Орбитальный резонанс

Орбитальный резонанс в небесной механике — ситуация, при которой орбитальные периоды двух (или более) небесных тел соотносятся как небольшие натуральные числа. В результате периодическое сближение этих тел между собой происходит только в определённых точках орбит. Возникающие вследствие этого регулярные изменения силы гравитационного взаимодействия этих тел могут стабилизировать их орбиты.

В некоторых случаях резонансные явления вызывают неустойчивость некоторых орбит. Так, щели Кирквуда в поясе астероидов объясняются резонансами с Юпитером; деление Кассини в кольцах Сатурна объясняются резонансом со спутником Сатурна Мимасом.

Примеры

Анимация обращения галилеевых спутников Юпитера

Иллюстрация резонанса Ио-Европа-Ганимед. От центра к периферии: Ио (жёлтый), Европа (серый) и Ганимед (тёмный)

• Плутон и некоторые другие объекты пояса Койпера (так называемые плутино) находятся в орбитальном резонансе 2:3 с Нептуном — два оборота Плутона вокруг Солнца соответствуют по времени трём оборотам Нептуна.
• Сатурн и Юпитер находятся почти в точном резонансе 2:5;
• Троянские астероиды находятся в резонансе 1:1 с Юпитером (расположены в точках Лагранжа L4 и L5);
• Спутники Юпитера Ганимед, Европа и Ио находятся в резонансе 1:2:4;
• Спутники Плутона находятся в резонансе 1:3:4:5:6;
• Предшественник кометы Энке мог иметь орбитальный резонанс 2:7 с Юпитером.

Спин-орбитальный резонанс

Близкое явление — спин-орбитальный резонанс, когда синхронизируются орбитальный период небесного тела и его период вращения вокруг своей оси:

• Меркурий обращается вокруг Солнца в спин-орбитальном резонансе 3:2, то есть за два меркурианских года планета совершает три оборота вокруг своей оси.
• Луна при вращении вокруг Земли обращена всегда одной стороной — спин-орбитальный резонанс 1:1.
• Все Галилеевы спутники также обращены к Юпитеру одной стороной.

Частный случай спин-орбитального резонанса 1:1 называется приливным захватом, так как чаще всего вызывается диссипацией приливной энергии в коре небесного тела.

См. также

• Щели Кирквуда

Литература

• Murray, C. D.; Dermott, S. F. Solar System Dynamics. — Cambridge University Press, 1999. — ISBN 978-0-521-57597-3.
• Lemaître, A. Resonances: Models and Captures // Dynamics of Small Solar System Bodies and Exoplanets (англ.) / Souchay, J.; Dvorak, R.. — Springer, 2010. — Vol. 790. — P. 1—62. — (Lecture Notes in Physics). — ISBN 978-3-642-04457-1. — doi:10.1007/978-3-642-04458-8.

Ссылки

• Впервые найден орбитальный резонанс трёх планет Архивная копия от 2 августа 2010 на Wayback Machine
• Шевченко И. И. Непредсказуемые орбиты Архивная копия от 6 сентября 2016 на Wayback Machine. Природа, 2010. № 4. С. 12-21.
• Malhotra, Renu; Holman, Matthew; Ito, Takashi. Orbital Resonances and Chaos in the Solar System (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2001. — 23 October (vol. 98, no. 22). — P. 12342—12343. — doi:10.1073/pnas.231384098. — PMID 11606772. — PMC 60054.
• Malhotra, Renu. The Origin of Pluto's Orbit: Implications for the Solar System Beyond Neptune (англ.) // The Astronomical Journal : journal. — IOP Publishing, 1995. — Vol. 110. — P. 420. — doi:10.1086/117532. — . — arXiv:astro-ph/9504036.