Tanyakan Ethan No. 97: Bisakah bulan memiliki bulan?

Kumpulkan tersebar. Dikumpulkan menghilang.
- Heraclitus

Ketika berpikir tentang tata surya, Anda membayangkan planet dan benda lain yang mengorbit bintang pusat, dengan bulan (dan satelit lainnya) yang mengorbit dunia berbatu atau es yang sangat besar ini. Tapi bisakah ada level tambahan? Bisakah satelit berputar di sekitar bulan, dan jika demikian, di mana mereka? Minggu ini, satu kilobug mendapat jawaban untuk sebuah pertanyaan, bertanya:

Di tata surya, sejauh yang saya tahu, tidak ada "bulan di bulan," sesuatu seperti asteroid yang mengorbit bulan di planet ini. Apakah ada alasan untuk ini (misalnya, ketidakstabilan orbital)? Atau jarang?

Mari kita pikirkan tentang massa terpisah yang berputar di ruang angkasa. Semuanya sederhana di sini. Ada medan gravitasi dari objek ini yang dihasilkan oleh massanya. Dia memutar ruang di sekitarnya, dan membuat segala sesuatu yang ada di dekatnya menariknya. Jika tidak ada apa pun selain gravitasi, seseorang dapat menempatkan benda apa pun di orbit elips atau lingkaran yang stabil, di mana benda itu akan berputar selamanya.

Tetapi ada faktor-faktor lain, termasuk:
• Adanya atmosfer objek, tersebar "halo" partikel.
• Stasioneritas opsional dari objek, kemungkinan adanya rotasi, mungkin cepat.
• Isolasi objek secara opsional.



Atmosfer mempengaruhi dalam kasus yang paling ekstrim. Biasanya, sebuah objek yang mengorbit dunia padat besar tanpa atmosfer hanya perlu menghindari permukaan objek, dan rotasi seperti itu dapat bertahan selamanya.

Tetapi jika Anda menambahkan atmosfer, meskipun sangat jarang, benda apa pun di orbit akan berinteraksi dengan atom dan partikel yang mengelilingi massa pusat. Terlepas dari kenyataan bahwa tampaknya bagi kita bahwa atmosfer kita memiliki "tepi" dan ruang dimulai pada ketinggian tertentu, pada kenyataannya, atmosfer semakin langka di ketinggian yang semakin besar. Atmosfer Bumi memanjang ratusan kilometer. Bahkan ISS suatu hari akan menurun dan terbakar jika tidak mendorongnya.



Pada skala waktu tata surya, diukur dalam milyaran tahun, benda yang bergerak di orbit harus cukup jauh dari massa di mana mereka berubah menjadi "aman".



Objek bisa berputar. Ini terjadi dengan massa besar, dan massa kecil berputar di sekitar massa besar. Ada keadaan "stabil" di mana kedua massa terhubung secara tidal satu sama lain (kedua badan diputar satu sama lain oleh satu sisi), tetapi momen puntir akan muncul dalam konfigurasi lainnya. Momen-momen ini dapat mengarah pada fakta bahwa benda-benda akan saling jatuh secara spiral, atau terbang terpisah. Dengan kata lain, sebagian besar satelit tidak memulai kehidupan dalam konfigurasi yang sempurna.

Tetapi untuk deskripsi lengkap dari situasi "bulan demi bulan", satu lagi, faktor paling kompleks, harus diperhitungkan.



Objek tidak terisolasi, dan ini sangat penting. Sangat sederhana untuk membuat objek berputar di sekitar satu tubuh besar - seperti bulan di sekitar planet ini, asteroid kecil di sekitar yang besar, Charon di sekitar Pluto - yaitu, membuat objek berputar di sekitar yang lain, yang, pada gilirannya, berputar sekitar lebih masif. Biasanya kita tidak memperhitungkan faktor ini. Tapi pikirkan dengan contoh planet terdalam kita, Merkurius.



Merkuri berputar relatif cepat di sekitar Matahari, sehingga gaya gravitasi dan pasang-surut yang bekerja di atasnya sangat bagus. Jika ada hal lain yang berputar di sekitar Merkurius, banyak faktor tambahan harus diperhitungkan:
1. Angin matahari (aliran partikel) akan bertemu dengan Merkurius dan satelitnya, mengubah orbitnya.
2. Panas dari matahari dapat menyebabkan perluasan atmosfer Merkurius. Dan meskipun tidak ada udara di atasnya, partikel permukaan memanas dan terlempar ke ruang angkasa, menciptakan atmosfer yang tidak berarti tetapi tidak dapat diabaikan.
3. Ada massa ketiga, yang berjuang tidak hanya untuk mengikat Merkurius dan satelitnya, tetapi juga Merkurius dan Matahari.

Ini berarti ada dua opsi untuk satelit Merkurius.



Jika satelit terlalu dekat dengan Merkurius, yaitu:
• satelit tidak berputar cukup cepat,
• Merkurius tidak berputar cukup cepat untuk dihubungkan ke Matahari oleh kekuatan pasang surut,
• satelit melambat oleh angin matahari,
• satelit mengerem atmosfer Mercury,

cepat atau lambat akan jatuh pada Merkurius .



Di sisi lain, sebuah benda akan berisiko terlempar keluar dari orbit di sekitar Merkurius jika terlalu jauh, atau:
• objek akan berputar terlalu cepat,
• Merkurius akan berputar terlalu cepat,
• Angin matahari akan memberikan objek kecepatan ekstra,
• gravitasi benda lain planet akan memengaruhi objek,
• pemanasan dari Matahari menambahkan sejumlah kecil energi kinetik ke satelit kecil.



Mengingat semua hal di atas, kita ingat bahwa ada planet dengan bulan! Dan meskipun sistem tiga tubuh tidak akan stabil, kecuali jika Anda membawanya ke konfigurasi yang disebutkan, di bawah kondisi yang tepat, stabilitas dapat dicapai pada interval miliaran tahun - dan hanya itu yang kami butuhkan. Ada beberapa kondisi yang memudahkan tugas kita:
1. Lepaskan planet / asteroid, yang merupakan benda masif utama, menjauh dari Matahari, sehingga angin matahari, suar, dan gaya pasang surut kecil.
2. Untuk mendekatkan satelit dari benda langit kita ke benda itu sehingga secara gravitasi sangat melekat padanya dan tidak tertarik oleh interaksi gravitasi atau mekanis eksternal.
3. Pada saat yang sama, satelit harus dijaga cukup jauh dari badan utama sehingga gaya pasang surut, gaya gesek, dan pengaruh lainnya tidak menyebabkan benturan timbal balik.



Anda mungkin menduga bahwa untuk bulan ada "pengaturan yang benar" - jarak beberapa kali lebih besar dari jari-jari planet ini, tetapi tidak terlalu kuat sehingga periode revolusi panjang. Periode revolusi di sekitar planet ini harus jauh lebih pendek daripada periode revolusi planet di sekitar bintang.

Mengingat semua ini, mengapa kita tidak melihat satelit di bulan-bulan di tata surya kita? Asteroid Trojan dengan satelit pribadi mereka



mengklaim peran ini terbaik , tetapi karena mereka bukan bulan Jupiter, ini agak berbeda. Lalu apa? Jika lebih sederhana, kemungkinan besar kita tidak akan melihat ini, tetapi ada harapan. Raksasa gas cukup stabil dan jauh dari matahari. Mereka memiliki banyak bulan, banyak yang pasang surut ke dunia induk. Bulan besar paling cocok untuk memiliki satelit. Kandidat terbaik adalah: • seberat mungkin, • relatif jauh dari badan langit induk untuk meminimalkan jatuh, • cukup dekat untuk dicabut dari orbit,





• cukup terpisah dari bulan, cincin dan satelit lainnya, yang dapat membawa gangguan pada sistem.



Apa kandidat utama untuk bulan di tata surya kita, yang mampu memiliki satelit stabil sendiri?
• Callisto, bulan Yupiter. Yang terjauh dari semua satelit utama, jauh di 1.883.000 km, dan dengan radius besar 2.410 km. Periode sirkulasi yang cukup panjang yaitu 16,7 hari, dan kecepatan lari yang cukup besar, 2,44 km / s.
• Ganymede, bulan Yupiter. Bulan terbesar di tata surya (radius 2 634 km). Jaraknya 1.070.000 km dari Jupiter - mungkin tidak terlalu jauh, yaitu dua pertiga jarak dari Jupiter ke Eropa. Kecepatan pelarian terbesar di antara semua bulan di Tata Surya (2,74 km / dtk), tetapi sistem Jupiter yang terlalu padat membuat kemungkinan memiliki bulan Anda sendiri menjadi kecil.
• Iapetus, bulan Saturnus. Kecil, 734 km, tetapi jauh dari Saturnus pada 3.561.000 km. Cukup jauh dari cincin Saturnus dan terpisah dari bulan-bulan besar lainnya. Minus dalam massa kecil dan ukurannya - kecepatan lari hanya 573 m / s.
• Titania, bulan Uranus. Bulan-bulan terbesarnya, radius 788 km, terletak 436.000 km dari Uranus, dengan periode sirkulasi 8,7 hari.
• Oberon, bulan Uranus. Bulan terbesar kedua (761 km), yang paling jauh (584.000 km), periode revolusi 13,5 hari. Tapi Oberon dan Titan terlalu dekat satu sama lain untuk memungkinkan kombinasi "bulan demi bulan".
• Triton, bulan Neptunus. Sebuah objek besar yang ditangkap dari sabuk Kuiper, radius 1.355 km, berjarak 355.000 km dari Neptunus dan masif. Kecepatan lari - 1,4 km / s. Dia akan menjadi kandidat terbaik saya untuk bulan di planet ini, yang memiliki satelit alami sendiri.



Tetapi saya masih tidak akan menunggu fenomena seperti itu. Kondisi untuk munculnya dan pelestarian "bulan demi bulan" menghadirkan kesulitan yang signifikan, jika Anda ingat berapa banyak objek yang dapat mengganggu gravitasi yang ada di dekat raksasa gas. Dalam hal menerima taruhan, saya akan bertaruh pada Iapetus dan Triton, karena mereka lebih jauh dari yang lain dari dunia mereka, terisolasi dari tubuh besar, dan kecepatan melarikan diri dari permukaan mereka cukup tinggi.

Tetapi sementara konfigurasi seperti itu tidak kita ketahui. Mungkin semua argumen ini salah, dan kita harus mencari objek di ujung jauh dari sabuk Kuiper, atau bahkan awan Oort, di mana ada peluang terbesar untuk tata surya kita.



Sejauh yang kita tahu, benda-benda ini mungkin ada. Itu mungkin, tetapi membutuhkan kondisi khusus. Pengamatan kami sejauh ini menunjukkan bahwa kondisi seperti itu tidak terjadi di tata surya. Tetapi tidak mungkin untuk mengatakan dengan pasti: Semesta penuh kejutan. Dan dengan meningkatnya kemampuan pencarian kami, temuan kami akan meningkat. Saya tidak akan terlalu terkejut jika misi berikutnya ke Jupiter atau raksasa gas lainnya menemukan fenomena seperti itu!

Mungkinkah bulan ada di bulan, dan untuk membukanya Anda hanya perlu mencari di tempat yang tepat?

Source: https://habr.com/ru/post/id398235/