Space.com, Николь Граначчи
На Земле вы можете посмотреть ночью вверх и увидеть яркое сияние Луны с расстояния в сотни тысяч миль. Но если бы вы отправились на Венеру, этого бы не было. Не у каждой планеты есть луна – так почему же у одних планет несколько спутников, а у других ни одного?
Я преподаватель физики, который следовал современным теориям, описывающим, почему у одних планет есть спутники, а у других нет.
Во-первых, Луну называют естественным спутником. Астрономы называют спутниками объекты в космосе, которые вращаются вокруг более крупных тел. Поскольку Луна создана не человеком, это естественный спутник.
В настоящее время существуют две основные теории, объясняющие, почему у некоторых планет есть спутники. Луны либо захватываются гравитацией, если они находятся в пределах так называемого радиуса сферы Хилла планеты, либо они образуются вместе с солнечной системой.
Радиус сферы Хилла
Объекты оказывают гравитационное притяжение на другие близлежащие объекты. Чем больше объект, тем больше сила притяжения.
Эта гравитационная сила является причиной, по которой мы все остаемся привязанными к Земле вместо того, чтобы улетать прочь.
В Солнечной системе доминирует большая гравитационная сила Солнца, которая удерживает все планеты на орбитах. Солнце - самый массивный объект в нашей Солнечной системе, что означает, что оно оказывает наибольшее гравитационное влияние на такие объекты, как планеты.
Для того, чтобы спутник вращался вокруг планеты, он должен находиться достаточно близко, чтобы планета могла оказывать достаточное усилие, удерживающее его на орбите. Минимальное расстояние, необходимое планете для удержания спутника на орбите, называется радиусом сферы Хилла.
Радиус сферы Хилла основан на массе как большего, так и меньшего объекта. Луна, вращающаяся вокруг Земли, является хорошим примером того, как работает радиус сферы Хилла. Земля вращается вокруг Солнца, но Луна находится достаточно близко к Земле, чтобы притяжение Земли захватило ее. Луна вращается вокруг Земли, а не вокруг Солнца, потому что она находится в пределах радиуса сферы Хилла Земли.
Планеты меньшего размера, такие как Меркурий, имеют крошечный радиус сферы Хилла, поскольку они не могут оказывать большого гравитационного притяжения. Любые потенциальные луны, скорее всего, будут притянуты солнцем.
Многие ученые все еще пытаются выяснить, могли ли у этих планет в прошлом быть маленькие спутники. Когда-то, во время формирования солнечной системы, у них могли быть спутники, которые были разрушены в результате столкновений с другими космическими объектами.
У Марса два спутника, Фобос и Деймос. Ученые до сих пор спорят, произошли ли они от астероидов, которые прошли близко к радиусу сферы Хилла Марса и были захвачены планетой, или они образовались одновременно с солнечной системой. Больше доказательств подтверждает первую теорию, потому что Марс находится близко к поясу астероидов.
Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун имеют больший радиус сферы Хилла, потому что они намного больше Земли, Марса, Меркурия и Венеры и находятся дальше от Солнца. Их гравитационное притяжение может привлекать и удерживать на орбите больше естественных спутников, таких как луны. Например, у Юпитера 95 спутников, в то время как у Сатурна 146.
Луны образуются вместе с солнечной системой
Другая теория предполагает, что некоторые луны сформировались одновременно с их солнечной системой.
Солнечные системы начинаются с большого газового диска, вращающегося вокруг солнца. По мере вращения газа вокруг солнца он конденсируется в планеты и спутники, которые вращаются вокруг них. Таким образом, все планеты и луны вращаются в одном направлении.
Но, вероятно, таким образом было создано всего несколько лун в нашей солнечной системе. Ученые предсказывают, что внутренние спутники Юпитера и Сатурна сформировались во время возникновения нашей солнечной системы, потому что они такие старые. Остальные спутники в нашей солнечной системе, включая внешние спутники Юпитера и Сатурна, вероятно, были гравитационно захвачены своими планетами.
Луна Земли особенная, потому что, вероятно, она сформировалась по-другому. Ученые полагают, что давным-давно с Землей столкнулся крупный объект размером с Марс. Во время этого столкновения большой кусок отлетел от Земли на ее орбиту и стал луной.
Ученые предполагают, что Луна сформировалась таким образом, потому что они обнаружили в почве на поверхности Луны породу под названием базальт. Лунный базальт выглядит так же, как базальт, находящийся внутри Земли.
В конечном счете, вопрос о том, почему у некоторых планет есть луны, все еще широко обсуждается, но такие факторы, как размер планеты, гравитационное притяжение, радиус сферы Хилла и то, как сформировалась ее солнечная система, могут сыграть свою роль.