Rezonance Lidov - Kozai

Rezonance Lidov - Kozai [1]  - v nebeské mechanice periodická změna poměru excentricity a sklonu oběžné dráhy vlivem masivního tělesa nebo těles. Librace (oscilace kolem konstantní hodnoty) podléhá argumentu periapsis .

Tento efekt popsal v roce 1961 M. L. Lidov , sovětský vědec v oboru nebeské mechaniky a dynamiky vesmírných letů , při studiu drah umělých a přirozených satelitů planet [2] [3] a v roce 1962 japonský astronom Yoshihide Kozai [4] , když analyzoval dráhy asteroidů [5] . Jak ukázaly další studie, Lidov-Kozaiova rezonance je důležitým faktorem, který tvoří oběžné dráhy nepravidelných satelitů planet, transneptunských objektů , jakož i extrasolárních planet a mnohočetných hvězdných systémů [6] .

Popis jevu

Pro oběžnou dráhu nebeského tělesa s excentricitou a sklonem , které se otáčí kolem většího tělesa, je zachován následující konstantní vztah:

Při pohledu na tento vztah lze říci, že excentricitu lze „vyměnit“ za sklon a naopak a toto periodické kolísání může vést k rezonanci mezi dvěma nebeskými tělesy. Téměř kruhové, extrémně nakloněné dráhy tak mohou získat velmi velkou excentricitu výměnou za menší sklon. Takže například rostoucí excentricita s konstantní hlavní poloosou snižuje vzdálenost mezi objekty v perihéliu a tento mechanismus může způsobit, že se komety stanou cirkumsolárními .

Typicky, pro objekty s nízkým sklonem oběžné dráhy, fluktuace jako toto vyústí v precesi argumentu periapsis . Počínaje od určité hodnoty úhlu se precese změní na libraci kolem jedné ze dvou hodnot úhlu: 90° nebo 270°, to znamená, že periapsis (bod nejbližšího přiblížení) bude oscilovat kolem této hodnoty. Minimální úhel sklonu se nazývá Kozaiův úhel a je roven:

Pro retrográdní družice se rovná 140,8°.

Fyzikálně účinek souvisí s přenosem momentu hybnosti a zachováním jeho celkového množství ve sdruženém systému (viz také Jacobiho integrál ).

Příklady a aplikace

Lidovský mechanismus je důvodem, proč se nebeské těleso nachází v periapsi , kdy je v největší vzdálenosti od rovníkové roviny. Tento efekt je jedním z důvodů, proč je Pluto chráněno před srážkami s Neptunem [7] .

Lidovská rezonance také omezuje možné dráhy v systému, například:

Lidov-Kozaiova rezonance byla použita při detekci vnějších planet sluneční soustavy ( Planeta devět [8] ), stejně jako při studiu exoplanet [9] [10] .

Poznámky

  1. ↑ 1 2 M. L. Lidov - vědec a člověk . Získáno 7. července 2020. Archivováno z originálu dne 13. června 2019.
  2. ↑ Lidov, M. L. Evoluce drah umělých družic pod vlivem gravitačních poruch vnějších těles  // Artificial Earth Satellites: journal. - 1961. - T. 8 . - S. 5-45 .
  3. ↑ Lidov, ML Vývoj oběžných drah umělých satelitů planet za působení gravitačních poruch vnějších těles  // Planetary and Space Science  : journal  . - 1962. - Sv. 9 . - str. 719-759 .
  4. ↑ jeho jméno je správněji Yoshihide Kozai (古 在 由秀 Kozai Yoshihide )
  5. ↑ Y. Kozai, Sekulární perturbace asteroidů s velkým sklonem a excentricitou . Astronomický časopis (11. ledna 1962). Získáno 6. února 2010. Archivováno z originálu 17. dubna 2012.  (Angličtina)
  6. ↑ Innanen a kol. Linqing Wen. O distribuci excentricity splývajících binárních souborů černých děr řízených Kozaiovým mechanismem v kulových hvězdokupách . arXiv.org (22. listopadu 2002). Získáno 7. července 2020. Archivováno z originálu dne 16. dubna 2020.  (Angličtina)
  7. ↑ Innanen a kol. Kozaiův mechanismus a stabilita planetárních drah v binárních hvězdných systémech . Astronomický časopis (5. ledna 1997). Získáno 6. února 2010. Archivováno z originálu 17. dubna 2012.  (Angličtina)
  8. ↑ Maxim Russo. Planeta devět: nové důkazy  // polit.ru. - 2016. - 16. října.
  9. ↑ L. L. Sokolov, B. B. Eskin. O možných rezonančních drahách exoplanet  // Astronomický bulletin. - 2009. - T. 43 , č. 1 . - S. 87-92 . — ISSN 0320-930X .
  10. ↑ Ivan Ševčenko. Lidov–Kozaiův efekt – aplikace ve výzkumu exoplanet a dynamické astronomii  (neopr.) . - Springer, 2016. - ISBN 978-3-319-43522-0 .

Literatura

Odkazy