Что такое синхронное вращение?

Синхронное вращение, также известное как захваченное вращение или приливная блокировка, является физическим явлением в астрономии, когда меньшее тело, вращающееся вокруг другого, вращается вокруг своей собственной оси примерно за то же количество времени, которое требуется для завершения одной орбиты вокруг большего тела. Это приводит к тому, что одна сторона орбитального спутника всегда обращена к телу, на котором она вращается. Один из наиболее очевидных примеров этого - то, как Луна вращается вокруг Земли примерно за 27 дней, и за тот же промежуток времени совершает оборот вокруг своей оси.

В то время как орбита Луны является синхронным вращением, это не совсем так. Во многом это связано с тем, что орбита Луны вокруг Земли имеет эллиптическую форму, а не идеально круглую. Когда Луна находится на своем апогее или самом дальнем расстоянии от Земли в 252 499 миль (406 357 километров), ее оборот немного быстрее, чем ее орбита. Это показывает дополнительные 8 ° долготы его западного полушария.

Когда он находится на своем перигее или на ближайшем расстоянии от Земли в 221 699 миль (35 6 790 километров), его оборот немного медленнее, чем его орбита. Это показывает 8 ° градусов долготы его восточного полушария. Луна также находится примерно в 5 ° от плоскости эклиптики Земли, или прямой линии, по которой Земля движется по орбите вокруг Солнца, что показывает дополнительные 7 ° поверхности полярной широты во время орбиты вокруг Земли.

В то время как считается, что большинство лун в нашей Солнечной системе в настоящее время находятся в синхронном вращении вокруг своих родительских тел, единственным заметным исключением является лунный Гиперион, который вращается вокруг планеты Сатурн. Гиперион - это луна неправильной формы, которая является ближайшим космическим объектом к массивному Титану, самой большой луне Сатурна, которая больше по размеру, чем планета Меркурий. Титан и Гиперион заблокированы в орбитальном резонансе, влияя на орбиты друг друга вокруг Сатурна, так что на каждые четыре орбиты Сатурна, которые совершает Титан, Гиперион делает три.

Космический корабль Кассини провел измерения орбиты Гипериона на близких облетах Луны в 2005 году. Миссия определила, что Гиперион вращается в 4,2–4,5 раза быстрее, чем было бы для него синхронной скоростью. Орбита Гипериона описана как хаотическая, потому что изменяется в его вращении вокруг его собственной оси, означая, что у нее нет определенного экватора или полюсов. Поэтому его расположение вокруг Сатурна в любой момент непредсказуемо.

Когда два тела в космосе имеют близкую близость друг к другу и имеют сходные физические размеры, они оба имеют тенденцию иметь общие синхронные орбиты вокруг друг друга. Это верно для карликовой планеты Плутон и ее самой большой луны Харона, которая находится всего в 12 000 миль от Плутона. Диаметр Луны Харона составляет 790 миль (1270 км), что делает его чуть более половины размера самого Плутона и 1440 миль (2320 км) в диаметре.

И Плутон, и его луна Харон вращаются вокруг своей оси примерно за 6,3 дня, каждый из которых всегда держит одну и ту же сторону поверхности лицом друг к другу. Это явление, которое однажды Земля также сделает с Луной. Эти уникальные характеристики привели к тому, что система Плутон-Харон была названа двойной планетой.

Другие системы, кроме планет и лун, также могут отображать синхронное вращение. Известно, что некоторые двойные звезды в галактике Млечный Путь, две звезды на орбитах вокруг друг друга, также находятся в синхронном вращении. Канадский космический телескоп "Microvariable & Oscillations of STars" (MOST), запущенный в 2003 году, предназначен для исследования этого.

Звезда Тау-Бутис, расположенная примерно в 50 световых годах от Земли, была обнаружена МОСТ для синхронного вращения с тау-Боотисом b, массивной планетой, примерно в 7-8 раз превышающей размер Юпитера, который вращается вокруг Тау-Бутис. Поскольку он в 100 раз ближе к своей родительской звезде, чем Юпитер к Солнцу, тау-Боотис b вращается вокруг своего солнца каждые 3,3 дня, и одна и та же сторона поверхности звезды всегда обращена к планете. Ученые предполагают, что на самом деле многие звезды могут быть вовлечены в такую ​​приливную блокировку с большими орбитальными планетами, которые находятся близко. Вполне вероятно, что эти планеты находятся на распадающихся орбитах, как предполагает их близкая близость к звездам.