На Земле ночью, глядя в небо, можно увидеть яркое сияние Луны, удалённой от нас на сотни тысяч километров. Однако если бы вы оказались на Венере, то подобного зрелища не увидели бы. Не все планеты обладают спутниками — возникает вопрос: почему у одних планет есть несколько спутников, а у других их нет?
Луна, как и другие спутники, классифицируется астрономами как естественный спутник. Спутниками называют космические объекты, вращающиеся вокруг более массивных тел. Поскольку Луна не создана человеком, она считается естественным спутником. В настоящее время существует две основные гипотезы, объясняющие наличие спутников у планет. Спутники либо захватываются гравитацией, если попадают в радиус сферы Хилла планеты, либо они формируются вместе с самой планетной системой на ранних этапах её существования.
Радиус сферы Хилла
Гравитация заставляет объекты притягиваться друг к другу, и чем массивнее объект, тем сильнее его притяжение. Именно благодаря гравитации мы остаемся на Земле, а не улетаем в космос.
В Солнечной системе основное влияние оказывает Солнце, удерживая планеты на орбитах. Для того чтобы спутник оставался на орбите планеты, он должен находиться в радиусе её сферы Хилла — зоне, где гравитация планеты сильнее притяжения Солнца.
Примером является Луна, которая находится в пределах сферы Хилла Земли и потому вращается вокруг неё, а не вокруг Солнца. Меньшие планеты, такие как Меркурий, имеют маленький радиус Хилла и не могут удерживать спутники, так как те захватываются гравитацией Солнца.
Марс обладает двумя спутниками, Фобосом и Деймосом, которые, вероятно, являются захваченными астероидами. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, будучи более массивными и расположенными дальше от Солнца, обладают большими радиусами сферы Хилла и множеством спутников: у Юпитера их 95, у Сатурна — 146.
Луны образуются вместе с солнечной системой
Существует гипотеза, что некоторые спутники образовались одновременно с их планетной системой.
Солнечные системы зарождаются из вращающегося газового диска вокруг новообразованной звезды. Постепенно, по мере уплотнения газа, образуются планеты и их спутники, которые движутся в том же направлении, что и их звезда. Однако лишь немногие луны могли появиться таким способом. Ученые предполагают, что внутренние спутники Юпитера и Сатурна возникли в ходе формирования Солнечной системы, поскольку их возраст соответствует этим временам. В то же время внешние спутники, вероятно, были захвачены гравитацией этих гигантских планет.
Особый интерес вызывает Луна Земли, которая могла образоваться в результате столкновения нашей планеты с объектом размером с Марс. От удара откололся фрагмент, который впоследствии стал Луной. Это подтверждается наличием на Луне базальтовых пород, сходных с земными.
Вопрос о наличии спутников у планет остается предметом дискуссий, но на это могут влиять такие факторы, как размеры планеты, её гравитационное поле, радиус сферы Хилла и особенности формирования системы.