Предложение написать о двойных планетах появилось в комментариях. Причём, с несколько противоречивыми вводными. Публикация должна быть интересной и содержать ответ на вопрос, могут ли тела в таких системах сохранять нормальное вращение. В вопросе же ничего интересного нет: конечно, могут.
Планеты в составе кратных систем не обязательно должны входить в обоюдный гравитационный захват. Всё зависит от относительной массы тел и расстояния между ними. На Земле же сутки не сравнялись с месяцем. Между тем, ещё в начале века называть систему Земля-Луна «двойной планетой» считалось модным… Сейчас мода, вроде бы, прошла. Всё-таки, Земля и Луна не образуют кратную систему ни в каком смысле.
Следовательно, о смыслах. В традиционном понимании, – обычно, когда говорят о «двойных» телах, имеют ввиду это, – в кратной системе тела вращаются вокруг общего центра масс, не находящегося внутри ни одного из них. Классическим примером «кратной» является система Плутон-Харон. В которой, спутник лишь в десятеро легче центрального тела и радиус его орбиты очень мал… И это сбивает с толку. Для образования двойной системы высокая массу спутника лишь желательна, с увеличением же радиуса орбиты вероятность превращения системы в кратную только растёт. Например, если Луна удалится от Земли на край планетарной «зоны влияния» – на миллион километров, центр масс системы будет располагаться в 5000 километров над поверхностью Земли. С другой же стороны, если придвинуть Харон к Плутону ещё ближе, – опустить с 20 до 10 тысяч километров, – система перестанет быть «двойной».
То есть, классическая «двойственность» это ни о чём. Самые эффектные тесные системы, – изображать которые так нравится художникам, – «двойными» в вышеуказанном смысле могут не быть. Система Земля-Луна попадала в список на ином основании. В конце прошлого века появились модели, показавшие, что в одном протопланетном кольце – запросто! – могут формироваться сразу два гравитационно-связанных тела. Некоторое время многим планетологам казалось, что новый подход замечательно объясняет всё, – особенно, большую чем модели рекомендовали для спутника планеты размером с Землю массу Луны… Но, происхождение Луны – отдельный вопрос. Здесь достаточно сказать, что гипотеза её одновременного и независимого от Земли формирования не подтвердилась.
...О чём речь? О том, что двойная система – в любом смысле – это совсем не обязательно что-то интересное. В общем случае, от системы планета-спутник внешне она не отличается. Учитывая, что и Харон, как удалось установить, сформировался по «лунному» механизму, – из окружающего растущий Плутон обломочного кольца, – да и сам Плутон больше не планета, последний кандидат на «двойную планету» в Солнечной системе это пара Сатурн-Титан… Интересным же, будоражащим воображение, всем кажется нечто совершенно иное, – тесные системы.
Может ли существовать тесная пара, подобная изображённой на иллюстрациях, – из двух очевидно крупных, сравнимой массы планет? Именно, планет. Тесные двойные, даже контактно-двойные малые тела – не редкость. Существование большого количества двойных астероидов, кстати, и показывает работоспособность «двойной» модели формирования… Вопрос, переживут ли столь зыбкие конструкции катастрофический этап, на котором начинают сливаться планетоиды...
Настоящих двойных планет, пока, никто не видел. Модель предсказывает возможность появления таких тел, но без наблюдательных подтверждений непонятно работает ли модель правильно. Главное же, двойной планете мало родиться. Пара должна сохранить стабильность в условиях воздействия других тел системы.
Планеты в двойной системе будут испытывать сильнейший приливный нагрев, – если система тесная, как на картинках, обоюдный гравитационный захват (с выделением переходом энергии собственного вращения в тепло за 50-100 миллионов лет) неизбежен. Но куда существеннее последствия либраций, вытягивающих энергию из орбитального движения. Чем дальше уходит Луна от Земли, тем сильнее Землю качает относительно общего центра масс. Планета то смещается к Солнцу, то удаляется от него, и эти перегрузки также поглощают энергию… Другой вопрос, чью. По сути, либрация вытягивает энергию из всех тел системы, и механизмы перераспределения очень сложны. И в случае системы Земля-Луна на данном этапе работают так, что Луна постепенно удаляется.
...Если проще, то в «разнесённой» системе двух тел примерно земной массы в системе с другими планетами и подобной Солнцу звездой, либрации будут запредельными, и разрушат пару (растащат или столкнут компоненты) в астрономически незначащий срок. Если пара тесная, сокращается плечо «шатания», но растёт частота. Вокруг общего центра масс планеты, при таком, как на картинке, расположении, должны вращаться с бешеной скоростью. Следовательно, либрации тоже будут запредельными.
То есть, должно быть понятно уже, почему двойных планет телескопы не видят. Что-то такое может существовать в условиях исключительных. Нужно так хитро уравновесить систему, чтобы энергию на либрационный нагрев давали – только – другие тела.
Воображение отказывает.
Но, допустим.
Что, кроме мозговыносящей картинки, можно вытянуть из «тесной двойной системы», допустив, что одна или обе планеты землеподобны и обитаемы?.. Во-первых, тепло. По условию сохранения системой стабильности, планеты испытывают постоянный, бодрящий недра нагрев. И неслабый такой. Следовательно, с вулканами, плотностью атмосферы и глубиной океанов на них всё или хорошо, или слишком хорошо, – так что лучше бы можно не надо.
Во-вторых, вращение. Планеты, как отмечалось выше, находятся в обоюдном гравитационном захвате. Обе деформированы к более или менее выраженной яйцевидной форме и постоянно висят в зените над одной точкой поверхности друг у друга. На каждой день равен месяцу, но это не значит «длинный день». Чем выше масса тел, тем выше должна быть и скорость, чтобы центробежная сила уравновесила силу тяжести… И хотя результат очевидно зависит от радиуса орбиты, если так как на картинках, – сутки на каждой планете могут длиться… ну… строго на глаз… всего минут по 20. Что эквивалентно «отмене» суточных циклов, так как ни живые организмы, ни температура на поверхности не успеют отреагировать на изменения освещённости.
Но это также значит, что, в случае если вращение происходит в плоскости эклиптики (наиболее вероятный вариант), одно из полушарий на каждой из планет постоянно будет «сумеречным». Менее освещённым и более холодным, чем другое. Каждый день, при прохождении солнца через зенит будет происходить полное затмение.