Я продолжаю свой рассказ об астероиде 2024 PT5, который в данный момент времени действительно находится на геоцентрической орбите, то есть обращается вокруг Земли. Как это произошло, я писал в прошлом посте, а о том, как мы это поняли, я расскажу сейчас.
Часть 3. Кто вокруг кого обращается?
Для начала немного необходимой теории простыми словами. Все объекты Солнечной системы обращаются вокруг ее центра, которым, кстати говоря, Солнце вовсе не является. Оно само, как и планеты, астероиды и кометы, описывает свои замкнутые орбиты вокруг центра масс нашей планетной системы - ее барицентра. На рисунке ниже показано изменение его положения со временем относительно нашей звезды. Как вы видите, на каком-то временном интервале барицентр Солнечной системы даже выходит за пределы физических размеров нашей звезды.
Так все же, как мы понимаем, кто на чьей орбите находится? С этим нам помогает один из кеплеровых элементов орбиты - эксцентриситет. Как вы знаете, все орбиты являются коническими сечениями - то есть сечениями конуса плоскостью под разными углами. Поэтому, опять же, чисто математически, они могут быть окружностью, эллипсом, параболой или гиперболой. Сама безразмерная величина - эксцентриситет - может определяться несколькими способами. Внимание, если будет сложно, то переходите сразу к следующему абзацу. К примеру, отношением малой (мнимой, для гиперболы) и большой (действительной, для гиперболы) полуоси или же отношением расстояния от любой точки, принадлежащей сечению, до его фокуса, к расстоянию от этой же точки до проведенной директрисы. Сложно, но я постарался показать это на рисунке ниже.
Эксцентриситет однозначно описывает форму орбиты, для эллипса, показывая степень его отклонения от окружности. При эксцентриситете е = 0 орбита является окружностью (оба фокуса окружности совпадают с ее центром), при 0 < e < 1 - эллипсом, при e = 1 - параболой и при e > 1 - гиперболой. В реальном мире, как вы понимаете, нет орбит с e = 0 или e = 1, такие приближения используют лишь для упрощения расчетов. Так что объекты движутся или по замкнутой эллиптической орбите, пусть даже с бесконечно малым эксцентриситетом, или по "разомкнутой" гиперболической орбите. Вот мы и подходим к сути.
На графике ниже вы видите изменение эксцентриситета барицентрической (вокруг барицентра Солнечной системы) и геоцентрической (вокруг центра Земли) орбиты астероида 2024 PT5. Из него следует, что 29 сентября геоцентрическая орбита астероида замкнулась (e < 1), при этом эксцентриситет его барицентрический орбиты, как и эксцентриситет орбиты самой Земли, остался совсем небольшим (e < 0,05). То есть Земля все же "поймала" его, но стал ли он ее настоящим спутником?
Часть 4. Так спутник или нет?
Чтобы объект стал естественным спутником Земли или какого-либо другого тела, его орбита вокруг него должна быть замкнутой, что понятно. И еще одно уточнение - он должен находиться внутри локальной сферы гравитационного влияния этого тела - его сферы Хилла. То есть той области пространства, где гравитация "захватывающего" тела является превалирующей над всеми другими объектами, в нашем случае - Солнцем. В сфере радиусом чуть меньше 1,5 миллиона километров (~0,01 а.е.) от Земли, наша планета является гравитационным доминантом. Теперь давайте взглянем на иллюстрации и установим - выполнены ли все описанные выше условия?
Как видим - нет. Астероид 2024 PT5, который пусть и временно перешел на геоцентрическую орбиту, находился вне сферы Хилла Земли, там, где главной гравитационной силой уже является Солнце. Его сфера Хилла, со всеми локальными сферами Хилла планет, простирается до окраин нашей планетной системы, туда, где обитают триллионы ледяных тел, которые мы зовем кометами, в нескольких сотнях тысячах астрономических единиц. Так что, вылетев из сферы гравитационного влияния Земли, наша планета упустила свою "добычу", и Солнце медленно, но неуклонно снова разгонит астероид, и 25 ноября 2024 года, разомкнув его геоцентрическую орбиту (e > 1), переведет астероид вновь на гелиоцентрическую орбиту, а точнее, как мы с вами выяснили, на барицентрическую орбиту вокруг центра масс Солнечной системы.
Этот случай - хороший пример сценария захвата околоземного астероида с контролируемым переводом его на геоцентрическую орбиту, к примеру, для дальнейшего изучения. Нам всего лишь нужно было немного помочь нашей планете вовремя погасить избыточную скорость менее чем в 0,5 км/c! Такое удачное стечение обстоятельств бывает достаточно редко и обычно речь идет о скоростях на порядок выше. А что же будет с астероидом дальше? Об этом мы с вами поговорим в третьей части статьи.
