Неправилна месечина

Неправилни сателити на Јупитер (црвена), Сатурн (жолта), Уран (зелена) и Нептун (сина) (со исклучок на Тритон). Хоризонталната оска го покажува нивното растојание од планетата ( голема полуоска ) изразено како дел од полупречникот на планетата Ридска сфера. Вертикалната оска ја покажува нивната орбитална наклонетост . Точките или круговите ги претставуваат нивните релативни големини. Податоци заклучно со август 2006 година.

Во астрономијата, неправилна месечина, неправилен сателит или неправилен природен сателит е природен сателит кој се движи по далечна, наклонета и често занесена и повратна орбита. Тие биле уловени од матичната планета, за разлика од правилните сателити, кои се создале во орбитата околу нив. Неправилните месечини имаат стабилна орбита, за разлика од привремените сателити кои често имаат слични неправилни орбити, но на крајот си заминуваат. Терминот не се однесува на обликот бидејќи Тритон е тркалезна месечина, но се смета за неправилна поради неговата орбита.

До ноември 2021 година, познати се 147 неправилни месечини, кои кружат околу сите четири надворешни планети (Јупитер, Сатурн, Уран и Нептун). Најголеми на секоја планета се: Хималија на Јупитер, Феба на Сатурн, Сикоракс на Уран и Тритон на Нептун. Се смета дека неправилните сателити биле уловени од хелиоцентрични орбити во близина на нивната сегашна местоположба, набргу по создавањето на нивната матична планета. Има и друга теорија, според која тие потекнуваат од Кајперовиот Појас, која не е поддржана со тековните набљудувања.

Дефиниција

Планета	rH, 10^6 km [1]	рмин, km [1]	Познат број
Јупитер	55	1.5	72
Сатурн	69	3	59
Уран	73	7	9
Нептун	116	16	7 (сосе Тритон)

Нема општоприфатена прецизна дефиниција за неправилен сателит. Неформално, сателитите се сметаат за неправилни ако се доволно оддалечени од планетата така што прецесијата на нивната орбитална рамнина е првенствено контролирирана од Сонцето.

Во пракса, големата полуоска на сателитот се споредува со полупречникот на Хиловата сфера на планетата (т.е. сферата на нејзиното гравитациско влијание), ${\displaystyle r_{H}}$. Неправилните сателити имаат големи полуоски поголеми од 0,05 ${\displaystyle r_{H}}$ со апоапси кои се протегаат до 0,65 ${\displaystyle r_{H}}$ .^[1] Полупречникот на Хиловата сфера е прикажан во табелата.

Земјината месечина е исклучок: таа обично не се смета како неправилен сателит, иако нејзината прецесија е првенствено контролирана од Сонцето и нејзината голема полуоска е поголема од 0,05 од полупречникот на Земјината Хилова сфера. Од друга страна, Нептуновиот Тритон обично се смета како неправилен и покрај тоа што е во рамките на 0,05 од полупречникот на Хилова сфера на Нептун. Месечините на Нептун - Нереида и на Сатурн - Јапет имаат големи полуоски приближни на 0,05 од полупречникот на Хиловата сфера на нивните матични планети: Нереида (со многу занесена орбита) обично се смета како неправилна, но не и Јапет.

Орбити

Тековен распоред

Орбитите на познатите неправилни сателити се многу разновидни. Повратните орбити се многу почести (83%) од напредните орбити. Не се познати сателити со орбитална наклонетост повисока од 55° (или помала од 130° кај повратните сателити). И покрај тоа, може да се групираат, каде што еден голем сателит има слична орбита со неколку помали сателити.

Со оглед на оддалеченоста од планетата, орбитите на надворешните сателити се често растројувани од Сонцето и нивните орбитални елементи во голема мера се менуваат во кратки интервали. Големата полуоска на Пасифаја, на пример, се менува за дури 1,5 гигаметри за две години (една нејзина орбита), наклонот се менува за околу 10° и занесеноста дури за 0,4 за 24 години (две револуции на Јупитер).^[2] Следствено, за нивно групирање се користат просечните орбитални елементи (во просек со тек на време) наместо оскулативните елементи во даден момент. (Исто како што се користат заеднички орбитални елементи за да се одредат астероидните семејства.)

Потекло

  Неправилните сателити биле уловени од хелиоцентрични орбити. (Изгледа дека неправилните месечини на џиновските планети, Нептуновите тројанци, Јупитеровите тројанци и телата од сивиот Кајперов Појас имаат слично потекло.)^[3] За да се случи ова, требало да се случи барем една од следниве три работи:

• дисипација на енергија (на пр. во взаемно дејство со првобитниот гасовит облак)
• значително (40%) проширување на Хиловата сфера на планетата во краток временски период (илјадници години)
• пренос на енергија при заемно дејство на три тела. Ова може да се случи поради:
  • судар (или блиска средба) на натрапничко тело со сателит, по што натрапникот ја губи енергијата и е уловено.
  • блиска средба помеѓу натрапничко бинарно тело со планетата (или евентуално постоечка месечина), по што се уловува една компонента од бинарното тело. Се смета дека ова најверојатно се случило со Тритон.^[4]

По уловувањето, некои од сателитите би можеле да се распаднат што ќе доведе до групирање на помали месечини кои имаат слични орбити. Резонанците би можеле дополнително да ги изменат орбитите со што групирањето се отежнува (тешко се препознаваат заедничките својства).

Долгорочна стабилност

Феба, најголемиот неправилен сателит на Сатурн

Тековните орбити на неправилните месечини се стабилни, и покрај значителните растројувања во близина на апоцентарот.^[5] Причината за оваа стабилност кај голем број неправилни сателити е фактот што тие орбитираат со секуларна или козаиева резонанца.^[6]

Освен тоа, преку симулации се заклучило дека:

• Орбитите со наклон меѓу 50° и 130° се многу нестабилни: нивната занесеност брзо се зголемува што резултира со губење на сателитот ^[2]
• Повратните орбити се постабилни од напредните (стабилните повратни орбити ги има на поголемо растојание од планетата)

Зголемената занесеност резултира со помали перицентри и големи апоцентри. Сателитите влегуваат во зоната на редовните (поголеми) месечини и исчезнуваат или се исфрлаат преку судир и блиски средби. Инаку, зголемените растројувања од Сонцето при зголемување на апоцентрите ги туркаат надвор од Хиловата сфера.

Повратните сателити се на поголемо растојание од планетата од напредните. Напредните орбити стабилноста може да ја одржуваат сѐ додека нивните големи полуоски не достигнат 0,47 r_H (полупречник на Хиловата сфера), а кај повратни орбити стабилноста се одржува до 0,67 r_H .

Границата на големата полуоска е многу остра за напредните сателити. Сателит со напредна, кружна орбита (наклон=0°) поставен на 0,5 r_H ќе го напушти Јупитер за само четириесет години. Ова се објаснува со таканаречената евекциона резонанца. Апоцентарот на сателитот, каде што тежата на планетата врз Месечината е најслаб, се врзува во резонанца со положбата на Сонцето. Ефектите од растројувањата се акумулираат при секој премин, при што сателитот се турка подалеку од планетата.^[5]

Асиметријата помеѓу напредните и повратните сателити може да се објасни со Корлиосовото забрзување во системот кој ротира со планетата. Кај напредните сателити забрзувањето е насочено кон надвор, а кај повратните е насочено навнатре, со што се стабилизира сателитот.^[7]

Привремени уловувања

Уловувањето на астероид од хелиоцентрична орбита не секогаш е постојано. Според симулациите, привремените сателити треба да се вообичаен феномен.^[8][9] Единствените забележани примери се 2006 RH120 и 2020 CD3, кои биле привремени сателити на Земјата откриени во 2006 и 2020 година, соодветно.^[10][11][12]

Наводи

1. Sheppard, S. S. (2006). „Outer irregular satellites of the planets and their relationship with asteroids, comets and Kuiper Belt objects“. Proceedings of the International Astronomical Union. 1: 319–334. arXiv:astro-ph/0605041. Bibcode:2006IAUS..229..319S. doi:10.1017/S1743921305006824.
2. Carruba, V.; Burns, Joseph A.; Nicholson, Philip D.; Gladman, Brett J. (2002). „On the Inclination Distribution of the Jovian Irregular Satellites“ (PDF). Icarus. 158 (2): 434–449. Bibcode:2002Icar..158..434C. doi:10.1006/icar.2002.6896.
3. Sheppard, S. S.; Trujillo, C. A. (2006). „A Thick Cloud of Neptune Trojans and Their Colors“. Science. 313 (5786): 511–514. Bibcode:2006Sci...313..511S. doi:10.1126/science.1127173. PMID 16778021.
4. Agnor, C. B. and Hamilton, D. P. (2006). „Neptune's capture of its moon Triton in a binary-planet gravitational encounter“. Nature. 441 (7090): 192–4. Bibcode:2006Natur.441..192A. doi:10.1038/nature04792. PMID 16688170.
5. Nesvorný, David; Alvarellos, Jose L. A.; Dones, Luke; Levison, Harold F. (2003). „Orbital and Collisional Evolution of the Irregular Satellites“ (PDF). The Astronomical Journal. 126 (1): 398. Bibcode:2003AJ....126..398N. doi:10.1086/375461. Архивирано од изворникот (PDF) на 2020-04-15. Посетено на 2021-12-08.
6. Ćuk, Matija; Burns, Joseph A. (2004). „On the Secular Behavior of Irregular Satellites“. The Astronomical Journal. 128 (5): 2518–2541. arXiv:astro-ph/0408119. Bibcode:2004AJ....128.2518C. doi:10.1086/424937.
7. Hamilton, Douglas P.; Burns, Joseph A. (1991). „Orbital stability zones about asteroids“. Icarus. 92 (1): 118–131. Bibcode:1991Icar...92..118H. doi:10.1016/0019-1035(91)90039-V.
8. Camille M. Carlisle (December 30, 2011). „Pseudo-moons Orbit Earth“. Sky & Telescope.
9. Fedorets, Grigori; Granvik, Mikael; Jedicke, Robert (March 15, 2017). „Orbit and size distributions for asteroids temporarily captured by the Earth-Moon system“. Icarus. 285: 83–94. Bibcode:2017Icar..285...83F. doi:10.1016/j.icarus.2016.12.022.
10. „2006 RH120 ( = 6R10DB9) (A second moon for the Earth?)“. Great Shefford Observatory. September 14, 2017. Архивирано од изворникот на 2015-02-06. Посетено на 2017-11-13.
11. Roger W. Sinnott (April 17, 2007). „Earth's "Other Moon"“. Sky & Telescope. Архивирано од изворникот на 2012-08-27. Посетено на 2017-11-13.
12. „MPEC 2020-D104 : 2020 CD3: Temporarily Captured Object“. Minor Planet Electronic Circular. Minor Planet Center. 25 February 2020. Посетено на 25 February 2020.