Một vệ tinh tự nhiên có thể tồn tại trong một quỹ đạo địa tĩnh?

Trong khi duyệt qua Vật lý SE, tôi nhận thấy một câu hỏi về các vệ tinh trong quỹ đạo địa tĩnh (không liên quan đến câu hỏi tôi đang hỏi ở đây), và trong một khoảnh khắc tôi đã giải thích nó là đề cập đến các vệ tinh tự nhiên (ví dụ như mặt trăng). Vì vậy, tôi tự hỏi: một vệ tinh tự nhiên có thể tồn tại trong quỹ đạo địa tĩnh?

Rồi tôi dừng lại và suy nghĩ. Đối với những người khổng lồ khí lớn, như Sao Mộc, có mặt trăng quá gần hành tinh có thể gây tử vong (đối với mặt trăng). Nếu nó mạo hiểm bên trong giới hạn Roche của hành tinh, thì nó sẽ nướng. Nhưng có một tin tốt: giới hạn Roche phụ thuộc vào cả khối lượng và mật độ của cơ thể chính và vệ tinh. Vì vậy, có lẽ lý do này là không thể áp dụng, vì một vệ tinh tự nhiên có khối lượng lớn có thể tồn tại. Vì vậy, câu hỏi thay đổi:

Liệu một vệ tinh tự nhiên có mật độ cao, khối lượng đủ lớn có thể chiếm quỹ đạo địa tĩnh trên cơ thể chính của nó?

Tất nhiên, một vệ tinh tự nhiên (mặt trăng) có thể có chu kỳ quỹ đạo bằng với chu kỳ quay của vật chủ (với điều kiện quỹ đạo như vậy sẽ có thể truy cập được). Tuy nhiên, ma sát thủy triều có thể tạo ra một khóa như vậy là khá yếu, vì vậy đây sẽ là một cơ hội hiếm có. Hơn nữa, nhiễu loạn vào quỹ đạo từ các mặt trăng khác hoặc ngôi sao chủ của chúng có thể đưa mặt trăng ra khỏi quỹ đạo như vậy.

Mặt khác, điều khá phổ biến là chu kỳ quỹ đạo của mặt trăng bằng với chu kỳ quay của chính chúng (chứ không phải của vật chủ). Đây chính xác là trường hợp của Mặt trăng Trái đất (bạn có thể nói rằng Trái đất nằm trên quỹ đạo "chọn lọc") và xảy ra một cách tự nhiên tạo thành sự tương tác thủy triều của hành tinh với mặt trăng của nó.

Vâng. Charon nằm trong quỹ đạo đồng bộ Pluto. Sao Diêm Vương và Charon bị khóa lẫn nhau.

Nó sẽ đòi hỏi một quỹ đạo rất chính xác để một tiểu hành tinh kết thúc trong quỹ đạo địa tĩnh . Nó không xảy ra tình cờ. Các công ty cung cấp chuyến bay vào vũ trụ phải nỗ lực thực sự để đưa các vệ tinh liên lạc của khách hàng của họ đến đó. Và địa tĩnh không phải là một loại quỹ đạo rất ổn định. Lực hấp dẫn khác nhau của Mặt trăng kéo các vệ tinh ra khỏi quỹ đạo địa tĩnh của chúng khi các vệ tinh di chuyển đến gần và xa nó hơn mỗi ngày khi Trái đất quay. GEO là khoảng một phần mười khoảng cách đến Mặt trăng. Vệ tinh cần các động cơ tên lửa nhỏ của họ để thực hiện các cuộc diễn tập giữ trạm định kỳ để ở lại đó. Trái đất không có vệ tinh tự nhiên lâu dài trong bất kỳ quỹ đạo nào, ngoại trừ Mặt trăng.

Charon và Pluto là những ví dụ tồi tệ. Chúng có khối lượng tương đương: Sao Diêm Vương chỉ nặng hơn 9 lần so với Charon (Trái đất nặng gấp 81 lần Mặt trăng), vì vậy trung tâm khối lượng trong hệ thống đó nằm bên ngoài cơ thể chính (cách bề mặt Sao Diêm Vương khoảng 1000 km).

Vấn đề chính của các vệ tinh là giới hạn Roche. Đối với hệ thống Eath-Moon Bán kính Roche là khoảng 15500 km từ trung tâm đến trung tâm (7400 km từ bề mặt đến bề mặt). Quỹ đạo địa tĩnh cho Trái đất là 42 164 từ tâm Trái đất hoặc 35 786 từ bề mặt Geoid (mực nước biển). Nó chỉ hoạt động ở đồng bằng Xích đạo (Mặt trăng nghiêng 18,3-28,6 so với đường xích đạo Trái đất). Vì vậy, hành tinh có kích thước Trái đất có thể có vệ tinh cỡ Mặt trăng trên quỹ đạo địa tĩnh. Trong quá khứ xa xôi, Mặt trăng của chúng ta gần hơn rất nhiều - có thể khoảng 50 000 km (khoảng 60 000 từ trung tâm đến trung tâm).

Quỹ đạo địa tĩnh yêu cầu: * Khoảng cách chính xác giữa các cơ thể, cho thời gian quỹ đạo một ngày. * Một quỹ đạo xích đạo, sao cho vệ tinh luôn ở trên cùng một vĩ độ (nếu không, nó được gọi là quỹ đạo địa không đồng bộ) * Một quỹ đạo tròn.

Chỉ cần có được một trong những thông số này chính xác bằng cơ hội một mình là điều cực kỳ khó xảy ra. Nếu chúng tôi tìm thấy một vệ tinh nơi cả ba vị trí được đặt, có lẽ chúng tôi sẽ phải bắt đầu xem xét khả năng nó được đặt ở đó bởi một nền văn minh ngoài hành tinh.

charon và sao Diêm Vương bị khóa chặt, như mặt trăng trên trái đất. vì vậy bạn có thể nói rằng trái đất nằm trong quỹ đạo địa tĩnh với mặt trăng. trên thực tế, vòng quay trái đất đã và sẽ tiếp tục bị chậm lại bởi mặt trăng cho đến khi mặt trăng nằm trong quỹ đạo địa tĩnh với trái đất.