Ретроградное и прямое движение

редактировать
Эта статья посвящена ретроградным движениям небесных тел относительно гравитационно центрального объекта. Чтобы узнать о видимом движении с определенной точки обзора, см. « Видимое ретроградное движение». Ретроградная орбита: спутник (красный) вращается в направлении, противоположном вращению его основного (синий / черный).

Ретроградное движение в астрономии - это, в общем, орбитальное или вращательное движение объекта в направлении, противоположном вращению его основного, то есть центрального объекта (рисунок справа). Он также может описывать другие движения, такие как прецессия или нутация оси вращения объекта. Продвинутое или прямое движение - это более нормальное движение в том же направлении, в котором вращается основной элемент. Однако, «ретроградный» и «прогрессивный» могут также относиться к объекту, отличному от основного, если так описано. Направление вращения определяется инерциальной системой отсчета, такой как далекие неподвижные звезды..

В Солнечной системе орбиты всех планет и большинства других объектов вокруг Солнца, за исключением многих комет, прямолинейны. Они вращаются вокруг Солнца в том же направлении, что и Солнце вокруг своей оси, что при наблюдении с северного полюса Солнца против часовой стрелки. За исключением Венеры и Урана, вращение планет также прямое. У большинства естественных спутников прямые орбиты вокруг своих планет. Двигайте спутники Урана по орбите в направлении вращения Урана, которое ретроградно к Солнцу. Почти все обычные спутники являются приливно заблокированы и, таким образом, имеют ProGrade вращения. Ретроградные спутники обычно маленькие и далеки от своих планет, за исключением спутника Нептуна Тритона, который большой и близкий. Считается, что все ретроградные спутники сформировались отдельно до того, как были захвачены своими планетами.

Большинство искусственных спутников Земли с малым углом наклона выведены на прямую орбиту, поскольку в этой ситуации для достижения орбиты требуется меньше топлива.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Формирование небесных систем
  • 2 Орбитальные и вращательные параметры
    • 2.1 Наклонение орбиты
    • 2.2 Осевой наклон
  • 3 тела Солнечной системы
    • 3.1 Планеты
    • 3.2 Карликовые планеты
    • 3.3 Естественные спутники и кольца
    • 3.4 Астероиды
    • 3.5 Кометы
    • 3.6 Объекты пояса Койпера
    • 3.7 Метеороиды
    • 3.8 вс
  • 4 планетные атмосферы
  • 5 искусственных спутников
  • 6 экзопланет
  • Галактические орбиты 7 звезд
  • 8 Галактик
    • 8.1 Спутниковые галактики
    • 8.2 Выпуклости, вращающиеся в противоположных направлениях
    • 8.3 Центральные черные дыры
  • 9 См. Также
  • 10 сносок
  • 11 Источники
  • 12 Дальнейшее чтение

Формирование небесных систем

Когда галактики или через планетарные системы формы, его материал принимает форму диска. Большая часть материала движется по орбите и вращается в одном направлении. Эта равномерность движения обусловлена ​​схлопыванием газового облака. Природа коллапса объясняется сохранением момента количества движения. В 2010 году открытие нескольких горячих юпитеров с обратными орбитами поставило под сомнение теории о формировании планетных систем. Это можно объяснить, отметив, что звезды и их планеты образуются не изолированно, а в звездных скоплениях, содержащих молекулярные облака. Когда протопланетный диск сталкивается с облаком или крадет материал из него, это может привести к ретроградному движению диска и соответствующих планет.

Орбитальные и вращательные параметры

Наклонение орбиты

Наклон небесного объекта указывает, является ли его орбита прямой или ретроградной. Наклон небесного объекта - это угол между его плоскостью орбиты и другой системой отсчета, такой как экваториальная плоскость первичной обмотки объекта. В Солнечной системе, наклон планеты измеряется от плоскости эклиптики, которая является плоскостью из Земли орбиты «S вокруг Солнца. Наклонение лун отсчитывается от экватора планеты, вокруг которой они вращаются. Объект с наклоном от 0 до 90 градусов вращается или вращается в том же направлении, что и основной объект. Объект с наклоном ровно 90 градусов имеет перпендикулярную орбиту, которая не является ни прямой, ни ретроградной. Объект с наклоном от 90 до 180 градусов находится на ретроградной орбите.

Осевой наклон

Наклон оси небесного объекта указывает, является ли вращение объекта прямым или ретроградным. Осевой наклон - это угол между осью вращения объекта и линией, перпендикулярной его плоскости орбиты, проходящей через центр объекта. Объект с осевым наклоном до 90 градусов вращается в том же направлении, что и его основной. Объект с осевым наклоном точно 90 градусов имеет перпендикулярное вращение, которое не является ни прямым, ни ретроградным. Объект с осевым наклоном от 90 до 180 градусов вращается в направлении, противоположном его орбитальному направлению. Независимо от наклона или наклона оси, северный полюс любой планеты или луны в Солнечной системе определяется как полюс, который находится в том же небесном полушарии, что и северный полюс Земли.

Тела Солнечной системы

Планеты

Все восемь планет Солнечной системы вращаются вокруг Солнца в направлении вращения Солнца, которое против часовой стрелки, если смотреть сверху на северный полюс Солнца. Шесть планет также вращаются вокруг своей оси в том же направлении. Исключение - планеты с ретроградным вращением - Венера и Уран. Наклон оси Венеры составляет 177 °, что означает, что она вращается почти точно в направлении, противоположном своей орбите. Уран имеет наклон оси 97,77 °, поэтому его ось вращения примерно параллельна плоскости Солнечной системы. Причина необычного наклона оси Урана с уверенностью неизвестна, но обычно предполагают, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером с Землю столкнулась с Ураном, вызвав искаженную ориентацию.

Маловероятно, что Венера образовалась с ее нынешним медленным ретроградным вращением, которое занимает 243 дня. Венера, вероятно, начала с быстрого прямого вращения с периодом в несколько часов, как и большинство планет Солнечной системы. Венера находится достаточно близко к Солнцу, чтобы испытать значительное гравитационное приливное рассеяние, а также имеет достаточно толстую атмосферу, чтобы создавать термически обусловленные атмосферные приливы, которые создают ретроградный крутящий момент. Нынешнее медленное ретроградное вращение Венеры находится в равновесном балансе между гравитационными приливами, пытающимися приливно привязать Венеру к Солнцу, и атмосферными приливами, пытающимися повернуть Венеру в ретроградном направлении. В дополнение к поддержанию этого современного равновесия, приливы также достаточны для объяснения эволюции вращения Венеры от изначального быстрого прямого направления к ее нынешнему медленному ретроградному вращению. В прошлом были предложены различные альтернативные гипотезы для объяснения ретроградного вращения Венеры, такие как столкновения или первоначальное образование Венеры таким образом.

Несмотря на то, что Меркурий находится ближе к Солнцу, чем Венера, он не заблокирован приливом, потому что он вошел в спин-орбитальный резонанс 3: 2 из-за эксцентриситета своей орбиты. Прямое вращение Меркурия достаточно медленное, поэтому из-за его эксцентриситета его угловая орбитальная скорость превышает угловую скорость вращения около перигелия, что приводит к временному изменению движения Солнца в небе Меркурия. На вращение Земли и Марса также влияют приливные силы с Солнцем, но они не достигли состояния равновесия, как Меркурий и Венера, потому что они находятся дальше от Солнца, где приливные силы слабее. В газовых гигантах Солнечной системы слишком массивные и слишком далеко от Солнца за приливные силы, чтобы замедлить их вращение.

Карликовые планеты

Все известные карликовые планеты и кандидаты в карликовые планеты имеют прямые орбиты вокруг Солнца, но некоторые имеют ретроградное вращение. Плутон имеет ретроградное вращение; его осевой наклон составляет примерно 120 градусов. Плутон и его спутник Харон приливно привязаны друг к другу. Есть подозрения, что спутниковая система Плутона была создана в результате массового столкновения.

Натуральные спутники и кольца

Оранжевая луна находится на ретроградной орбите.

Если Луна образуется в гравитационном поле планеты во время формирования планеты, она будет вращаться вокруг нее в том же направлении, что и планета, и является обычной луной. Если объект сформирован где-то еще и позже захвачен на орбиту гравитацией планеты, он может быть захвачен либо на ретроградную, либо на прямую орбиту, в зависимости от того, приближается ли он сначала к стороне планеты, которая вращается к ней или от нее. Это неправильная луна.

В Солнечной системе многие луны размером с астероид имеют ретроградные орбиты, тогда как все большие луны, кроме Тритона (самого большого из спутников Нептуна), имеют прямые орбиты. Считается, что частицы в кольце Фиби Сатурна имеют ретроградную орбиту, потому что они происходят от неправильного спутника Фиби.

Все ретроградные спутники в той или иной степени испытывают приливное замедление. Единственный спутник в Солнечной системе, для которого этот эффект заметен, - это спутник Нептуна Тритон. Все остальные ретроградные спутники находятся на далеких орбитах, и приливные силы между ними и планетой незначительны.

Внутри сферы Хилла область стабильности ретроградных орбит на большом расстоянии от главной звезды больше, чем у прямых орбит. Это было предложено как объяснение преобладания ретроградных спутников вокруг Юпитера. Однако, поскольку у Сатурна более равномерное сочетание ретроградных и прогрессивных спутников, основные причины кажутся более сложными.

За исключением Гипериона, все известные обычные естественные спутники планет в Солнечной системе приливно привязаны к своей планете-хозяину, поэтому они имеют нулевое вращение относительно своей планеты-хозяина, но имеют тот же тип вращения, что и их планета-хозяин относительно планеты-хозяина. Солнце, потому что у них прямые орбиты вокруг своей планеты-хозяина. То есть все они имеют прямое вращение относительно Солнца, кроме Урана.

Если произойдет столкновение, материал может быть выброшен в любом направлении и слиться в прямые или ретроградные луны, что может иметь место для спутников карликовой планеты Хаумеа, хотя направление вращения Хаумеа неизвестно.

Астероиды

Астероиды обычно имеют прямую орбиту вокруг Солнца. Известно всего несколько десятков астероидов на ретроградных орбитах.

Некоторые астероиды с ретроградными орбитами могут быть выгоревшими кометами, но некоторые могут приобрести свою ретроградную орбиту из-за гравитационного взаимодействия с Юпитером.

Из-за их небольшого размера и большого расстояния от Земли трудно телескопически проанализировать вращение большинства астероидов. По состоянию на 2012 год доступны данные менее чем по 200 астероидам, и различные методы определения ориентации полюсов часто приводят к большим расхождениям. Каталог векторов вращения астероидов в Познанской обсерватории избегает использования фраз «ретроградное вращение» или «прямое вращение», поскольку это зависит от того, какая плоскость отсчета имеется в виду, и координаты астероида обычно даются относительно плоскости эклиптики, а не плоскости орбиты астероида.

Астероиды со спутниками, также известные как двойные астероиды, составляют около 15% всех астероидов диаметром менее 10 км в основном поясе и в околоземном населении, и большинство из них, как полагают, образовано эффектом YORP, заставляющим астероид так вращаться. быстро, что он распадается. По состоянию на 2012 год, и где вращение известно, все спутники астероидов вращаются вокруг астероида в том же направлении, что и астероид.

Большинство известных объектов, находящихся в орбитальном резонансе, вращаются в том же направлении, что и объекты, с которыми они находятся в резонансе, однако несколько ретроградных астероидов были обнаружены в резонансе с Юпитером и Сатурном.

Кометы

Кометы из облака Оорта с гораздо большей вероятностью, чем астероиды, будут ретроградными. Комета Галлея движется по ретроградной орбите вокруг Солнца.

Объекты пояса Койпера

Большинство объектов пояса Койпера имеют прямую орбиту вокруг Солнца. Первым объектом пояса Койпера, имеющим ретроградную орбиту, был обнаружен KV 42 2008 года. Другие объекты пояса Койпера с ретроградными орбитами: (471325) 2011 KT 19, (342842) 2008 YB 3, (468861) 2013 LU 28 и 2011 MM 4. Все эти орбиты высоко наклонены, с наклонностями в диапазоне 100 ° -125 °.

Метеороиды

Метеороиды, движущиеся по ретроградной орбите вокруг Солнца, ударяются о Землю с более высокой относительной скоростью, чем метеороиды с прямой скоростью, и имеют тенденцию сгорать в атмосфере и с большей вероятностью ударяются о сторону Земли, обращенную от Солнца (т. Е. Ночью), тогда как метеороиды прямые метеороиды имеют более медленную скорость приближения и чаще приземляются в виде метеоритов и имеют тенденцию попадать на обращенную к Солнцу сторону Земли. Большинство метеороидов прочные.

солнце

Движение Солнца вокруг центра масс Солнечной системы осложняется возмущениями со стороны планет. Каждые несколько сотен лет это движение переключается с прямого на обратное.

Планетарные атмосферы

Ретроградное движение или регресс в атмосфере Земли наблюдается в погодных системах, движение которых противоположно общему региональному направлению воздушного потока, то есть с востока на запад против западных ветров или с запада на восток через пассаты восточных ветров. Prograde движение по отношению к планетарному вращению рассматриваются в атмосферном супер-вращении в термосфере Земли и в верхней тропосфере части Венеры. Моделирование показывает, что в атмосфере Плутона должны преобладать ветры, ретроградные к его вращению.

Искусственные спутники

Дополнительная информация: Искусственные спутники на ретроградной орбите.

Искусственные спутники, предназначенные для орбит с низким наклонением, обычно запускаются в прямом направлении, поскольку это сводит к минимуму количество топлива, необходимое для достижения орбиты, за счет вращения Земли (экваториальная стартовая площадка оптимальна для этого эффекта). Однако израильские спутники Ofeq запускаются в западном ретроградном направлении над Средиземным морем, чтобы гарантировать, что обломки запуска не упадут на населенные районы суши.

Экзопланеты

Звезды и планетные системы, как правило, рождаются в звездных скоплениях, а не образуются изолированно. Протопланетные диски могут сталкиваться с молекулярными облаками внутри скопления или красть материал из них, и это может привести к тому, что диски и соответствующие им планеты будут иметь наклонные или ретроградные орбиты вокруг своих звезд. Ретроградное движение также может быть результатом гравитационного взаимодействия с другими небесными телами в той же системе (см. Механизм Козаи ) или близкого столкновения с другой планетой, или может случиться так, что сама звезда перевернулась на раннем этапе формирования их системы из-за взаимодействий между ними. магнитное поле звезды и диск, образующий планету.

Аккреционный диск протозвезды IRAS 16293-2422 имеет части, вращающиеся в противоположных направлениях. Это первый известный пример встречного вращения аккреционного диска. Если эта система образует планеты, внутренние планеты, вероятно, будут вращаться в направлении, противоположном направлению внешних планет.

WASP-17b была первой экзопланетой, которая, как было обнаружено, вращается вокруг своей звезды, противоположной направлению вращения звезды. Днем позже было объявлено о второй такой планете: HAT-P-7b.

В одном исследовании более половины всех известных горячих юпитеров имели орбиты, которые не совпадали с осью вращения их родительских звезд, а у шести орбиты были обратными.

Последние несколько гигантских ударов во время формирования планет обычно являются основным фактором, определяющим скорость вращения планет земной группы. Во время стадии гигантского столкновения толщина протопланетного диска намного больше, чем размер планетарных зародышей, поэтому столкновения с равной вероятностью произойдут с любого направления в трех измерениях. Это приводит к наклону оси аккрецированных планет в диапазоне от 0 до 180 градусов с любым направлением так же вероятно, как и любое другое, с равной вероятностью как прямое, так и ретроградное вращение. Следовательно, прямое вращение с небольшим наклоном оси, обычное для планет земной группы Солнечной системы, за исключением Венеры, не характерно для планет земной группы в целом.

Галактические орбиты звезд

Звездный узор кажется фиксированным на небе, насколько это касается человеческого зрения; это потому, что их огромные расстояния относительно Земли приводят к движению, невидимому невооруженным глазом. На самом деле звезды вращаются вокруг центра своей галактики.

Звезды с ретроградной орбитой относительно общего вращения дисковой галактики с большей вероятностью будут обнаружены в галактическом гало, чем в галактическом диске. Млечный путь внешнего гало «ы имеет множество шаровых скоплений с ретроградной орбитой и с ретроградным или нулевым вращением. Структура ореола - предмет непрекращающихся дискуссий. Несколько исследований заявили, что нашли ореол, состоящий из двух отдельных компонентов. Эти исследования обнаружили «двойное» гало с внутренним, более богатым металлами, прогрессивным компонентом (т. Е. Звезды вращаются вокруг галактики в среднем с вращением диска) и бедным металлом, внешним, ретроградным (вращающимся относительно диска) компонентом.. Однако эти результаты были оспорены другими исследованиями, опровергающими такую ​​двойственность. Эти исследования демонстрируют, что данные наблюдений можно объяснить без двойственности при использовании улучшенного статистического анализа и учета неопределенностей измерений.

Считается, что соседняя Звезда Каптейна обрела свою высокоскоростную ретроградную орбиту вокруг галактики в результате того, что она была оторвана от карликовой галактики, которая слилась с Млечным путем.

Галактики

Спутниковые галактики

Близкие пролеты и слияния галактик в скоплениях галактик могут вытягивать материал из галактик и создавать небольшие галактики-спутники либо на прямолинейных, либо на ретроградных орбитах вокруг более крупных галактик.

Галактика под названием Комплекс H, которая вращалась вокруг Млечного Пути в ретроградном направлении относительно вращения Млечного Пути, сталкивается с Млечным путем.

Противовращающиеся выпуклости

NGC 7331 - пример галактики, у которой есть выпуклость, которая вращается в направлении, противоположном остальной части диска, вероятно, в результате падения материала.

Центральные черные дыры

В центре спиральной галактики находится по крайней мере одна сверхмассивная черная дыра. Ретроградная черная дыра - та, у которой вращение противоположно вращению ее диска - извергает струи намного более мощные, чем струи прогрессирующей черной дыры, которая может вообще не иметь струи. Ученые создали теоретическую основу для образования и эволюции ретроградных черных дыр, основанную на зазоре между внутренним краем аккреционного диска и черной дырой.

Смотрите также

Сноски

использованная литература

дальнейшее чтение

Порталы : Физика Астрономия Звезды Космический полет Космическое пространство Солнечная система Наука
Последняя правка сделана 2023-04-04 08:45:02
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте