Wat is synchrone rotatie?

Synchrone rotatie, ook bekend als vastgelegde rotatie of getijdenblokkering, is een fysisch fenomeen in de astronomie waarbij een kleiner lichaam rond een ander roteert om zijn eigen as in ongeveer dezelfde hoeveelheid tijd die het kost om een ​​baan rond het grotere lichaam te voltooien. Dit zorgt ervoor dat één kant van de satelliet om de baan draait altijd naar het lichaam gericht waar hij om draait. Een van de meest voor de hand liggende voorbeelden hiervan is hoe de maan in ongeveer 27 dagen rond de aarde draait en in dezelfde tijd een revolutie rond zijn eigen as voltooit.

Hoewel de baan van de maan er een is van synchrone rotatie, is dit niet perfect. Dit is grotendeels te wijten aan het feit dat de baan van de maan rond de aarde elliptisch van vorm is, niet perfect cirkelvormig. Wanneer de maan op zijn hoogtepunt is, of op de verste afstand van de aarde van 402,399 mijl (406,357 kilometer), is zijn revolutie iets sneller dan zijn baan. Dit onthult een extra 8 ° lengtegraad van zijn westelijk halfrond.

Wanneer het zich op zijn perigee bevindt, of de dichtstbijzijnde afstand van de aarde van 356.790 mijl (356.790 kilometer), is zijn revolutie iets langzamer dan zijn baan. Dit onthult 8 ° graden van lengte van zijn oostelijk halfrond. De maan bevindt zich ook ongeveer 5 ° buiten het ecliptische vlak van de aarde, of de directe lijn die de aarde maakt in een baan rond de zon, die een extra 7 ° polair breedtegraadoppervlak onthult tijdens een baan rond de aarde.

Hoewel men denkt dat de meeste manen in ons zonnestelsel momenteel in synchrone rotatie rond hun ouderlichamen zijn, is een opmerkelijke uitzondering hierop de maan Hyperion, die rond de planeet Saturnus draait. Hyperion is een onregelmatig gevormde maan die in de ruimte het dichtst bij de enorme Titan staat, de grootste maan van Saturnus, die groter is dan de planeet Mercurius. Titan en Hyperion zijn opgesloten in orbitale resonantie en beïnvloeden elkaars banen rond Saturnus zodanig dat Hyperion er voor elke vier banen van Saturnus die Titan maakt er drie maakt.

Het ruimtevaartuig Cassini nam metingen van de baan van Hyperion in korte vliegbogen van de maan in 2005. De missie bepaalde dat Hyperion tussen 4,2 en 4,5 keer sneller roteert dan wat een synchrone snelheid zou zijn. De baan van Hyperion wordt beschreven als chaotisch omdat de omwenteling om zijn eigen as verandert, wat betekent dat hij geen bepaalde evenaar of polen heeft. De locatie rond Saturnus op elk moment is daarom onvoorspelbaar.

Wanneer twee lichamen in de ruimte dicht bij elkaar en vergelijkbare fysieke grootten delen, hebben ze de neiging om ook synchrone banen om elkaar heen te delen. Dit geldt voor de dwergplaneet Pluto en zijn grootste maan Charon, die slechts 12.000 mijl van Pluto verwijderd is. De maan Charon heeft een diameter van 790 mijl (1.270 kilometer), waardoor het iets meer dan de helft van de grootte van Pluto zelf is met een diameter van 1.440 mijl (2.320 kilometer).

Zowel Pluto als zijn maan Charon draaien om hun respectieve as in ongeveer 6,3 dagen, elk met dezelfde kant van het oppervlak naar elkaar gericht te allen tijde. Dit is een fenomeen dat de aarde op een dag ook zal doen met de maan. Deze unieke kenmerken hebben ertoe geleid dat het Pluto-Charon-systeem als een dubbele planeet wordt bestempeld.

Andere systemen naast planeten en manen kunnen ook synchrone rotatie weergeven. Van bepaalde dubbelsterren in de Melkweg, twee sterren opgesloten in banen om elkaar heen, is ook bekend dat ze synchroon draaien. De Canadese Microvariability & Oscillations of STars (MOST) ruimtetelescoop, gelanceerd in 2003, is ontworpen om dit te onderzoeken.

De Tau Bootis-ster, ongeveer 50 lichtjaar van de aarde, werd door de MEEST ontdekt als vergrendeld in synchrone rotatie met tau Bootis b, een enorme planeet van ongeveer 7 tot 8 keer de grootte van Jupiter die rond Tau Bootis draait. Omdat het 100 keer dichter bij zijn ouderster staat dan Jupiter bij de zon, draait tau Bootis om de 3,3 dagen rond zijn zon, en dezelfde kant van het oppervlak van de ster kijkt altijd naar de planeet. Wetenschappers theoretiseren dat veel sterren in feite betrokken kunnen zijn bij een dergelijke getijdenafsluiting met grote planeten in de buurt. Het is echter waarschijnlijk dat deze planeten in rottende banen zijn, zoals hun nabijheid tot de sterren suggereert.