Солнце массивнее Земли в 330 тысяч раз. Наша звезда притягивает к себе планеты благодаря силе гравитации. Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, любые два объекта, имеющие массу, притягиваются друг к другу.
Солнце, обладая огромной массой, создает сильное гравитационное поле, которое удерживает планеты на их орбитах. Но как быть со спутниками планет? Луна вращается вокруг Земли (точнее оба тела вращаются вокруг общего центра масс — барицентра) и не покидает свою планету. Хотя гравитационное притяжение Солнца к Луне примерно вдвое сильнее, чем притяжение Земли к Луне, наш спутник остается спутником. Почему? Ответ — в космических «невидимых стенах», которые разделяют зоны влияния планет и звезд.
Гравитация Солнца пронизывает всю Солнечную систему, но каждая планета создает вокруг себя область, где ее притяжение доминирует. Это и есть сфера Хилла — зона вокруг астрономического тела, внутри которой спутники остаются «верными» этому телу. Планета удерживает свой спутник, несмотря на сильное притяжение объекта, вокруг которого она обращается сама. Если объект выходит за пределы сферы Хилла, Солнце перехватывает его.
Радиус сферы Хилла зависит от двух факторов: массы планеты и расстояния до звезды. Формула проста: чем массивнее планета и чем дальше она от Солнца, тем больше ее зона влияния:
Земля: сфера Хилла простирается на 1,5 миллиона километров. Луна находится всего в 384 тысячах километрах от нас — глубоко внутри «безопасной зоны».
Юпитер: самая большая планета Солнечной системы обладает сферой Хилла радиусом 53 миллиона километров. Этим объясняется, почему у газового гиганта такая большая «армия» спутников (95).
Меркурий: из-за близости к Солнцу и малой массы радиус его сферы Хилла всего 220 тысяч километров. Поэтому у него нет спутников — они бы сразу перешли под контроль звезды.
Сфера Хилла защищает спутники от «похищения» звездой, но есть и другая угроза — сама планета. Если луна подойдет слишком близко, гравитационные силы разорвут ее на части. Здесь в игру вступает предел Роша — внутренняя граница, за которой начинается зона разрушения.
Спутник Марса Фобос — идеальный пример баланса между двумя пределами. Он вращается внутри сферы Хилла Марса (радиус — 1,1 миллиона километра), поэтому Солнце не может его «украсть». Но одновременно он медленно сползает к планете, сокращая дистанцию на 1,8 сантиметров в год. Когда Фобос пересечет предел Роша Марса (~5,5 тысяч километров от центра), приливные силы превратят его в кольцо обломков. Так один объект иллюстрирует оба правила: сфера Хилла защищает от внешних угроз, а предел Роша диктует внутренние «правила выживания».
Для системы Земля-Луна этот предел составляет 18,4 тысячи километров (от центра Земли). Луна находится в 384 тысячах километрах, поэтому ей ничего не угрожает.
Комета ISON в 2013 году подошла к Солнцу на 1,2 миллиона километров — внутри предела Роша звезды. Приливные силы раздробили ее ядро, оставив только пылевой шлейф.
Спутник Юпитера Ио находится вне предела Роша планеты, но гравитация гиганта и его соседей (Европы, Ганимеда) деформирует Ио. Это вызывает приливный нагрев, который разогревает недра Ио, делая его самым вулканически активным телом Солнечной системы. Здесь каждые 1,5 года извергается лавой область размером с Францию.
Гравитационная стабильность спутников зависит от двух факторов: внешней границы (сфера Хилла) — защита от звезды, внутренней границы (предел Роша) — защита от самой планеты.
Оба предела работают как «стражи», определяя зону, где спутник может существовать безопасно.
Луна не улетает к Солнцу, потому что Земля удерживает ее в своей гравитационной «крепости» — сфере Хилла. Но космос полон драматических сценариев: одни спутники разрушаются от близости к планетам, другие «воюют» за стабильность орбит. Даже далекие планетные системы, вроде TRAPPIST-1, подчиняются тем же законам. Гравитация — не просто сила притяжения. Это архитектор, который рисует карту Солнечной системы и диктует, где кому на ней быть.
Комментарии
А от массы спутника размер сферы Холла-Роша не зависят? А от скорости вращеня спутника вокруг планеты? А от еще, наверняка, множества, параметров?
Да, у Земли и Луны эти "сферы" такие. В силу тех тысяч факторов, которые на это влияют.
Из статьи складывается превратное впечатление, что в некоторых пределах планета "удерживает" спутник "вопреки" притяжению массивного центрального светила.
Нет, не вопреки. Притяжение планеты в этих пределах "больше" притяжения светила и никаких вопреки тут нет. Всё везде согласно формуле товарища Ньютона)))
Согласно формуле товарища Ньютона притяжение Земли для Луны примерно вдвое меньше, чем притяжение Солнца ;)
а гренландия от дании к пиндосам скоро притянется?
С Гренландией всё сложно. Дело в том, что Гренландия, как и Антарктида, являются гигантскими айсбергами, лежащими на дне океана. Когда наша подлодка совершала свой легендарный боевой поход под Антарктидой, мы ободрали половину чёрных резиновых плит с корпуса лодки об острые ледяные выступы.
Вообще говоря, под Антарктидой живёт своей жизнью какой-то совершенно фантастический мир, полный чудес. Вы только представьте себе гигантские подводные пещеры, своды которых светятся призрачным зелёным и голубым светом. И только сила Кориолиса, достигающая в отдельные сезоны 7 махов, удерживает Антарктиду на одном месте. Точно посередине Южного полюса.
Чего нельзя сказать про Гренландию. Её удерживает на месте только сила трения. Но даже этой силы оказывается недостаточно, и Гренландия медленно дрейфует в сторону Европы. Гигантские борозды на дне океана, оставленные гигантскими сталактитами, свисающими со сводов подводных пещер, только лишний раз подтверждают этот вывод...
И Эпиграмма не даст соврать!)
я знал что наутилус до сих пор бороздит просторы мирового океана!
Что-то я вас в том походе не припомню... на веслах чтоли сидели всю дорогу?
Но почему не вспомнили Сатурн? Это очень яркий пример всего и сразу.
Проблема трех тел показывает, что посчитать все бывает сложно.
Никто не знает, что такое гравитация, но она пронизывает.
Наверху знают. Но, как обычно, скрывают...
Если построить башню высотой до МКС то никакой невесомости не будет.
Но если вы там встанете на весы, то их стрелка остановится на отметке в половине того веса, который был у вас на земле.)
Процентов на десять всего лишь.
Эффект уменьшения веса замечали даже альпинисты, поднимавшиеся на Эверест.)
Альпинисты вообще народ весёлый.
Впрочем, чтобы сбросить вес, совсем не обязательно высоко подниматься и уж тем более соблюдать диету и делать физические упражнения. Боже упаси!
Достаточно опуститься ниже поверхности земли, чтобы достичь точно такого же эффекта. И более того, в центре Земли вы окажетесь в невесомости!)
Пока по ступенькам поднимешься, и не так похудеешь...
Это даже не "теория", а "гипотеза", основанная в большей части на предположениям (согласен: базирующихся на наблюдениях весьма умных людей). Но вот проверить (и подтвердить или опровергнуть) эту гипотезу экспериментально невозможно.
А почему Земля не улетает к Солнцу? И все остальные планеты? Кто их держит на орбитах?
Ровно по той же самой причине, почему сама Земля не улетает к Солнцу. Собственно, если в некий момент Земля мгновенно исчезнет, то Луна ни к какому Солнцу не улетит, а продолжит двигаться примерно (в масштабах Солнечной системы) так же, как и сейчас.
Вот именно.
Если со стороны посмотреть то там вообще кордебалет
Я конечно не астрофизик, но..
Апогей Луны связан с орбитальным движением Луны вокруг Земли.
Луна совершает полный оборот вокруг Земли примерно за 27,3 дня (это период сидерического месяца). Однако из-за того, что Земля также движется по своей орбите вокруг Солнца, фазы Луны (новолуние, полнолуние и т. д.) происходят примерно каждые 29,5 дней (это период синодического месяца).
Апогей Луны происходит примерно каждые 27,5 дней, но точное время может варьироваться в зависимости от различных факторов, таких как эксцентриситет орбиты Луны и гравитационные воздействия других небесных тел. Таким образом, апогей происходит примерно раз в 27-28 дней.
Если допустить, что элипсоидная орбита - это следствие теории сферы Хилла,
То можно предположить, что есть ещё один источник притяжения масс, влияющий на Землю.
Полистал интернет немного
С точки зрения масштабов все это выглядит как незначительная синусоида на орбите Земли.
Вероятно это случается раз в год, когда апогей совпадает с перигелием и значение там гораздо больше.. часть из него компенсируется во время обратного процесса в точке перегея и афелия
Когда-нибудь весь газ "сгорит" в мириадах звёзд и галактики превратятся в железную и каменную пыль, равномерно заполняющую всю Вселенную
Это вряд ли. Так уже было вначале. А потом все стали кучковаться.
Ну вот, как всегда - как имя - то англосаксы...
То Дайсона, то Койпера, то Хилла...
Циолковского - никто не хотит вспоминать. Менделеева тоже. А уж Ломоносова - там и не знают и знать не хотят.
Но мы-то знаем. Что англичанка гадит уж два века как.
И знаем, откель гравитация берётся и что же она такое.
Солнце вращается против часовой стрелки и закручивает все планеты также против часовой стрелки. Поэтому никто на Солнце не падает.
осталось дождаться когда часы на планетах закрутят стрелками на циферблате вспять и мы помолодеем скоро!
Там же вместе с гравитацией понятно становится, почему
всё в одну сторону крутится.
Время определяет всё - последовательность событий, однако!
Я далëк от астрономии, но то, что написано про удержание спутников как-то неубедительно. Солнце притягивает сильнее Земли, но Луна не улетает из-за сферы Хилла. Из чего состоит сфера? Какая энергия перетягивает Луну от Солнца к Земле. Какая энергия отталкивает Луну от Земли. Откуда берëтся предел Роша? Должна быть энергия, отталкивающая Луну от Земли. Простая логика, если что-то удерживает, то это какая-то сила, имеющая энергию. Энергия из ниоткуда не берëтся. Что есть источник энергии сферы Хилла? Что есть источник предела Роша? Прямо какое-то астрономическое жульничество))
Вокруг Солнца летает система, состоящая из Земли и Луны. Эта система имеет центр масс. Он подвижен, так как Луна крутится вокруг Земли. Эта система внутренне уравновешивается взаимным притяжением масс и центробежной силой, действующей на Луну.
Эта система как единое целое движется вокруг Солнца.
Про центр масс вот тут было
Получается так, что я ваш последователь.