسم كبير ، Charon حول بلوتو - أي جعل الجسم يدور حول آخر ، والذي بدوره يدور حوله حتى الآن أكثر ضخامة. عادة لا نأخذ هذا العامل في الاعتبار. لكن فكر في الأمر بمثال كوكبنا الداخلي ، عطارد.



يدور الزئبق بسرعة نسبيًا حول الشمس ، لذا فإن قوى الجاذبية والمد والجزر التي تعمل عليه رائعة. إذا كان هناك أي شيء آخر يدور حول عطارد ، فيجب أخذ العديد من العوامل الإضافية في الاعتبار:
1. ستلتقي الرياح الشمسية (تيار الجسيمات) مع عطارد والأقمار الصناعية ، وتغيير مداراتها.
2. الحرارة من الشمس يمكن أن تؤدي إلى توسع جو الزئبق. وعلى الرغم من عدم وجود هواء عليه ، إلا أن جزيئات السطح تسخن ويتم رميها في الفضاء ، مما يخلق جوًا ضئيلًا ولكن لا يكاد يذكر.
3. هناك كتلة ثالثة ، لا تسعى فقط لربط عطارد وأقماره الصناعية ، ولكن أيضًا عطارد والشمس.

هذا يعني أن هناك خياران للقمر الصناعي عطارد.



إذا كان القمر الصناعي قريبًا جدًا من عطارد ، أي:
• القمر الصناعي لا يدور بسرعة كافية ،
• لا يدور عطارد بسرعة كافية ليتم توصيله بالشمس بواسطة قوى المد والجزر ،
• يبطئ القمر الصناعي بفعل الرياح الشمسية ،
• فرامل القمر الصناعي على الغلاف الجوي لعطارد ،

فسوف يسقط عاجلاً أم آجلاً على عطارد .



من ناحية أخرى ، قد يتعرض الجسم لخطر الطرد من المدار حول عطارد إذا كان بعيدًا جدًا ، أو:
• يدور الجسم بسرعة كبيرة ،
• يدور الزئبق بسرعة كبيرة ،
• الرياح الشمسية ستعطي الجسم سرعة إضافية ،
• جاذبية الآخرين الكواكب ستؤثر على الجسم ،
• الحرارة من الشمس أضافت كمية صغيرة من الطاقة الحركية إلى قمر صناعي صغير.



بالنظر إلى كل ما سبق ، نتذكر أن هناك كواكب بأقمار! وعلى الرغم من أن نظام الأجسام الثلاثة لن يكون مستقرًا ، إلا إذا أدخلته في التكوين المذكور ، في ظل الظروف المناسبة ، يمكن تحقيق الاستقرار على فترات تصل إلى مليارات السنين - وهذا كل ما نحتاجه. هناك شروط تسهل مهمتنا:
1. قم بإزالة الكوكب / الكويكب ، وهو الجسم الضخم الرئيسي ، بعيدًا عن الشمس ، بحيث تكون الرياح الشمسية ، والنار ، وقوى المد والجزر صغيرة.
2. تقريب الأقمار الصناعية من جسمنا السماوي أقرب إلى الجسم بحيث يتم ربطه بقوة الجاذبية ولا يتم سحبه من خلال التفاعلات الجاذبية أو الميكانيكية الخارجية.
3. في الوقت نفسه ، يجب إبقاء القمر الصناعي بعيدًا بما فيه الكفاية عن الجسم الرئيسي حتى لا تؤدي قوى المد والجزر وقوى الاحتكاك والتأثيرات الأخرى إلى تصادمهما المتبادل.



ربما كنت قد خمنت أنه بالنسبة للقمر هناك "ترتيب صحيح" - مسافة أكبر عدة مرات من نصف قطر الكوكب ، ولكنها ليست قوية لدرجة أن فترة الثورة طويلة. يجب أن تكون فترة الثورة حول الكوكب أقصر بكثير من فترة ثورة الكوكب حول النجم.

بالنظر إلى كل هذا ، لماذا لا نرى أقمارًا صناعية على أقمار نظامنا الشمسي؟



تدعي الكويكبات طروادة مع أقمارها الشخصية هذا الدور الأفضل ، ولكن نظرًا لأنها ليست أقمارًا للمشتري ، فإن هذا يختلف إلى حد ما. ثم ماذا؟

إذا كان الأمر أبسط ، فإننا على الأرجح لن نرى ذلك ، ولكن هناك أمل. عمالقة الغاز مستقرة للغاية وبعيدة عن الشمس. لديهم العديد من الأقمار ، وكثير منها يميل إلى العالم الأم. الأقمار الكبيرة هي الأنسب لامتلاك الأقمار الصناعية. أفضل المرشحين هم:
• أثقل ما يمكن ،
• بعيد نسبيًا عن الجسم السماوي الأصلي لتقليل السقوط ،
• قريب بما فيه الكفاية لتمزيقه من المدار ،
• مفصولة بشكل كاف عن الأقمار والحلقات والأقمار الصناعية الأخرى ، مما قد يؤدي إلى اضطرابات في النظام.



ما المرشحون الرئيسيون للأقمار في نظامنا الشمسي القادر على امتلاك أقمار صناعية مستقرة خاصة بهم؟
• كاليستو ، قمر المشتري. الأبعد عن جميع الأقمار الصناعية الرئيسية ، عن بعد على مسافة 1،883،000 كم ، مع نصف قطر كبير يبلغ 2.410 كم. فترة تداول طويلة بما فيه الكفاية من 16.7 يومًا ، وسرعة هروب كبيرة إلى حد ما ، 2.44 كم / ثانية.
• جانيميد قمر المشتري. أكبر قمر في المجموعة الشمسية (قطر 2634 كم). وتبعد مسافة 1.070.000 كم عن المشتري - ربما ليس بعيدًا جدًا ، أي ما يعادل ثلثي المسافة من المشتري إلى أوروبا. أكبر سرعة هاربة بين جميع أقمار النظام الشمسي (2.74 كم / ثانية) ، لكن نظام المشتري المكتظ بالسكان يجعل فرص امتلاك أقمارك الخاصة صغيرة.
• Iapetus ، قمر زحل. صغير ، 734 كم ، ولكنه بعيد عن زحل على مسافة 3.561.000 كم. بعيد تمامًا عن حلقات زحل ويفصله عن بقية الأقمار الكبيرة. ناقص في حجمه الصغير وحجمه - السرعة الهائلة 573 م / ث فقط.
• تيتانيا قمر أورانوس. أكبر أقماره ، يبلغ قطرها 788 كم ، يقع على بعد 436000 كم من أورانوس ، مع فترة تداول 8.7 أيام.
• أوبيرون قمر أورانوس. ثاني أكبر قمر (761 كم) ، والأبعد منه (584000 كم) ، فترة الثورة 13.5 يومًا. لكن أوبرون وتيتان قريبان جدًا من بعضهما البعض للسماح بدمج "القمر بالقمر".
• تريتون قمر نبتون. كائن كبير تم التقاطه من حزام كويبر ، يبلغ قطره 1،355 كم ، على بعد 355،000 كم من نبتون وضخمة. سرعة الهارب - 1.4 كم / ثانية. سيكون أفضل مرشح لي لقمر الكوكب ، الذي يمتلك قمره الطبيعي الخاص به.



لكن ما زلت لا أنتظر مثل هذه الظاهرة. تشكل ظروف ظهور "القمر بجانب القمر" والحفاظ عليه صعوبات كبيرة ، إذا تذكرت عدد الأشياء التي يمكن أن تتداخل مع الجاذبية الموجودة بالقرب من عمالقة الغاز. في حالة قبول الرهانات ، أراهن على Iapetus و Triton ، لأنهما أبعد من غيرهما عن عوالمهما ، ومعزولان عن أجسام ضخمة ، وسرعة الهروب من سطحهما عالية جدًا.

ولكن في حين أن مثل هذه التكوينات غير معروفة لنا. ربما تكون كل هذه الحجج غير صحيحة ، وعلينا أن نبحث عن أشياء عند الحواف البعيدة لحزام كويبر ، أو حتى سحابة أورت ، حيث توجد فرص أكبر لنظامنا الشمسي.



على حد علمنا ، قد توجد هذه الأشياء. هذا ممكن ، لكنه يتطلب شروطًا خاصة. تشير ملاحظاتنا حتى الآن إلى أن مثل هذه الظروف لا تحدث في الأنظمة الشمسية. لكن من المستحيل أن نقول على وجه اليقين: الكون مليء بالمفاجآت. ومع زيادة قدرات البحث لدينا ، ستزداد الاكتشافات. لن أفاجأ إذا اكتشفت المهمة القادمة للمشتري أو عمالقة الغاز الآخرين مثل هذه الظاهرة!

هل من الممكن أن تكون الأقمار موجودة في أقمار ، ولفتحها ما عليك سوى البحث في المكان الصحيح؟

Source: https://habr.com/ru/post/ar398235/