Rezonanta Lidov - Kozai

Rezonanță Lidov - Kozai [1]  - în mecanica cerească , o schimbare periodică a raportului dintre excentricitatea și înclinarea orbitei sub influența unui corp sau corpuri masive. Librația (oscilația în jurul unei valori constante) este supusă argumentului periapsis .

Acest efect a fost descris în 1961 de M. L. Lidov , un om de știință sovietic în domeniul mecanicii cerești și al dinamicii zborurilor în spațiu , în timp ce studia orbitele sateliților artificiali și naturali ai planetelor [2] [3] și în 1962 de astronomul japonez Yoshihide . Kozai [4] , când a analizat orbitele asteroizilor [5] . După cum au arătat studiile ulterioare, rezonanța Lidov-Kozai este un factor important care formează orbitele sateliților neregulați ale planetelor, obiectelor trans-neptuniene , precum și planetelor extrasolare și sistemele stelare multiple [6] .

Descrierea fenomenului

Pentru o orbită a unui corp ceresc cu excentricitate și înclinare , care se învârte în jurul unui corp mai mare, se păstrează următoarea relație constantă:

Privind această relație, se poate spune că excentricitatea poate fi „schimbată” cu înclinație și invers, iar această fluctuație periodică poate duce la rezonanță între două corpuri cerești. Astfel, orbitele aproape circulare, extrem de înclinate pot câștiga o excentricitate foarte mare în schimbul unei înclinații mai mici. Deci, de exemplu, creșterea excentricității, cu o semi-axa mare constantă , reduce distanța dintre obiecte la periheliu , iar acest mecanism poate face ca cometele să devină circumsolare .

În mod obișnuit, pentru obiectele aflate pe orbite cu înclinare scăzută, fluctuații ca aceasta duc la precesiunea argumentului periapsis . Pornind de la o anumită valoare a unghiului, precesia se transformă în librare în jurul uneia dintre cele două valori ale unghiului: 90° sau 270°, adică periapsisul (punctul de cea mai apropiată apropiere) va oscila în jurul acestei valori. Unghiul minim de înclinare se numește unghi Kozai și este egal cu:

Pentru sateliții retrogradi este egal cu 140,8°.

Din punct de vedere fizic, efectul este legat de transferul momentului unghiular și de conservarea cantității sale totale în sistemul cuplat (vezi și integrala Jacobi ).

Exemple și aplicații

Mecanismul Lidov este motivul pentru care un corp ceresc este situat la periapsis , când se află la cea mai îndepărtată distanță de planul ecuatorial. Acest efect este unul dintre motivele pentru care Pluto este protejat de coliziunile cu Neptun [7] .

Rezonanța Lidov pune, de asemenea, limite asupra orbitelor posibile în cadrul sistemului, de exemplu:

Rezonanța Lidov-Kozai a fost folosită în detectarea planetelor exterioare ale sistemului solar ( Planet Nine [8] ), precum și în studiul exoplanetelor [9] [10] .

Note

  1. ↑ 1 2 M. L. Lidov - un om de știință și o persoană . Preluat la 7 iulie 2020. Arhivat din original la 13 iunie 2019.
  2. ↑ Lidov, M. L. Evoluția orbitelor sateliților artificiali sub influența perturbațiilor gravitaționale ale corpurilor externe  // Artificial Earth Satellites: journal. - 1961. - T. 8 . - S. 5-45 .
  3. ↑ Lidov, ML Evoluția orbitelor sateliților artificiali ale planetelor sub acțiunea perturbațiilor gravitaționale ale corpurilor externe  // Planetary and Space Science  : journal  . - 1962. - Vol. 9 . - P. 719-759 .
  4. ↑ numele lui este mai corect Yoshihide Kozai (古 在 由秀 Kozai Yoshihide )
  5. ↑ Y. Kozai, Secular perturbations of asteroids with high inclination and excentricity . Jurnal astronomic (11 ianuarie 1962). Consultat la 6 februarie 2010. Arhivat din original pe 17 aprilie 2012.  (Engleză)
  6. ↑ Innanen și colab. Linqing Wen. Despre distribuția excentricității binarelor coalescente ale găurilor negre conduse de mecanismul Kozai în clustere globulare . arXiv.org (22 noiembrie 2002). Preluat la 7 iulie 2020. Arhivat din original la 16 aprilie 2020.  (Engleză)
  7. ↑ Innanen și colab. Mecanismul Kozai și stabilitatea orbitelor planetare în sisteme stelare binare . Jurnal Astronomic (5 ianuarie 1997). Consultat la 6 februarie 2010. Arhivat din original pe 17 aprilie 2012.  (Engleză)
  8. ↑ Maxim Russo. Planeta nouă: noi dovezi  // polit.ru. - 2016. - 16 octombrie.
  9. ↑ L. L. Sokolov, B. B. Eskin. Pe posibilele orbite rezonante ale exoplanetelor  // Astronomical Bulletin. - 2009. - T. 43 , nr 1 . - S. 87-92 . — ISSN 0320-930X .
  10. ↑ Ivan Şevcenko. Efectul Lidov–Kozai – Aplicații în cercetarea exoplanetelor și astronomia dinamică  (neopr.) . - Springer, 2016. - ISBN 978-3-319-43522-0 .

Literatură

Link -uri