Орбитальный резонанс

Орбитальный резонанс в небесной механике — ситуация, при которой орбитальные периоды двух (или более) небесных тел соотносятся как небольшие натуральные числа. В результате периодическое сближение этих тел между собой происходит только в определённых точках орбит. Возникающие вследствие этого регулярные изменения силы гравитационного взаимодействия этих тел могут стабилизировать их орбиты.

В некоторых случаях резонансные явления вызывают неустойчивость некоторых орбит. Так, щели Кирквуда в поясе астероидов объясняются резонансами с Юпитером; деление Кассини в кольцах Сатурна объясняются резонансом со спутником Сатурна Мимасом.

Примеры

Анимация обращения галилеевых спутников Юпитера

Иллюстрация резонанса Ио-Европа-Ганимед. От центра к периферии: Ио (жёлтый), Европа (серый) и Ганимед (тёмный)

• Плутон и некоторые другие объекты пояса Койпера (так называемые плутино) находятся в орбитальном резонансе 2:3 с Нептуном — два оборота Плутона вокруг Солнца соответствуют по времени трём оборотам Нептуна.
• Сатурн и Юпитер находятся почти в точном резонансе 2:5;
• Троянские астероиды находятся в резонансе 1:1 с Юпитером (расположены в точках Лагранжа L4 и L5);
• Спутники Юпитера Ганимед, Европа и Ио находятся в резонансе 1:2:4;
• Спутники Плутона находятся в резонансе 1:3:4:5:6;
• Предшественник кометы Энке мог иметь орбитальный резонанс 2:7 с Юпитером^[1][2].

Спин-орбитальный резонанс

Близкое явление — спин-орбитальный резонанс, когда синхронизируются орбитальный период небесного тела и его период вращения вокруг своей оси:

• Меркурий обращается вокруг Солнца в спин-орбитальном резонансе 3:2, то есть за два меркурианских года планета совершает три оборота вокруг своей оси.
• Луна при вращении вокруг Земли обращена всегда одной стороной — спин-орбитальный резонанс 1:1.
• Все Галилеевы спутники также обращены к Юпитеру одной стороной.

Частный случай спин-орбитального резонанса 1:1 называется приливным захватом, так как чаще всего вызывается диссипацией приливной энергии в коре небесного тела.

См. также

• Щели Кирквуда