Разведка далеких планет

Название	Диаметр, км	Масса, 1020 кг	Плотность, г/см3	Форма	Вращение	Планета-хозяин
Луна	3 475	735	3,3	сферич.	синхрон.	Земля
Ио	3 643	893	3,5	сферич.	синхрон.
Европа	3122	480	3,0	сферич.	синхрон.	Юпитер
Ганимед	5 262	1482	1,9	сферич.	синхрон.
Каллисто	4 821	1076	1,8	сферич.	синхрон.
Тефия	1066	6,2	1,0	сферич.	синхрон.
Диона	1 123	11	1,5	сферич.	синхрон.
Рея	1530	23	1,2	сферич.	синхрон.	Сатурн
Титан	5150	1347	1,9	сферич.	синхрон.
Япет	1470	18	1,1	сферич.	синхрон.
Ариэль	1 158	13,5	1,6	сферич.	синхрон.
Умбриэль	1 170	12	1,5	сферич.	синхрон.	Уран
Титания	1578	35	1,7	сферич.	синхрон.
Оберон	1523	30	1,6	сферич.	синхрон.
Тритон	2 705	214	2,1	сферич.	синхрон.	Нептун
Харон	1207	18	1,7	сферич.	синхрон.	Плутон

Таблица 8.2

Кандидаты в планеты — спутники

Название	Диаметр, км	Масса, 1018 кг	Плотность, г/см3	Форма	Вращение	Планета-хозяин
Энцелад	504	104	1,6	сферич.	синхрон.	Сатурн
Миранда	472	66	1,2	сферич.	синхрон.	Уран
Протей	420	50	1,3	угловатая	синхрон.	Нептун

Итак, мы определили планету — спутник как тело, способное своими силами изменить свою форму и за счет собственной гравитации обеспечить эволюцию своих недр. Именно в этом смысле мы называем такое тело «планетой». Но вторая часть термина — «спутник» — говорит о том, что в своем движении этот объект пленен более крупным телом: планетой — хозяином. Если иметь в виду осевое вращение планет — спутников, то это, без сомнения, так: все они находятся в полном подчинении у своей планеты, поскольку вращаются синхронно с обращением вокруг нее. О таких спутниках говорят, что они «приливно захвачены» (по — английски tidally‑locked), то есть их осевое вращение и орбитальное обращение взаимно синхронизованы под влиянием гравитационного приливного эффекта со стороны планеты.

Однако перемещение планеты — спутника в пространстве требует отдельного анализа. Является ли планета — хозяин безоговорочным хозяином своих спутников? Нет ли у нее конкурентов? Действительно ли планеты — спутники находятся в гравитационном плену у своих более массивных соседей? Насколько крепок этот плен, да и плен ли это в прямом смысле слова? Может быть, это просто «мирное сосуществование» двух планет — худой и толстой, — их совместная «прогулка» по Солнечной системе? Чтобы оценить «уровень самостоятельности» объектов, которые мы назвали планетами — спутниками, давайте сравним гравитационное притяжение, действующее на них со стороны двух конкурентов — Солнца и планеты — хозяина (табл. 8.3). Используя ранее введенные обозначения, найдем ускорение спутника в сторону планеты:

a_P=(Gm)/r²

и в сторону Солнца:

a_☉=(GM)/R²,

Очевидно, «уровень самостоятельности» планеты — спутника как члена Солнечной системы определяется отношением этих величин:

a_☉/a_P=Mr²/(mR²).

Если это отношение заметно меньше единицы, значит, спутник в плену у своей планеты. Если же оно больше единицы, то спутник движется в основном под влиянием Солнца, как нормальная планета Солнечной системы, а роль планеты — хозяина состоит лишь в том, чтобы синхронизовать движение самой планеты и ее спутника по близким околосолнечным орбитам. Такое движение — не плен, а скорее совместная прогулка. Из равенства a_☉=a_P легко найти радиус так называемой сферы тяготения планеты, внутри которой доминирует ее гравитация:

r=R√(m/M)

Как видим (табл. 8.3), среди всех спутников — планет только у Луны a_☉/a_P больше 1: Луна находится вне сферы тяготения Земли, она вдвое сильнее притягивается к Солнцу, чем к Земле! С этой точки зрения Луна — планета, а не спутник. Если внезапно остановить Землю, то Луна «бросит» ее и продолжит свой обычный путь вокруг Солнца. В чем причина такой уникальности Луны? Возможно, своим происхождением она отличается от других планет — спутников?

Таблица 8.3

Гравитационное влияние планеты-хозяина и Солнца на планету-спутник, включая кандидатов