На многих картах Солнечной системы создается впечатление, будто все в космосе движется по идеальным концентрическим кругам. Планеты вращаются вокруг Солнца, а луны вращаются вокруг планет. Значит, так должно быть со всем в космосе, верно?
Не совсем. Орбиты образуют всевозможные формы. «Планеты и другие тела редко вращаются по идеальным кругам». Пол Вигертастроном из Университета Западного Онтарио, рассказал Live Science. Кометы имеют так называемые гиперболические орбиты, то есть они перемещаются из одной точки и обратно. Астероиды могут путешествовать по сложным петлям вокруг планет. Даже орбита Луны колеблется, медленно расширяясь год за годом. вращается вокруг Земли.
Так как же формируются эти разнообразные пути?
Во-первых, важно понять физику движения в космосе. Когда дело доходит до орбит, действуют две основные силы. Первый — это импульс: когда объект находится в движении, он обладает импульсом, который перемещает его в определенном направлении. Второе — это гравитация, сила притяжения, сказал Рену Малхотра, профессор Университета Аризоны, изучающий орбитальную динамику. Объекты, особенно большие, такие как планеты, обладают сильными силами гравитации и поэтому могут притягивать к себе движущиеся объекты. Вместе толчок импульса и притяжение гравитации образуют орбиты.
Связанный: Сколько спутников вращается вокруг Земли?
Когда гравитация и импульс уравновешены, орбиты теоретически образуют эллипс или овал. Это обозначил Иоганн Кеплер, немецкий учёный 17-го века, который построил математические модели, чтобы выяснить, как объяснить движение планет. До Кеплера ученые считали, что планеты движутся по идеальным кругам. Но, в частности, орбита Марса, самая эллиптическая из всех планет нашей Солнечной системы, не соответствовала этой модели. Кеплер выяснил, что эллипс был ответом на путь Марса, а также объяснил путь других планет, сформировав закон, который лежит в основе того, как мы понимаем орбиты сегодня.
Но эллиптические орбиты, которые теоретизировал Кеплер, являются лишь приближением к тому, что на самом деле делают планеты, астероиды и другие тела, сказал Малхотра в интервью журналу Live Science. В действительности силы импульса и гравитации, действующие на объект, постоянно меняются. Если импульс слишком силен или гравитация слишком слаба, могут сформироваться разные модели. Кометы, например, притягиваются гравитацией Солнца, но у них чрезвычайно высокий импульс. Это позволяет им перемещаться по галактике из одной точки в другую, образуя длинную овальную орбиту.
По словам Малхотры, огромное количество объектов во Вселенной также может усложнить динамику орбит. Больше объектов добавляет больше источников гравитации, которые могут заставить движение планетарного тела скручиваться и превращаться в более сложные траектории.
Например, если астероид путешествует через Солнечную систему, его в конечном итоге притягивает не только Солнце, но и любая близлежащая планета — Вигерт назвал это «динамическими отношениями». Эти тела часто называют квазиспутниками или квазилунами.
Например, троянские астероиды имеют динамичную связь с Юпитером и Солнцем. Технически они путешествуют вокруг Солнца, делясь Юпитера орбиту, зависая либо прямо перед планетой, либо позади нее. Но гравитация Юпитера также заставляет астероиды двигаться по искривленной овальной траектории вокруг планеты. Эти орбиты могут напоминать головастика или даже подкову, качающуюся от одной точки к другой.
Другим примером является Камо'оалева, недавно обнаруженный около Земли квазиспутник, который, как предположительно, осколок с луны. «На самом деле он вращается вокруг Солнца, но достаточно близко, так что гравитация Земли сильно меняет его орбиту», — сказал Малхотра, который вместе с коллегами опубликовано количество документы на этом квазиспутнике.
Эти «необычные орбиты весьма нестабильны», сказала она. Но что интересно в Камо'оалеве, так это то, что она витает вокруг Земли на протяжении веков. По ее словам, он нашел свою нишу среди всех динамических сил, действующих на орбитах.
