Ich versuche, eine Schwerkraftsimulation (Sonnenplaneten usw.) zu schreiben, und hoffte, dass die Gezeitenverriegelung ein demonstriertes Merkmal sein könnte.
Die Verwendung einer einfachen Schwerkraftgleichung hat einige interessante Ergebnisse erbracht, aber (es sei denn, es tritt ein Verhalten auf) ich sehe nichts, was die Gezeitenverriegelung fördern könnte. Nach einiger Lektüre scheint es jedoch, dass Gezeitenverriegelung bei Planeten und ihren Satelliten, Planeten und Sonnen weit verbreitet ist , Sonnen und andere Sonnen (Doppelsterne).
Ist es ein Ergebnis der Entstehungsphase dieser Objekte oder ist es irgendwie eine Funktion der Schwerkraftgleichung?
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- Haben Sie Ihre Sterne / Planeten als Punktmassen oder als Kugeln modelliert? Gezeitenverriegelung tritt nur auf, wenn Sie Sterne / Planeten mit einem Volumen ungleich Null (und damit mit Gravitation) behandeln Kraft übt Drehmoment aus, das den Drehimpuls ändert.
Antwort
Gezeitenblockierung tritt auf, weil der Planet den Satelliten deformiert In ein oval, mit langer Achse zum Planeten. Wenn sich der Satellit dreht, bewegt sich die lange Achse nicht mehr in Richtung des Planeten, und die Schwerkraft des Planeten zieht ihn tendenziell zurück und verlangsamt die Drehung, bis eine Seite permanent dem Planeten zugewandt ist. Gezeitenverriegelung ist nicht das Ergebnis der Formationsprozesse, sondern eine Folge davon, dass Satelliten nicht perfekt starr sind.
Um die Auswirkungen von Gezeiten auf die Umlaufbahnen und Rotationsperioden von Satelliten zu modellieren, müssen Sie einige wichtige kennen Informationen.
Zuerst müssen Sie natürlich die Größe des Planeten und des Satelliten (sowohl in Bezug auf Masse als auch Radius), die Form der Umlaufbahn und die Rotationsrate von Planet und Satellit kennen Bei vielen Objekten sind diese Werte bekannt.
Als Nächstes müssen Sie wissen, wie der Satellit und der Planet durch die Schwerkraft des anderen deformiert werden und wie stark sich die Gezeiten erwärmen auftreten. Dies sind die sogenannte „Liebeszahl“ (nach Augustus Love) und die Dissipationsfunktion Q.
Es ist schwer, diese abzuschätzen. Für das Erdmondsystem ist bekannt, dass das Verhältnis k / Q 0,0011 beträgt. (aber die Erde ist ein schlechtes Modell für andere Planeten, die keinen wesentlichen Ozean oder einen flüssigen Kern haben)
Für andere Planeten der Wert von Q variiert zwischen 10 und 10000 mit größeren Werten für die Gasriesen, und k kann aus der Steifheit der Körper geschätzt werden.
Ein einfaches Gravitationsmodell kann die Feinheiten nicht erfassen Bei der Gravitationswechselwirkung zwischen zwei sich gegenseitig verformenden Körpern werden die Planeten in der Tat für die meisten Simulationen als Punkte oder höchstens als Kugeln modelliert, und dies ist gut genug für alle Berechnungen mit Ausnahme der Berechnungen mit höchster Genauigkeit.
Gezeitenverriegelung dauert (nach menschlichen Maßstäben) lange, aber im Vergleich zum Alter des Sonnensystems relativ kurz. Die benötigte Zeit hängt sehr stark (Ordnung 6) vom Radius der Umlaufbahn ab.
Direkte Simulation wäre mehr oder weniger unmöglich: Die Verformungen sind zu klein und die Zeitskala der Verriegelung ist zu groß. Es wäre möglich (wenn auch schwierig) zu modifizieren l Gezeitenverriegelung in einer Simulation mit unrealistischen Werten für die Steifigkeit des Satelliten und die Größe des Planeten (denken Sie an die Gelee-Welt, umkreist ein (Newtonsches) Schwarzes Loch), sodass die Verformung größer und die Verriegelungszeit kürzer ist. Die Modellierung der elastischen Verformung eines Körpers unter Schwerkraft ist jedoch alles andere als trivial.
Kommentare
- Diese Antwort gefällt mir sehr gut! Es ist auch eine Freude, Ihr verknüpftes Papier Q im Sonnensystem zu lesen, da es seine Zeit in Anspruch nimmt und die Dinge gut erklärt. Dies muss ein Klassiker sein.
- Gerade jetzt habe ich ' erkannt, dass sich Gezeitenverriegelung aufgrund statischer Verformungen (zum Beispiel ein binäres System von felsigen Asteroiden) etwas entwickeln könnte anders als das Erde-Mond-System. Jetzt ist es Zeit, Spaß mit Mathe zu haben. Die besten Antworten sind diejenigen, die mehr Fragen aufwerfen! 🙂