चन्द्रमा कैसे पकड़ लेते हैं?


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सौर मंडल में एक चंद्रमा के आकार की वस्तु ढीली चल रही है, शायद एक ग्रहों की टक्कर के बाद। जैसे-जैसे यह किसी ग्रह के करीब पहुंचता है, यह लगभग हाइपरबोलिक पथ का अनुसरण करता है। यदि यह अतीत में चला जाता है, तो यह अभी भी एक ही हाइपरबोला पर है, एक वक्र पर अपने दृष्टिकोण (संभवतः) को दर्शाता है। जो ग्रह शरीर के वेग को कभी भी पकड़ सकता है, वह कैसे कर सकता है? यह या तो टकराता नहीं है या अतीत में जाता है?


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संक्षिप्त उत्तर: सूर्य। हाइपरबोलिक पथ गुरुत्वाकर्षण दो-शरीर की समस्या को हल करने से उत्पन्न होता है। यदि पृथ्वी और चंद्रमा ब्रह्मांड में केवल दो वस्तुएं थीं, तो हां चंद्रमा उस हाइरबोला के साथ जारी रहता। एक बार जब आप मिश्रण में तीसरा शरीर जोड़ते हैं, तो परिणामस्वरूप प्रक्षेपवक्र मौलिक रूप से अधिक जटिल हो जाते हैं।
डेविड एच।

@ डेविड एच धन्यवाद। मेरे अपने गणित GMm / r ^ 2 = mv ^ 2 / r से आगे नहीं जाते हैं, लेकिन यह गंभीर रूप से डाल रहा है, क्या यह है कि चंद्रमा ग्रह को 'पिछले झूल रहा है' लेकिन सूर्य से दूर जा रहा है, ताकि सूर्य का प्रभाव हो अर्ध-अतिशयोक्तिपूर्ण पथ को दीर्घवृत्त में परिवर्तित करता है?
डेविड गार्नर

जवाबों:


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कोई ग्रह चंद्रमा को कैसे पकड़ सकता है?

वहाँ, के अनुसार सौर मंडल में 178 चन्द्रमाओं हैं नासा ग्रहों फैक्ट शीट , तो यह लगता है एक आम घटना हो। निम्नलिखित अनुभागों से पता चलेगा कि चंद्रमा पर कब्जा वास्तव में असंभव है, लेकिन जब किसी ग्रह में एक या एक से अधिक चन्द्रमाओं को पकड़ना आसान हो जाता है।

आरंभिक स्थितियां

प्रारंभिक स्थितियों से शुरू होकर, ग्रह सूर्य के बारे में कक्षा में है, और एक क्षुद्रग्रह सूर्य के बारे में एक अलग कक्षा में है।

संभव होने के लिए कब्जा करने के लिए, क्षुद्रग्रह और ग्रह को निकटता में आना चाहिए। जब क्षुद्रग्रह ग्रह के प्रभाव क्षेत्र के अंदर आता है, तो ग्रह का गुरुत्वाकर्षण क्षुद्रग्रह का मार्ग निर्धारित करने का मुख्य कारक है।

संभावित नतीजे

ग्रह के सापेक्ष, क्षुद्रग्रह हाइपरबोलिक प्रक्षेपवक्र का पालन ​​करेगा , और इसलिए कैप्चर से बचने के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा है। परिणामों की एक बड़ी विविधता हो सकती है, लेकिन जो कब्जा करने के लिए नेतृत्व करते हैं वे हैं जहां क्षुद्रग्रह किसी भी तरह से अपने वेग के लिए पर्याप्त गतिज ऊर्जा खो देता है , जो एक बंद (अण्डाकार) कक्षा को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा बनाए रखते हुए ग्रह के पलायन वेग से नीचे गिर जाता है । मुख्य (केवल नहीं) संभावित परिणाम हैं

  • क्षुद्रग्रह की कक्षा एक अधिक या कम सीमा तक विकृत है, और यह ग्रह के प्रभाव के क्षेत्र से बाहर निकलता रहता है।

  • क्षुद्रग्रह की कक्षा विकृत है, और क्षुद्रग्रह ग्रह की सतह को प्रभावित करता है। यह आमतौर पर प्रक्रिया का अंत होगा, लेकिन पृथ्वी पर चंद्रमा ने कैसे कब्जा किया, इस पर वर्तमान सिद्धांत यह है कि थिया नाम के एक शरीर ने पृथ्वी को प्रभावित किया , और चंद्रमा कुछ टकराव के मलबे से बना।

  • क्षुद्रग्रह की कक्षा विकृत है, और क्षुद्रग्रह का मार्ग ग्रह के वातावरण को काटता है, वायुमंडल में गर्मी के रूप में गतिज ऊर्जा ( एयरोब्रैकिंग के समान ) को खो देता है ।

  • क्षुद्रग्रह की कक्षा ग्रह के एक मौजूदा चंद्रमा के पास है और मौजूदा चंद्रमा द्वारा (इस अर्थ में कि मंदी के विपरीत संकेत के साथ त्वरण है) त्वरित है, जैसा कि मेसेंगर अंतरिक्ष यान द्वारा बुध की परिक्रमा करने की गति को धीमा करने के लिए उपयोग किया जाता है ।

पिछले दो मामले कब्जा की संभावना को स्वीकार करते हैं।

संभव कैप्चर

ग्रहों के वातावरण में ऊर्जा खोने के बाद, यदि क्षुद्रग्रह ने पर्याप्त ऊर्जा खो दी है, तो यह ग्रह के चारों ओर एक बंद कक्षा में प्रवेश कर सकता है। समस्या यह है कि कक्षा वायुमंडल को फिर से काट देगी, हर बार ऐसा करने से ऊर्जा खो जाती है, जब तक कि यह ग्रहों की सतह पर प्रभाव नहीं डालती। कब्जा तब हो सकता है जब एक मौजूदा चंद्रमा मौजूद है और क्षुद्रग्रह की कक्षा की विलक्षणता को कम करने के लिए उसके गुरुत्वाकर्षण के लिए सिर्फ सही जगह है ।

तो, सबसे अधिक संभावना मामला जहां एक ग्रह एक मुक्त क्षुद्रग्रह पर कब्जा कर सकता है, जब पहले से ही एक या एक से अधिक चंद्रमा मौजूद हैं। आने वाले क्षुद्रग्रह को मौजूदा चंद्रमा के पहाड़ी क्षेत्र में प्रवेश करने से बचना चाहिए - वह क्षेत्र जहां चंद्रमा क्षुद्रग्रह के मार्ग पर हावी होगा।

गुरुत्वाकर्षण सहायता एक क्षुद्रग्रह को गति दे सकती है जब क्षुद्रग्रह चंद्रमा की कक्षा के बाहर से गुजर रहा है, लेकिन क्षुद्रग्रह को नष्ट कर सकता है जो चंद्रमा की कक्षा के अंदर से गुजर रहा है । इस मामले में क्षुद्रग्रह की गतिज ऊर्जा में से कुछ को चंद्रमा पर स्थानांतरित किया जाता है। जैसा कि एरोब्रैकिंग कैप्चर के साथ होता है, ग्रेविटी असिस्टेड कैप्चर के लिए मौजूदा चंद्रमा को सिर्फ सही जगह पर रखने की आवश्यकता होती है।

एक और तंत्र

नेचर में प्रकाशित एक सुरुचिपूर्ण पेपर (नीचे उल्लेखित) से पता चलता है कि कैसे दो शरीर एक-दूसरे की परिक्रमा करते हैं क्योंकि वे ग्रह के पास जाते हैं जिससे नेप्च्यून द्वारा कब्जा किया जा सकता है। यह तंत्र अन्य मामलों में भी लागू हो सकता है। यह शोध प्रबंध (पीडीएफ) बृहस्पति के लिए एक समान प्रक्रिया पर चर्चा करता है।

अनियमित शरीर

यह पता चला है कि अनियमित आकार के निकायों को गोलाकार निकायों की तुलना में अधिक आसानी से कब्जा किया जा सकता है। ग्रह के पहाड़ी क्षेत्र के भीतर परिक्रमा स्थायी होने के लिए पर्याप्त नहीं है। केवल पहाड़ी क्षेत्र के निचले आधे हिस्से में कक्षाएँ स्थिर हैं। उच्च कक्षाओं में अस्थियों को पास के ग्रहों द्वारा विकृत किया जा सकता है, और शरीर को अंततः बाहर निकाला जा सकता है। लेकिन अनियमित आकार के शरीर ग्रह पर गुरुत्वाकर्षण आकर्षण में मिनट के उतार-चढ़ाव को बढ़ाते हैं, और वास्तव में एक अराजक मनोर में परिक्रमा करते हैं। जब अन्य चन्द्रमा या वलय उपस्थित होते हैं तो ये अराजक कक्षाएँ धीरे-धीरे निचली कक्षाओं में शरीर में ऊर्जा का संचार करती हैं, जिससे नया शरीर निम्न कक्षा में प्रवेश करता है, और इसलिए बाह्य परितोष के लिए प्रतिरक्षा बन जाते हैं। [प्रशस्ति पत्र की जरूरत]

प्रगति बनाम प्रतिगामी कक्षाओं

अराजक कक्षाओं का एक ही विश्लेषण, और पहले का काम भी यह निष्कर्ष निकालता है कि प्रतिगामी कक्षाएं, प्रतिगामी कक्षाओं की तुलना में अधिक स्थिर हैं । जबकि प्रादेशिक परिक्रमाएं केवल पहाड़ी क्षेत्र के भीतरी भाग में स्थिर होती हैं , प्रतिगामी परिक्रमाएं हिल त्रिज्या के 100% तक स्थिर हो सकती हैं । इसलिए प्रतिगामी कब्जा अधिक सामान्यतः देखा जाता है (यह पूरी कहानी नहीं है, यह अभी भी एक मामला है अगर अनुसंधान)।

कई मौजूदा चंद्रमा, अंगूठियां, और प्रारंभिक सौर मंडल

जबकि एकल चंद्रमा के सही समय पर सही जगह पर होने की संभावना कम होती है, जब कई चन्द्रमा होते हैं तो एक प्रारंभिक सहायक बातचीत की संभावना रैखिक रूप से बढ़ जाती है। लेकिन अतिरिक्त इंटरैक्शन की संभावना ज्यामितीय रूप से बढ़ जाती है, इसलिए किसी ग्रह पर अधिक चंद्रमा होने की संभावना अधिक होती है। रिंगों का अस्तित्व भी अमावस्या पर एक ड्रैग को हटाकर कैप्चर करता है, यह ऊर्जा ले रहा है और इसे कक्षा में कम कर रहा है, उसी तरह से जैसे कि अनियंत्रित गैस प्रारंभिक सौर प्रणाली में करेगी।

सबसे बड़े ग्रहों में सबसे अधिक चंद्रमा हैं

यह स्पष्ट हो सकता है, लेकिन सबसे बड़े ग्रहों में सबसे अधिक चंद्रमा हैं। इसका कारण यह है कि उनके पास गहरे गुरुत्वाकर्षण कुएं हैं, और अधिक वस्तुओं में स्वीप है। हालांकि कब्जे की संभावना कम है (अधिकांश वस्तुओं को केवल ग्रह में खींचा जाता है), एक स्थिर चाल ने लाखों कक्षाओं पर कब्जा कर लिया है।

निष्कर्ष

प्रत्येक कैप्चर मैकेनिज्म के लिए परिस्थितियों का एक निश्चित सेट की आवश्यकता होती है, और इसलिए वास्तव में एक काफी दुर्लभ घटना है। एक तंत्र यह है कि जब ग्रह हिल क्षेत्र में प्रवेश करता है तो सह-कक्षीय क्षुद्रग्रहों की एक जोड़ी अलग हो जाती है। एक क्षुद्रग्रह के लिए बाधाओं में सुधार होता है जब क्षुद्रग्रह कम गतिज ऊर्जा के साथ आता है जो कि ग्रह की परिक्रमा करने वाले अन्य पिंडों को दिया जाना चाहिए, और जब पहले से ही कई चंद्रमा या एक अंगूठी प्रणाली होती है।

यह सभी देखें


इस तरह के एक गहन स्पष्टीकरण के लिए बहुत धन्यवाद। जाहिर है, आपके द्वारा वर्णित तंत्र काम करते हैं, क्योंकि जब मैंने पहली बार 1960 के दशक में इस बारे में सोचा था, तो सौर मंडल में केवल 31 चंद्रमा (!) थे। अब 'उत्तर दिया' को हरी झंडी दिखाई।
डेविड गार्नर

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ऐसे दो प्रभाव हैं जो किसी भी मामूली पिंड ("चंद्रमा") और एक ग्रह की साधारण हाइपरबोलिक (या अण्डाकार) सापेक्ष कक्षा में परिवर्तन करते हैं।

सबसे पहले, सूर्य का गुरुत्व (और बृहस्पति की बहुत कम डिग्री)। अच्छे सन्निकटन के लिए ग्रह-सूर्य प्रणाली एक गोलाकार बाइनरी और चंद्रमा एक परीक्षण कण (इसका द्रव्यमान नगण्य) है। ऐसी प्रणाली में परीक्षण कणों की कक्षाओं (प्रतिबंधित तीन-शरीर की समस्या के रूप में जाना जाता है) जटिल हैं, लेकिन जैकोबी ऊर्जा , कब्जा करने से रोकती है (हाइपरबोलिक कक्षा के लिए कोणीय-गति संरक्षण के समान)। इसलिए, कैप्चर को इस सन्निकटन से विचलन की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से चंद्रमा का द्रव्यमान बहुत छोटा नहीं होना चाहिए और / या एक और अंतःक्रियात्मक शरीर भाग लेता है ( क्षुद्रग्रह पर कब्जा करने वाला विकिपीडिया पृष्ठ काफी निराशाजनक है)।

दूसरा, ज्वारीय बल कक्षीय ऊर्जा को आंतरिक ऊर्जा (ग्रह और / या चंद्रमा) में स्थानांतरित कर सकते हैं, जिसे तब विघटित (गर्मी में परिवर्तित) किया जाता है। भाग्यशाली परिस्थितियों में यह प्रक्रिया एक अनबाउंड को एक बाध्य कक्षा में बदलने के लिए पर्याप्त हो सकती है। एक बार बाध्य होने के बाद, ज्वार चंद्रमा को अधिक से अधिक बांधता रहेगा।


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अच्छा उत्तर है, लेकिन स्पष्टता के लिए दूसरे पैराग्राफ (जैकोबी ऊर्जा उल्लेख के आसपास) के बीच में थोड़ा विस्तार होना चाहिए।
फ्लोरिन आंद्रेई

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और मैं व्यक्तिगत रूप से तीसरे पैराग्राफ के लिए एक स्रोत की सराहना करता हूं (इसलिए नहीं कि मुझे संदेह है, लेकिन क्योंकि मैं था कि मैं इससे अनभिज्ञ था)। मुझे चंद्रमा की स्पिन-कोणीय गति पर ज्वारीय बलों के फैलने वाले प्रभाव के बारे में पता था, लेकिन मैंने कक्षीय-कोणीय गति पर प्रभाव पर विचार नहीं किया था।
डेविड एच

साभार- वाल्टर यह मेरे से थोड़ा परे है, लेकिन मुझे सामान्य विचार मिलता है, इसलिए मैंने इसे 'उत्तर दिया' चिह्नित किया है।
डेविड गार्नर

लेकिन आमतौर पर आपको बस एक और चौथे शरीर की जरूरत होती है, या शरीर का एक द्रव्यमान, वह संख्या 3 ढीली कोणीय गति से बाहर फेंक सकती है। यह कम से कम उल्लेखित तंत्र की तुलना में आपके सौर मंडल में अधिक संभावित / कुशल है।
वायुमंडलीय
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