卫星为何不会相撞 海王星的这对小伙伴作了示范
跟着世界勘探技能日益开展,人们在行星周围发现的卫星越来越多。  到2019年10月7日,人们发现土星伴有82颗卫星,成为太阳系中卫星最多的行星,反超之前稳坐榜首宝座、具有79颗卫星的木星。八大行星中,间隔地球非常悠远的海王星也被发现有十余颗卫星。如此多的卫星“同事一主”,它们会擦出怎样的火花?卫星在运转过程中不会相撞吗?  事实上,大多数情况下,它们尽量不“争宠”,风平浪静。近期,美国国家航空航天局(NASA)就发现,海王星的两颗卫星轨迹就上演着一场“逃避之舞”。  共振:让天体之间存有牵绊  海卫三(Naiad)与海卫四(Thalassa)的轨迹半径相差仅1850公里,假设二者轨迹处于同一平面,理论上这两颗卫星在某一时间将以如此近的间隔“擦身而过”。但实际上并非如此。  NASA喷气推动实验室太阳系动力学专家玛丽娜·布罗佐维奇领衔的研讨团队发现,海卫三和海卫四的最短间隔约为3540公里,挨近轨迹间隔的2倍。假如以海卫四的轨迹平面为参阅平面,海卫三的轨迹是歪斜的,并且歪斜得“适可而止”。幻想一下,当海卫四正在自己的轨迹上优哉游哉地转着,海卫三却逐步迫临,但在快要挨近海卫四时,又逐步跳到参阅平面的上方,拉开了与海卫四的间隔。这样“故意坚持间隔”的相遇每隔一段时间就会重复一次。研讨人员称之为“逃避之舞”。  研讨人员以为,即便以太阳系外围的规范来衡量,海王星这两颗卫星的轨迹构型之独特也是史无前例的。  “咱们把这种重复形式称为共振。行星、卫星和小行星能够跳出许多不同类型的共振‘舞蹈’,但这一种咱们从未见过。”玛丽娜·布罗佐维奇说。  共振,是指一物理体系在特定频率下,比其他频率以更大的振幅做振荡的景象。就像一根绳子吊着一个铁球在同一平面内摇摆,假如总是在铁球到达最高点时用手施加一个正向的力,球摇摆的起伏就会越来越大。那么,摇摆的球和施加力的手就组成了一个处于共振状况的物理体系。  “人们很早就发现,这种共振构型在太阳系中也普遍存在。”我国南京大学地理与空间科学学院教授周礼勇在承受科技日报记者采访时表明,共振能够相互影响天体的轨迹参数,就像一种无形的绳子相同把2个天体或多个共振天体严密地联系起来,乃至能够“确定”轨迹。  要知道,太阳系中存在无数个天体,每一个天体都意味着一份万有引力。特别当咱们的研讨对象是“块头”不大的卫星时,外界稍有扰动力,或许都会对卫星的轨迹发生影响。这种情况下,或许连卫星自己都不能精确地猜测,下一刻它会出现在哪个当地,是否会逃出行星的掌控。可是,假如卫星和周围的“小伙伴”们发生共振,那么卫星轨迹就能够逐步固定下来,轨迹构型也一般会以某一特定的方法隔一段时间重复一次。共振卫星交会时,也会趋向于坚持更远的间隔,以减小引力的影响,坚持轨迹安稳,就像此次发现的海王星两颗卫星轨迹构型相同。  周礼勇表明,虽然卫星的轨迹往往是不同轨迹半径的圆或椭圆,一般不存在相撞的危险,但共振机制无疑为防止相撞又供给了一种额定的维护机制。  倾角:为稀有之舞供给渠道  “此次发现的共振类型归于倾角型平运动共振。”周礼勇说。  “太阳系天体之间的共振有许多类型,包含平运动共振、长时间共振、轨迹自旋共振等。依照参加天体的个数还能够分类成两体共振、三体共振等。”周礼勇告知科技日报记者,其间最常见、人们研讨最多的是两体共振中的平运动共振。  当行星、卫星之间的轨迹频率或周期持平,或存在简略整数比联系时,咱们就以为这些天体之间存在平运动共振现象。平运动共振又可细分为偏心率型共振和倾角型共振。前者的共振天体轨迹平面往往处于同一平面或两个轨迹面夹角不大,如海王星和冥王星之间的3∶2共振、土卫六和土卫七之间的4∶3共振、土卫一和土卫三之间的2∶1共振;后者共振天体处于不同平面,如此次发现的海卫三和海卫四之间的73∶69共振。  “不只倾角型共振在太阳系中非常稀有,如此大的整数比也非同小可。”在周礼勇看来,与以往人们发现的共振模型比较,这次两颗卫星的频率之比更挨近于1。理论上来讲,大整数比的共振天体轨迹不甚安稳,由于天体落入相邻份额共振构型的几率在大大添加。以海卫三和海卫四构成的共振构型为例,稍有扰动,就或许让这两颗卫星的共振变为74∶69或73∶70等挨近于1的数值,但假如想让海王星和冥王星之间由3∶2共振转变为2∶1或3∶1等其他共振,也很难完成。  因而,海卫三、海卫四这两颗卫星靠得如此之近,且安稳运动,“很独特,就像是被人特意放进去的相同。”周礼勇说。

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