Resonans Lidov - Kozai

Resonans Lidov - Kozai [1]  - i himmelmekanik , en periodisk ændring i forholdet mellem kredsløbets excentricitet og hældning under påvirkning af en eller flere massive kroppe. Libration (oscillation omkring en konstant værdi) er underlagt periapsis-argumentet .

Denne effekt blev beskrevet i 1961 af M. L. Lidov , en sovjetisk videnskabsmand inden for himmelmekanik og rumflyvningsdynamik , mens han studerede planeternes kunstige og naturlige satellitter [2] [3] og i 1962 af den japanske astronom Yoshihide Kozai [4] , da han analyserede asteroiders kredsløb [5] . Som yderligere undersøgelser viste, er Lidov-Kozai-resonansen en vigtig faktor, der danner kredsløb for uregelmæssige satellitter af planeter, trans-neptunske objekter , såvel som ekstrasolare planeter og multiple stjernesystemer [6] .

Beskrivelse af fænomenet

For en bane af et himmellegeme med excentricitet og hældning , som kredser om et større legeme, holdes følgende konstante forhold:

Ser man på dette forhold, kan man sige, at excentricitet kan "byttes" til hældning og omvendt, og denne periodiske fluktuation kan føre til resonans mellem to himmellegemer. Således kan næsten cirkulære, ekstremt skrå baner opnå en meget stor excentricitet i bytte for mindre hældning. Så f.eks. reducerer stigende excentricitet med en konstant semi-hovedakse afstanden mellem objekter ved perihelium , og denne mekanisme kan få kometer til at blive circumsolar .

For objekter i baner med lav hældning resulterer fluktuationer som dette typisk i præcession af periapsis-argumentet . Med udgangspunkt i en bestemt vinkelværdi bliver præcessionen til frigørelse omkring en af ​​to vinkelværdier: 90° eller 270°, det vil sige, at periapsis (punktet for den nærmeste tilgang) vil oscillere omkring denne værdi. Den mindste hældningsvinkel kaldes Kozai-vinklen og er lig med:

For retrograde satellitter er det lig med 140,8°.

Fysisk er effekten relateret til overførslen af ​​vinkelmomentum og bevarelsen af ​​dens samlede mængde i det koblede system (se også Jacobi-integralet ).

Eksempler og applikationer

Lidov-mekanismen er årsagen til, at et himmellegeme er placeret ved periapsis , når det er længst væk fra ækvatorialplanet. Denne effekt er en af ​​grundene til, at Pluto er beskyttet mod kollisioner med Neptun [7] .

Lidov-resonansen sætter også grænser for de mulige baner i systemet, for eksempel:

Lidov-Kozai-resonansen er blevet brugt til påvisning af solsystemets ydre planeter ( Planet Nine [8] ), såvel som i studiet af exoplaneter [9] [10] .

Noter

  1. ↑ 1 2 M. L. Lidov - en videnskabsmand og en person . Hentet 7. juli 2020. Arkiveret fra originalen 13. juni 2019.
  2. ↑ Lidov, M. L. Udviklingen af ​​kunstige satellitters kredsløb under indflydelse af gravitationsforstyrrelser af eksterne legemer  // Artificial Earth Satellites: journal. - 1961. - T. 8 . - S. 5-45 .
  3. ↑ Lidov, ML Udviklingen af ​​kredsløb for kunstige planeters satellitter under påvirkning af tyngdekraftsforstyrrelser fra eksterne legemer  // Planetary and Space Science  : journal  . - 1962. - Bd. 9 . - s. 719-759 .
  4. ↑ hans navn er mere korrekt Yoshihide Kozai (古 在 由秀 Kozai Yoshihide )
  5. ↑ Y. Kozai, Sekulære forstyrrelser af asteroider med høj hældning og excentricitet . Astronomisk Tidsskrift (11. januar 1962). Hentet 6. februar 2010. Arkiveret fra originalen 17. april 2012.  (Engelsk)
  6. ↑ Innanen et al. Linqing Wen. Om excentricitetsfordelingen af ​​koalescerende sorthulsbinære drevet af Kozai-mekanismen i kugleformede klynger . arXiv.org (22. november 2002). Hentet 7. juli 2020. Arkiveret fra originalen 16. april 2020.  (Engelsk)
  7. ↑ Innanen et al. Kozai-mekanismen og stabiliteten af ​​planetbaner i binære stjernesystemer . Astronomisk tidsskrift (5. januar 1997). Hentet 6. februar 2010. Arkiveret fra originalen 17. april 2012.  (Engelsk)
  8. ↑ Maxim Russo. Planet ni: nyt bevis  // polit.ru. - 2016. - 16. oktober.
  9. ↑ L. L. Sokolov, B. B. Eskin. Om mulige resonansbaner for exoplaneter  // Astronomical Bulletin. - 2009. - T. 43 , nr. 1 . - S. 87-92 . — ISSN 0320-930X .
  10. ↑ Ivan Shevchenko. Lidov-Kozai-effekten – Anvendelser i Exoplanet Research and Dynamical Astronomy  (neopr.) . - Springer, 2016. - ISBN 978-3-319-43522-0 .

Litteratur

Links