با سلام
یه سوالی داشتم. ممنون میشم اگه دوستانی که توی این زمینه تخصص دارند منو راهنمایی کنند.
میخواستم ببینم که نیروی کشندی (جذر و مد) چه ارتباطی با ایجاد حلقه اطراف سیارات داره؟
حلقه سیارات
- rohamavation
نام: roham hesami radرهام حسامی راد
محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2
عضویت : سهشنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴
پست: 3288-
سپاس: 5494
- جنسیت:
تماس:
Re: حلقه سیارات
در فاصله معینی از یک سیاره، به نام «محدوده روش»، نیروهای جزر و مدی مانع از تجمع زباله ها در اجسام بزرگتر می شوند. بنابراین حلقههای سیارهای از میلیونها ذره سنگ و یخ کوچک جداگانه تشکیل شدهاند که هر کدام مدار خود را در اطراف سیاره میزبان حفظ میکنند.اعتقاد بر این است که یک سیاره زمانی تشکیل میشود که جاذبه گرانشی متقابل زبالههایی که به دور یک ستاره میچرخند در یک جرم رو به رشد جمع میشوند. برخی از مواد به هم پیوسته که به دور یک پیش سیاره می چرخند می توانند همین کار را انجام دهند و ماهواره های سیاره یا قمرها را تشکیل دهند. (با این حال، برخی از ماهوارههای کوچکتر تصور میشود که بهتازگی سیارکهایی «تسخیر شده» و از قبل تشکیل شدهاند.)
ا این حال، اگر زبالههایی که به دور یک سیاره میچرخند خیلی نزدیک بچرخند، مشکلی وجود دارد. از آنجایی که نیروی گرانش با فاصله تغییر می کند، شتاب های مختلف بین دو نقطه در فواصل مختلف از یک جسم عظیم، نیروی جزر و مدی ایجاد می کند که اثر کششی بر اجسام مجاور دارد. این نیروی خورشید و ماه، برای مثال، جزر و مد در دو طرف زمین ایجاد می کند. هنگامی که نیروی جزر و مد به اندازه کافی بزرگ باشد، بر نیروهای گرانشی غلبه می کند که سعی می کنند ذرات منفرد را به هم نزدیک کنند. در فاصله معینی از یک سیاره، به نام «محدوده روش»، نیروهای جزر و مدی مانع از تجمع زباله ها در اجسام بزرگتر می شوند.
بنابراین حلقههای سیارهای از میلیونها ذره سنگ و یخ کوچک جداگانه تشکیل شدهاند که هر کدام مدار خود را به دور سیاره میزبان حفظ میکنند. از دور، این ذرات کوچک در حال چرخش فقط یک حلقه پیوسته و جامد به نظر می رسند.
نیروهای جزر و مدی تأثیر کلی در کشیدن یک ماهواره به سمت سیاره میزبانش دارند، اما این بدان معنا نیست که سقوط خواهد کرد. هنگامی که یک ماهواره و یک حلقه هر دو به دور یک سیاره می چرخند، می توانند حرکت زاویه ای را از طریق گشتاورهای لیندبلاد مبادله کنند. گشتاورهای لیندبلاد امواج چگالی در حلقهها هستند که در اثر تشدید در مدارها ایجاد میشوند - آنها نیروهای جزر و مدی را متعادل میکنند و ماهواره را دورتر میبرند.
حداکثر مرزی وجود دارد که گشتاور لیندبلاد() گشتاوری است که بر روی جسم در حال چرخش به دلیل تشدید مداری معروف به تشدید لیندبلاد است. اینها در دینامیک قرصهای دور ستارهای، از جمله سیارات یا سیارهنماها، که در یک قرص کپلر (گاز) میچرخند، مورد توجه هستند. می تواند ماهواره را به آن فشار دهد و در این مقاله با aLind نشان داده شده است. برای نگه داشتن ماهواره در مدار، باید تعادلی بین گشتاور جزر و مد و لیندبلاد وجود داشته باشد، در غیر این صورت ماهواره یا از هم می پاشد یا برای همیشه در فضا گم می شود.
آخرین مرز برای هر ماهواره، مدار همزمان (asynch) است، که فاصله ای است که ماهواره با سرعت چرخش سیاره به دور آن می چرخد. ماهواره ها در مدار ژئوسنکرون (در اطراف زمین) برای ارتباط استفاده می شوند زیرا آنها همیشه مستقیماً بالای گیرنده های زمین هستند. مدار سنکرون برای یک ماهواره بسیار پایدار است زیرا برآمدگی جزر و مدی روی سیاره ناشی از ماهواره در چارچوب مرجع ماهواره ثابت است. نتیجه هیچ گشتاوری در ماهواره نیست که بتواند مدار آن را به شدت مختل کند.
. سه دوره تکامل حلقه ماهواره ای. RRL حد سخت Roche است، FRL حد سیال Roche است، asynch مدار سنکرون است، و aLind دورترین فاصله ای است که گشتاورهای Lindblad می توانند یک ماهواره را فشار دهند. ناحیه سایه دار دیسکی با چگالی رو به کاهش با شعاع را نشان می دهد. دایره تاریک نشان دهنده یک ماهواره است. شکل 1 در جهت گیری هر دوره را نشان می دهد. در رژیم بومرنگ، asynch فراتر از aLind است، به این معنی که ماهواره میخواهد اما هرگز نمیتواند به مدار پایدار و همزمان برود. گشتاورهای لیندبلاد در ابتدا سعی میکنند ماهواره را به بیرون برانند، اما در نهایت به نیروهای جزر و مدی که ماهواره را تا انتها از حد روش میکشند، شکست میخورند.
در این مرحله، برخی از ماهوارهها به صورت حلقهای در میآیند که باعث میشود گشتاور لیندبلاد افزایش یابد و ماهواره باقیمانده فراتر از حد Roche عقب رانده شود. مانند یک بومرنگ، ماهواره به طور بالقوه برای میلیاردها سال به جلو و عقب نوسان می کند.
دوره Slingshot زمانی اتفاق میافتد که نقطه سنکرون در محدوده سیال Roche باشد، به این معنی که هیچ مدار ثابتی برای یک ماهواره وجود ندارد. در لبه بیرونی حلقه ها، تعدادی نشسته اندممکن است لایت ها از مواد حلقه تشکیل شوند، اما با گشتاورهای قوی لیندبلاد از سیاره دور می شوند تا به aLind برسند. هر ماهواره ای که از حلقه ها تشکیل شود برای همیشه از سیاره دور می شود.
دوره وابسته به گشتاور حد وسط بین Boomerang و Slingshot است. نقطه سنکرون بین حد Roche و aLind است، به این معنی که ماهواره بسته به قدرت گشتاورهای اعمال شده بر روی آن می تواند مداری پایدار پیدا کند.
. برخی از اجرام منظومه شمسی ودوره ماهواره های آنها. دوره چرخش اولیه و چگالی ماهواره روش را تعیین می کند.
مریخ در دوره بومرنگ قرار دارد بر این باورند که قمر آن فوبوس از یک دیسک تشکیل شده است و در نهایت پس از بازگشت بومرنگ به سمت مریخ دوباره یک دیسک تشکیل خواهد داد.
مشتری و زحل در روش تیرکمان بچه گانه قرار دارند، زیرا آنها بسیار سریع می چرخند، که مدارهای همزمان آنها را برای بقای یک ماهواره بسیار نزدیک می کند. همانطور که ماهواره ها از حلقه های بیرونی هر سیاره تشکیل می شوند، به مدارهای بسیار دورتری پرتاب می شوند.
اورانوس و نپتون در دورهّ وابسته به گشتاور هستند، به این معنی که پایداری ماهواره های آنها به تعادل بین لیندبلاد و نیروهای جزر و مدی بستگی دارد. یکی از کاربردهای ارزشمند این سیستم طبقه بندی، جستجوی سیارات فراخورشیدی مانند اورانوس است که قمر عظیم آن میراندا از رسیدن قمرهای کوچکتر به مدارهای پایدار جلوگیری می کند. اگر مشاهده شود که سیارات فراخورشیدی در روش وابسته به گشتاور قرار دارند، احتمالاً ماهواره و/یا حلقههایی خواهند داشت که میتوان آنها را شناسایی کرد.I hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering
ا این حال، اگر زبالههایی که به دور یک سیاره میچرخند خیلی نزدیک بچرخند، مشکلی وجود دارد. از آنجایی که نیروی گرانش با فاصله تغییر می کند، شتاب های مختلف بین دو نقطه در فواصل مختلف از یک جسم عظیم، نیروی جزر و مدی ایجاد می کند که اثر کششی بر اجسام مجاور دارد. این نیروی خورشید و ماه، برای مثال، جزر و مد در دو طرف زمین ایجاد می کند. هنگامی که نیروی جزر و مد به اندازه کافی بزرگ باشد، بر نیروهای گرانشی غلبه می کند که سعی می کنند ذرات منفرد را به هم نزدیک کنند. در فاصله معینی از یک سیاره، به نام «محدوده روش»، نیروهای جزر و مدی مانع از تجمع زباله ها در اجسام بزرگتر می شوند.
بنابراین حلقههای سیارهای از میلیونها ذره سنگ و یخ کوچک جداگانه تشکیل شدهاند که هر کدام مدار خود را به دور سیاره میزبان حفظ میکنند. از دور، این ذرات کوچک در حال چرخش فقط یک حلقه پیوسته و جامد به نظر می رسند.
نیروهای جزر و مدی تأثیر کلی در کشیدن یک ماهواره به سمت سیاره میزبانش دارند، اما این بدان معنا نیست که سقوط خواهد کرد. هنگامی که یک ماهواره و یک حلقه هر دو به دور یک سیاره می چرخند، می توانند حرکت زاویه ای را از طریق گشتاورهای لیندبلاد مبادله کنند. گشتاورهای لیندبلاد امواج چگالی در حلقهها هستند که در اثر تشدید در مدارها ایجاد میشوند - آنها نیروهای جزر و مدی را متعادل میکنند و ماهواره را دورتر میبرند.
حداکثر مرزی وجود دارد که گشتاور لیندبلاد() گشتاوری است که بر روی جسم در حال چرخش به دلیل تشدید مداری معروف به تشدید لیندبلاد است. اینها در دینامیک قرصهای دور ستارهای، از جمله سیارات یا سیارهنماها، که در یک قرص کپلر (گاز) میچرخند، مورد توجه هستند. می تواند ماهواره را به آن فشار دهد و در این مقاله با aLind نشان داده شده است. برای نگه داشتن ماهواره در مدار، باید تعادلی بین گشتاور جزر و مد و لیندبلاد وجود داشته باشد، در غیر این صورت ماهواره یا از هم می پاشد یا برای همیشه در فضا گم می شود.
آخرین مرز برای هر ماهواره، مدار همزمان (asynch) است، که فاصله ای است که ماهواره با سرعت چرخش سیاره به دور آن می چرخد. ماهواره ها در مدار ژئوسنکرون (در اطراف زمین) برای ارتباط استفاده می شوند زیرا آنها همیشه مستقیماً بالای گیرنده های زمین هستند. مدار سنکرون برای یک ماهواره بسیار پایدار است زیرا برآمدگی جزر و مدی روی سیاره ناشی از ماهواره در چارچوب مرجع ماهواره ثابت است. نتیجه هیچ گشتاوری در ماهواره نیست که بتواند مدار آن را به شدت مختل کند.
. سه دوره تکامل حلقه ماهواره ای. RRL حد سخت Roche است، FRL حد سیال Roche است، asynch مدار سنکرون است، و aLind دورترین فاصله ای است که گشتاورهای Lindblad می توانند یک ماهواره را فشار دهند. ناحیه سایه دار دیسکی با چگالی رو به کاهش با شعاع را نشان می دهد. دایره تاریک نشان دهنده یک ماهواره است. شکل 1 در جهت گیری هر دوره را نشان می دهد. در رژیم بومرنگ، asynch فراتر از aLind است، به این معنی که ماهواره میخواهد اما هرگز نمیتواند به مدار پایدار و همزمان برود. گشتاورهای لیندبلاد در ابتدا سعی میکنند ماهواره را به بیرون برانند، اما در نهایت به نیروهای جزر و مدی که ماهواره را تا انتها از حد روش میکشند، شکست میخورند.
در این مرحله، برخی از ماهوارهها به صورت حلقهای در میآیند که باعث میشود گشتاور لیندبلاد افزایش یابد و ماهواره باقیمانده فراتر از حد Roche عقب رانده شود. مانند یک بومرنگ، ماهواره به طور بالقوه برای میلیاردها سال به جلو و عقب نوسان می کند.
دوره Slingshot زمانی اتفاق میافتد که نقطه سنکرون در محدوده سیال Roche باشد، به این معنی که هیچ مدار ثابتی برای یک ماهواره وجود ندارد. در لبه بیرونی حلقه ها، تعدادی نشسته اندممکن است لایت ها از مواد حلقه تشکیل شوند، اما با گشتاورهای قوی لیندبلاد از سیاره دور می شوند تا به aLind برسند. هر ماهواره ای که از حلقه ها تشکیل شود برای همیشه از سیاره دور می شود.
دوره وابسته به گشتاور حد وسط بین Boomerang و Slingshot است. نقطه سنکرون بین حد Roche و aLind است، به این معنی که ماهواره بسته به قدرت گشتاورهای اعمال شده بر روی آن می تواند مداری پایدار پیدا کند.
. برخی از اجرام منظومه شمسی ودوره ماهواره های آنها. دوره چرخش اولیه و چگالی ماهواره روش را تعیین می کند.
مریخ در دوره بومرنگ قرار دارد بر این باورند که قمر آن فوبوس از یک دیسک تشکیل شده است و در نهایت پس از بازگشت بومرنگ به سمت مریخ دوباره یک دیسک تشکیل خواهد داد.
مشتری و زحل در روش تیرکمان بچه گانه قرار دارند، زیرا آنها بسیار سریع می چرخند، که مدارهای همزمان آنها را برای بقای یک ماهواره بسیار نزدیک می کند. همانطور که ماهواره ها از حلقه های بیرونی هر سیاره تشکیل می شوند، به مدارهای بسیار دورتری پرتاب می شوند.
اورانوس و نپتون در دورهّ وابسته به گشتاور هستند، به این معنی که پایداری ماهواره های آنها به تعادل بین لیندبلاد و نیروهای جزر و مدی بستگی دارد. یکی از کاربردهای ارزشمند این سیستم طبقه بندی، جستجوی سیارات فراخورشیدی مانند اورانوس است که قمر عظیم آن میراندا از رسیدن قمرهای کوچکتر به مدارهای پایدار جلوگیری می کند. اگر مشاهده شود که سیارات فراخورشیدی در روش وابسته به گشتاور قرار دارند، احتمالاً ماهواره و/یا حلقههایی خواهند داشت که میتوان آنها را شناسایی کرد.I hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth semester of aerospace engineering