👨🏾‍🎓 🐒 🤸🏽 Fragen Sie Ethan Nr. 97: Können Monde Monde haben? 🖍️ 💇🏿 🤰🏾

Verstreute Versammlungen. Gesammelt verschwindet.
- Heraklit

Wenn Sie an das Sonnensystem denken, stellen Sie sich Planeten und andere Objekte vor, die einen Zentralstern umkreisen, wobei Monde (und andere Satelliten) diese riesigen felsigen oder eisigen Welten umkreisen. Aber kann es zusätzliche Level geben? Können sich Satelliten um Monde drehen und wenn ja, wo sind sie? Diese Woche wird die Antwort von Kilobug beantwortet und gefragt:

Im Sonnensystem gibt es meines Wissens keinen „Mond für Mond“, so etwas wie einen Asteroiden, der den Mond des Planeten umkreist. Gibt es einen Grund dafür (zum Beispiel Orbitalinstabilität)? Oder ist das nur selten der Fall?

Denken wir an eine separate Masse, die sich im Raum dreht. Hier ist alles einfach. Es gibt ein Gravitationsfeld dieses Objekts, das durch seine Masse erzeugt wird. Er dreht den Raum um sich herum und lässt sich von allem, was in der Nähe ist, anziehen. Wenn es außer der Schwerkraft nichts gäbe, könnte man jedes Objekt in eine stabile elliptische oder kreisförmige Umlaufbahn bringen, in der es sich für immer drehen würde.

Es gibt jedoch noch andere Faktoren, darunter:
• Das Vorhandensein einer Objektatmosphäre, ein verstreuter "Lichthof" von Partikeln.
• Die optionale Stationarität des Objekts, das mögliche Vorhandensein einer Rotation, möglicherweise schnell.
• Optionale Isolierung des Objekts.

Die Atmosphäre beeinflusst in den extremsten Fällen. Normalerweise muss ein Objekt, das eine massive feste Welt ohne Atmosphäre umkreist, nur die Oberfläche des Objekts meiden, und eine solche Drehung kann für immer andauern.

Wenn Sie jedoch die Atmosphäre hinzufügen, die sehr dünn ist, interagieren alle Körper in der Umlaufbahn mit den Atomen und Partikeln, die die Zentralmasse umgeben. Trotz der Tatsache, dass es uns so scheint, als ob unsere Atmosphäre einen „Rand“ hat und der Raum in einer bestimmten Höhe beginnt, wird die Atmosphäre in immer größeren Höhen immer seltener. Die Erdatmosphäre erstreckt sich über Hunderte von Kilometern. Sogar die ISS wird eines Tages sinken und brennen, wenn sie nicht geschoben wird.

Auf den Zeitskalen des Sonnensystems, gemessen in Milliarden von Jahren, müssen Körper, die sich in der Umlaufbahn bewegen, weit genug von der Masse entfernt sein, um die sie sich drehen, um „sicher“ zu sein.

Das Objekt kann sich drehen. Dies geschieht mit großen Massen und kleinen Massen, die sich um große drehen. Es gibt einen „stabilen“ Zustand, in dem beide Massen tidal miteinander verbunden sind (beide Körper sind von einer Seite zueinander gedreht), aber Torsionsmomente treten in jeder anderen Konfiguration auf. Diese Momente können dazu führen, dass Objekte spiralförmig aufeinander fallen oder auseinander fliegen. Mit anderen Worten, die meisten Satelliten starten nicht in einer perfekten Konfiguration.

Für eine vollständige Beschreibung der Situation „Mond für Mond“ muss jedoch noch einer, der komplexeste Faktor, berücksichtigt werden.

Objekte sind nicht isoliert, und das ist sehr wichtig. Es ist sehr einfach, das Objekt um einen massiven Körper drehen zu lassen - wie den Mond um den Planeten, einen kleinen Asteroiden um einen großen, Charon um Pluto - das heißt, das Objekt um einen anderen drehen zu lassen, der sich wiederum noch dreht massiver. Normalerweise berücksichtigen wir diesen Faktor nicht. Aber denken Sie am Beispiel unseres innersten Planeten Merkur darüber nach.

Quecksilber dreht sich relativ schnell um die Sonne, daher sind die auf sie einwirkenden Gravitations- und Gezeitenkräfte groß. Wenn sich irgendetwas anderes um Merkur drehen würde, müssten viele zusätzliche Faktoren berücksichtigt werden:
1. Der Sonnenwind (Teilchenstrom) würde auf Merkur und seinen Satelliten treffen und ihre Umlaufbahnen ändern.
2. Sonnenwärme kann zu einer Ausdehnung der Quecksilberatmosphäre führen. Und obwohl keine Luft darauf ist, erwärmen sich Oberflächenpartikel und werden in den Weltraum geworfen, wodurch eine unbedeutende, aber nicht zu vernachlässigende Atmosphäre entsteht.
3. Es gibt eine dritte Masse, die nicht nur Merkur und seinen Satelliten, sondern auch Merkur und die Sonne binden will.

Dies bedeutet, dass es zwei Optionen für den Satelliten von Merkur gibt.

Wenn sich der Satellit zu nahe an Merkur befindet, nämlich:
• der Satellit dreht sich nicht schnell genug,
• Quecksilber dreht sich nicht schnell genug, um durch Gezeitenkräfte mit der Sonne verbunden zu werden,
• der Satellit verlangsamt sich durch den Sonnenwind,
• der Satellit bremst die Atmosphäre von Merkur ab,

fällt früher oder später auf Merkur .

Andererseits könnte ein Objekt aus der Umlaufbahn um Merkur geworfen werden, wenn es zu weit entfernt ist, oder:
• das Objekt würde sich zu schnell drehen,
• Quecksilber würde sich zu schnell drehen,
• der Sonnenwind würde dem Objekt zusätzliche Geschwindigkeit verleihen,
• die Schwerkraft anderer Planeten würden das Objekt beeinflussen.
• Die Erwärmung durch die Sonne fügte einem kleinen Satelliten eine kleine Menge kinetischer Energie hinzu.

Angesichts all dessen erinnern wir uns, dass es Planeten mit Monden gibt! Und obwohl das Dreikörpersystem nicht stabil ist, wenn Sie es nicht in die erwähnte Konfiguration bringen, kann unter den richtigen Bedingungen Stabilität in Intervallen von Milliarden von Jahren erreicht werden - und das ist alles, was wir brauchen. Es gibt Bedingungen, die unsere Aufgabe erleichtern:
1. Entfernen Sie den Planeten / Asteroiden, der der massive Hauptkörper ist, von der Sonne, so dass der Sonnenwind, die Fackeln und die Gezeitenkräfte gering sind.
2. Den Satelliten unseres Himmelskörpers näher an den Körper bringen, so dass er gravitativ stark an ihn gebunden ist und nicht durch äußere Gravitations- oder mechanische Wechselwirkungen gezogen wird.
3. Gleichzeitig muss der Satellit weit genug vom Hauptkörper entfernt sein, damit Gezeitenkräfte, Reibungskräfte und andere Einflüsse nicht zu einer gegenseitigen Kollision führen.

Sie haben vielleicht vermutet, dass es für den Mond eine „richtige Anordnung“ gibt - eine Entfernung, die um ein Vielfaches größer ist als der Radius des Planeten, aber nicht so stark, dass die Umlaufzeit lang ist. Die Umlaufzeit um den Planeten sollte viel kürzer sein als die Umlaufzeit des Planeten um den Stern.

Warum sehen wir angesichts all dessen keine Satelliten an den Monden in unserem Sonnensystem? Trojanische Asteroiden mit ihren persönlichen Satelliten

beanspruchen diese Rolle am besten , aber da sie keine Jupitermonde sind, ist dies etwas anders. Was dann? Wenn es einfacher ist, werden wir das höchstwahrscheinlich nicht sehen, aber es gibt Hoffnung. Gasriesen sind ziemlich stabil und weit weg von der Sonne. Sie haben viele Monde, von denen viele für die Elternwelt von Bedeutung sind. Große Monde sind am besten geeignet, um Satelliten zu besitzen. Die besten Kandidaten sind: • so schwer wie möglich, • relativ weit vom himmlischen Körper des Elternteils entfernt, um den Sturz zu minimieren, • nah genug, um aus dem Orbit gerissen zu werden,

• ausreichend von anderen Monden, Ringen und Satelliten getrennt sein, was zu Störungen des Systems führen kann.

Was sind die Hauptkandidaten für Monde in unserem Sonnensystem, die in der Lage sind, ihre eigenen stabilen Satelliten zu haben?
• Callisto, Mond des Jupiter. Der am weitesten entfernte Hauptsatellit mit einer Entfernung von 1.883.000 km und einem großen Radius von 2.410 km. Eine ausreichend lange Umlaufzeit von 16,7 Tagen und eine ziemlich hohe Ausreißgeschwindigkeit von 2,44 km / s.
• Ganymed, Mond des Jupiter. Der größte Mond im Sonnensystem (Radius 2 634 km). Es ist 1.070.000 km vom Jupiter entfernt - vielleicht nicht zu weit, das sind zwei Drittel der Entfernung vom Jupiter nach Europa. Die größte außer Kontrolle geratene Geschwindigkeit unter allen Monden des Sonnensystems (2,74 km / s), aber das übervölkerte Jupiter-System macht die Chancen, eigene Monde zu besitzen, gering.
• Iapetus, Mond des Saturn. Klein, 734 km, aber mit 3.561.000 km vom Saturn entfernt. Ganz weit weg von den Ringen des Saturn und getrennt vom Rest der großen Monde. Minus in seiner geringen Masse und Größe - die außer Kontrolle geratene Geschwindigkeit beträgt nur 573 m / s.
• Titania, der Mond des Uranus. Der größte seiner Monde, ein Radius von 788 km, liegt 436.000 km von Uranus entfernt und hat eine Auflagenzeit von 8,7 Tagen.
• Oberon, der Mond des Uranus. Der zweitgrößte Mond (761 km), der am weitesten entfernte (584 000 km), die Umlaufzeit 13,5 Tage. Aber Oberon und Titan sind zu nahe beieinander, um die Kombination von „Mond für Mond“ zuzulassen.
• Triton, Mond von Neptun. Ein großes Objekt aus dem Kuipergürtel, einem Radius von 1.355 km, ist 355.000 km von Neptun entfernt und massiv. Ausreißergeschwindigkeit - 1,4 km / s. Er wäre mein bester Kandidat für den Mond des Planeten, der seinen eigenen natürlichen Satelliten hat.

Aber ich würde immer noch nicht auf ein solches Phänomen warten. Die Bedingungen für die Entstehung und Erhaltung des „Mond für Mond“ stellen erhebliche Schwierigkeiten dar, wenn Sie sich daran erinnern, wie viele Objekte, die die Gravitation stören können, in der Nähe von Gasriesen existieren. Wenn ich Wetten annehme, würde ich auf Iapetus und Triton wetten, da sie weiter als andere von ihren Welten entfernt sind, von massiven Körpern isoliert sind und die Fluchtgeschwindigkeit von ihrer Oberfläche ziemlich hoch ist.

Aber während solche Konfigurationen uns unbekannt sind. Vielleicht sind all diese Argumente falsch, und wir sollten nach Objekten am äußersten Rand des Kuipergürtels oder sogar der Oort-Wolke suchen, wo die größten Chancen für unser Sonnensystem bestehen.

Soweit wir wissen, können diese Objekte existieren. Es ist möglich, erfordert aber besondere Bedingungen. Unsere bisherigen Beobachtungen legen nahe, dass solche Bedingungen in den Sonnensystemen nicht auftreten. Aber es ist unmöglich, sicher zu sagen: Das Universum ist voller Überraschungen. Und mit der Erhöhung unserer Suchfunktionen werden unsere Fundstücke zunehmen. Ich wäre nicht sehr überrascht, wenn die nächste Mission zu Jupiter oder anderen Gasriesen ein solches Phänomen entdecken würde!

Ist es möglich, dass Monde in Monden existieren und um sie zu öffnen, müssen Sie nur an der richtigen Stelle suchen?

Fragen Sie Ethan Nr. 97: Können Monde Monde haben?

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