Предел роша земля луна

Небесная механика. Что такое предел Роша?

Единственный спутник Земли, Луна, находится на расстоянии примерно 384 400 километров от поверхности нашей планеты. И каждый год удаляется от нее на 3,4 сантиметра. Но что бы случилось, если все происходило с точностью до наоборот? Насколько близко могла бы подойти Луна к Земле, при этом все еще оставаться ее спутником? Именно это расстояние, друзья мои, и известно как предел Роша…

Включим воображение

Конечно же, описанный выше сценарий в реальности невозможен. Поскольку нет такого процесса, в ходе которого Луна могла бы начать приближаться к нашей планете. На самом деле она так и будет продолжать постепенно отдаляться от Земли. Этот процесс будет продолжаться примерно 50 миллиардов лет.

Но в древние времена, когда Земля была молодой и горячей планетой, наш единственный спутник был намного ближе к нам.

Земля в молодости вращалась вокруг своей оси намного быстрее, и сутки на ней длились всего 6 часов. А Луна совершала один оборот по орбите всего за 17 земных суток. Но гравитация нашей планеты постепенно замедляла вращения Луны. В свою очередь, гравитация нашего спутника тоже замедляла вращение нашей планеты. И, поскольку угловой момент системы должен сохраняться, Луна начала удаляться от нас, чтобы компенсировать эти замедления.

Это сохранение углового момента очень важно. Потому что оно работает в обоих направлениях. Если взять любой спутник, которому требуется больше суток, чтобы сделать один оборот вокруг своей планеты, эффект будет таким же, как в случае с нашей Луной. Вращение планеты будет замедляться, и спутник будет он нее удаляться, чтобы компенсировать это. Однако, если спутник совершает один оборот быстрее, чем планета вращается вокруг своей оси, происходит обратный эффект. Вращение планеты ускоряется, и спутник перемещается к ней ближе, чтобы компенсировать это.

Эффект гравитации и предел Роша

Точное расстояние, на которое спутник может приблизиться к своей планете, зависит от массы, размера и плотности обоих объектов. Например предел Роша, в случае с Землей и Луной, составляет 9500 километров. Если рассматривать Луну как идеальную твердую сферу. То есть если наш спутник будет находиться на расстоянии 9500 километров (или меньше) от Земли, гравитация нашей планеты преобладает над его собственной. Луна расколется и превратится в кольцо из фрагментов лунной породы, которые продолжат вращаться вокруг Земли, пока не упадут на ее поверхность. Подобное правило касается всех звезд, планет, астероидов и других космических объектов…

Например, если бы стандартная комета подошла к Земле ближе, чем на 18 000 километров, ее непременно разорвало бы на части. Солнце способно сделать то же самое на гораздо большем расстоянии — 1,3 миллиона километров. И это не просто теория. Разрушение спутников их планетами — это то, что реально происходит в Солнечной системе. Самым известным примером, несомненно, является Фобос. Он вращается вокруг Марса быстрее, чем планета вращается вокруг своей оси. И рано или поздно Фобос будет разрушен гравитацией Красной планеты.

Есть и еще один пример. Он не так хорошо известен, как предыдущий. Однако, возможно, он более впечатляющий. Из-за размера задействованных объектов. Это Тритон, крупнейший спутник Нептуна. В далеком будущем, примерно через 3,6 миллиарда лет, он достигнет предела Роша у своей планеты — Нептуна. И после этого возможно два варианта. Первый: Тритон устремится в атмосферу планеты, где и распадется. Второй: он будет разорван на части и превратится в систему колец, очень похожую на кольца Сатурна.

Очень возможно, что они у него так и появились.

Источник

Предел Роша

Полость Роша – это область вокруг крупного космического объекта, обычно звезды или планеты, в которой наиболее ярко выражено действуют гравитационные силы этого объекта. Границей полости Роша служит эквипотенциальная область – поверхность, где электрический потенциал объекта во всех точках имеет одинаковое значение.

Общие сведения

Предел Роша (полость) – физическая область, без которой невозможно представить себе ни один крупный объект в космосе. Обычно в научном сообществе полость Роша тесно связывают с двойными звездами. В двойных системах вокруг каждой звезды-компаньона есть такая область, где силы ее притяжения преобладают над гравитационными силами другого компаньона. Эта область и называется полостью Роша. Названа она так в честь знаменитого французского астронома Эдуарда Альбера Роша.

Гравитационные силы звезды в области Роша преобладают не только над силой притяжения звезды-компаньона в двойной системе, но и над центробежной силой. Границы полости Роша определяет эквипотенциальная поверхность. Эта поверхность содержит внутри себя первую точку Лагранжа .

Первая точка Лагранжа

В первой точке Лагранжа полости Роша обеих звезд-компаньонов в двойной системе соприкасаются друг с другом. Силы притяжения обеих звезд по этой причине в данной точке превращаются в ноль. За счет этого через первую точку Лагранжа вещество одной звезды может перетекать в другую и наоборот.

Перетекание вещества одной звезды в другую и наоборот играет важнейшую роль в эволюционном развитии двойных звезд. Именно таким образом одна звезда-компаньон может наращивать свою массу за счет другой звезды. В астрономии данное явление называется термином «аккреция».

Интересные факты

Первая точка Лагранжа – это отнюдь не единственное место в полости Роша, где гравитационные силы двух небесных тел, заключенных в одну гравитационную систему, сводятся к нулю. В двойной системе существует пять таких точек.

Точки Лагранжа существуют не только между двойными звездами, но и в пределах планет. Астрономы их часто используют для установки в этих точках различных космических аппаратов и спутников. Находясь в этих точках, космические аппараты сохраняют максимальную устойчивость, не притягиваясь крупным космическим объектом, затрачивая минимум топлива.

В профессиональной астрономии термин «Полость Роша» чаще всего относят все-таки к двойным звездным системам. Если же говорить о полости Роша планет и их спутников, то астрономы называют эту полость термином «предел Роша». Переступив черту этого предела и подойдя слишком близко к планете, у спутника существует риск быть разрушенным. Так, например, когда спутник Нептуна Тритон войдет в полость Роша Нептуна, то он будет разорван.

Источник

Небесная механика. Что такое предел Роша?

Единственный спутник Земли, Луна, находится на расстоянии примерно 384 400 километров от поверхности нашей планеты . И каждый год удаляется от нее на 3,4 сантиметра. Но что бы случилось, если все происходило с точностью до наоборот? Насколько близко могла бы подойти Луна к Земле, при этом все еще оставаться ее спутником? Именно это расстояние, друзья мои, и известно как предел Роша.

Включим воображение

Конечно же, описанный выше сценарий в реальности невозможен. Поскольку нет такого процесса, в ходе которого Луна могла бы начать приближаться к нашей планете. На самом деле она так и будет продолжать постепенно отдаляться от Земли. Этот процесс будет продолжаться примерно 50 миллиардов лет.

Но в древние времена, когда Земля была молодой и горячей планетой, наш единственный спутник был намного ближе к нам.

Земля в молодости вращалась вокруг своей оси намного быстрее, и сутки на ней длились всего 6 часов. А Луна совершала один оборот по орбите всего за 17 земных суток. Но гравитация нашей планеты постепенно замедляла вращения Луны. В свою очередь, гравитация нашего спутника тоже замедляла вращение нашей планеты. И, поскольку угловой момент системы должен сохраняться, Луна начала удаляться от нас , чтобы компенсировать эти замедления.

Это сохранение углового момента очень важно. Потому что оно работает в обоих направлениях. Если взять любой спутник, которому требуется больше суток, чтобы сделать один оборот вокруг своей планеты, эффект будет таким же, как в случае с нашей Луной. Вращение планеты будет замедляться, и спутник будет он нее удаляться, чтобы компенсировать это. Однако, если спутник совершает один оборот быстрее, чем планета вращается вокруг своей оси , происходит обратный эффект. Вращение планеты ускоряется, и спутник перемещается к ней ближе, чтобы компенсировать это.

Эффект гравитации и предел Роша

Точное расстояние, на которое спутник может приблизиться к своей планете, зависит от массы, размера и плотности обоих объектов. Например предел Роша, в случае с Землей и Луной, составляет 9500 километров. Если рассматривать Луну как идеальную твердую сферу. То есть если наш спутник будет находиться на расстоянии 9500 километров (или меньше) от Земли, гравитация нашей планеты преобладает над его собственной. Луна расколется и превратится в кольцо из фрагментов лунной породы, которые продолжат вращаться вокруг Земли, пока не упадут на ее поверхность. Подобное правило касается всех звезд, планет, астероидов и других космических объектов.

Например, если бы стандартная комета подошла к Земле ближе, чем на 18 000 километров, ее непременно разорвало бы на части. Солнце способно сделать то же самое на гораздо большем расстоянии — 1,3 миллиона километров. И это не просто теория. Разрушение спутников их планетами — это то, что реально происходит в Солнечной системе. Самым известным примером, несомненно, является Фобос . Он вращается вокруг Марса быстрее, чем планета вращается вокруг своей оси. И рано или поздно Фобос будет разрушен гравитацией Красной планеты.

Есть и еще один пример. Он не так хорошо известен, как предыдущий. Однако, возможно, он более впечатляющий. Из-за размера задействованных объектов. Это Тритон, крупнейший спутник Нептуна. В далеком будущем, примерно через 3,6 миллиарда лет, он достигнет предела Роша у своей планеты — Нептуна. И после этого возможно два варианта. Первый: Тритон устремится в атмосферу планеты, где и распадется. Второй: он будет разорван на части и превратится в систему колец, очень похожую на кольца Сатурна.

Очень возможно, что они у него так и появились.

Друзья! Если вам понравилась эта статья, обязательно оставьте комментарий вот по этой ссылке . Это можно сделать с использованием Вашей учетной записи Яндекс, Вконтакте, Фейсбук.

Ставьте лайк и обязательно поделитесь ей в социальных сетях!

А еще Вам могут понравиться эти статьи:

Источник

Предел Роша — Roche limit

В небесной механике , то предел Роша , также называемый радиусом Роша , этом расстояние от небесного тела , в течение которого второе небесное тело, скреплено только своя собственной силой тяжести , будет распадаться из — за первое тело приливных сил превышают Гравитационно второе тело самовлечение. Внутри предела Роша вращающийся по орбите материал рассеивается и образует кольца , тогда как за пределами предела материал имеет тенденцию к слиянию . Радиус Роша зависит от радиуса первого тела и от соотношения плотностей тел.

Термин назван в честь Эдуара Роша ( французский: [ʁɔʃ] , английский: / r ɒ ʃ / ROSH ), который был французским астрономом, который первым вычислил этот теоретический предел в 1848 году.

СОДЕРЖАНИЕ

Объяснение

Предел Роша обычно применяется к распаду спутника из-за приливных сил, вызванных его основным телом, вокруг которого он вращается . Части спутника, расположенные ближе к первичной обмотке, сильнее притягиваются гравитацией от первичной обмотки, чем части, расположенные дальше; это несоответствие эффективно отделяет ближнюю и дальнюю части спутника друг от друга, и если несоответствие (в сочетании с любыми центробежными эффектами из-за вращения объекта) превышает силу тяжести, удерживающую спутник вместе, оно может тянуть спутник отдельно. Некоторые настоящие спутники, как естественные, так и искусственные , могут вращаться в пределах своих границ Роша, потому что они удерживаются вместе силами, отличными от гравитации. Объекты, лежащие на поверхности такого спутника, будут подниматься приливными силами. Более слабый спутник, такой как комета , может быть разбит, когда он пройдет в пределах своего предела Роша.

Поскольку в пределах предела Роша приливные силы подавляют гравитационные силы, которые в противном случае могли бы удерживать спутник вместе, ни один спутник не может гравитационно объединиться из более мелких частиц в этом пределе. Действительно, почти все известные планетные кольца находятся в пределах своего предела Роша. (Известные исключения Сатурн Е-кольцо и Фиби кольцо . Эти два кольца могли бы быть остатками от прото-планетарной планеты аккреционного диска , который не сконцентрирован в moonlets, или , наоборот , которые образуются , когда луна прошла в пределах своего предела Roche и распалась. )

Предел Роша — не единственный фактор, который заставляет кометы распадаться. Расщепление под воздействием теплового напряжения , внутреннего давления газа и вращательное расщепление — это другие способы расщепления кометы под действием напряжения.

Избранные примеры

В таблице ниже показаны средняя плотность и экваториальный радиус для выбранных объектов Солнечной системы .

Уравнения для пределов Роша связывают минимальный устойчивый радиус орбиты с отношением плотностей двух объектов и радиуса основного тела. Следовательно, используя приведенные выше данные, можно рассчитать пределы Роша для этих объектов. Это было проделано дважды для каждого из них, принимая во внимание крайности случаев жесткого и жидкого тела. Средняя плотность комет принята около 500 кг / м 3 .

В таблице ниже приведены пределы Роша, выраженные в километрах и первичных радиусах. Средний радиус орбиты можно сравнить с пределами Roche. Для удобства в таблице указан средний радиус орбиты для каждой, за исключением комет, орбиты которых чрезвычайно изменчивы и эксцентричны.

Эти тела выходят далеко за пределы Роша по разным причинам, от 21 для Луны (выше предела Роша с жидким телом) как части системы Земля-Луна, до сотен для Земли и Юпитера.

В приведенной ниже таблице даны значения ближайшего сближения каждого спутника на его орбите, разделенные на его собственный предел Роша. Опять же, даны расчеты как твердых, так и жидких тел. Обратите внимание, что Пан , Корделия и Наяд , в частности, могут быть довольно близки к своим фактическим точкам разрыва.

На практике плотность большинства внутренних спутников планет-гигантов неизвестна. В этих случаях, показанных курсивом , предполагаются вероятные значения, но их фактический предел Роша может отличаться от указанного значения.

Источник