Um satélite natural pode existir em uma órbita geoestacionária?

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Ao navegar no Physics SE, notei uma pergunta sobre satélites em órbita geoestacionária (não relacionada à que estou perguntando aqui), e por um momento eu o interpretei como se referindo a satélites naturais (por exemplo, uma lua). Então me perguntei: poderia um satélite natural existir em órbita geoestacionária?

Então eu parei e pensei. Para grandes gigantes gasosos, como Júpiter, ter luas muito próximas ao planeta pode ser fatal (para a lua). Se ele se aventurar dentro do limite da Roche do planeta, é um brinde. Mas há boas notícias: o limite de Roche depende das massas e densidades do corpo primário e do satélite. Portanto, talvez esse motivo não seja aplicável, pois um satélite natural de alta massa poderá sobreviver. Então a pergunta muda:

Poderia um satélite natural de massa e densidade suficientemente alta ocupar órbita geoestacionária sobre seu corpo primário?

orbit natural-satellites HDE 226868
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Gostaria de saber se há poucas imprecisões na questão. Não limites Roach não depende tanto sobre a densidade e massa dos corpos em preocupação. Em vez disso, depende da densidade / massa de ambos os corpos e do raio de um corpo. Veja en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Rigid-satellite_calculation
sampathsris
Outra coisa é que, para um satélite estar a salvo das forças da maré, ele não precisa ser de baixa massa e baixa densidade. Em vez disso, o satélite deve ser de alta massa e alta densidade . Satélites maiores (mais pesados), como o Caronte de Plutão, tendem a permanecer. porque o limite da Roche é mais baixo para satélites mais pesados ​​/ mais densos.
Sampathsris 13/09/14
Obrigado, @Krumia Não acredito que estraguei tudo. Verifiquei as fórmulas algumas vezes antes de publicá-las, mas devo ter misturado o primário e o satélite.
HDE 226868
@Krumia Ah, agora eu sei o que estava pensando. Um satélite mais massivo significa mais força gravitacional entre os dois, o que significa que os dois estariam mais próximos, possivelmente negando os efeitos de ter um limite Roche menor. Eu posso cancelar minha edição.
HDE 226868

Respostas:

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Obviamente, um satélite natural (lua) pode ter um período orbital igual ao período de rotação do seu host (desde que tal órbita esteja acessível). No entanto, o atrito das marés que pode gerar esse bloqueio é bastante fraco, portanto, isso teria que ser uma chance rara. Além disso, perturbações na órbita de outras luas ou de sua estrela hospedeira podem tirar a lua dessa órbita.

Por outro lado, o que é bastante comum é que o período orbital da lua é igual ao seu próprio período de rotação (e não ao do hospedeiro). Este é exatamente o caso da Lua da Terra (você pode dizer que a Terra está em uma órbita "selenostacionária") e ocorre naturalmente da interação das marés do planeta com a lua.

Walter
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Sim. Caronte está na órbita síncrona de Plutão. Plutão e Caronte estão mutuamente bloqueados pela maré.

HopDavid
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Interessante. Eu não tinha considerado Plutão e Caronte. Esse é um bom exemplo. Eu observaria que este é um caso especial (ou seja, Caronte nem sempre teria que apresentar a mesma face a Plutão).
HDE 226868
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Exigiria uma trajetória muito precisa para que um asteróide acabasse em órbita geoestacionária . Isso não acontece por acaso. As empresas fornecedoras de vôos espaciais precisam fazer um esforço real para colocar lá os satélites de comunicação de seus clientes. E o geoestacionário não é um tipo de órbita muito estável. A gravidade variável da Lua retira os satélites de suas órbitas geoestacionárias, à medida que os satélites se aproximam e se afastam dela diariamente, à medida que a Terra gira. O GEO fica a cerca de um décimo da distância da Lua. Os satélites precisam de seus pequenos motores de foguete para realizar manobras recorrentes nas estações , a fim de permanecerem lá. A Terra não possui satélite natural duradouro em nenhuma órbita, exceto a Lua.

LocalFluff
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Isso não responde à pergunta. O OP não perguntou se seria fácil ou não, mas se seria possível. Não vejo nenhuma razão para que um planeta não possa ter uma lua em uma órbita estacionária (não quero usar o termo GEOstationary, pois isso se refere apenas à Terra). Na verdade, a lua de Plutão, Caronte, está em uma órbita síncrona em torno de Plutão (eles estão mutuamente fechados por uma maré ). Uma órbita estacionária não estaria muito longe! Moreoer, as perturbações que você menciona no SATs geo pode ou não afetar uma lua enorme
Etienne Pellegrini
@ Etienne Pellegrini Se eles estão trancados por uma maré, têm um relacionamento estacionário. A Terra não se move através do céu como visto da Lua. E um satélite não pode ficar para sempre em uma órbita estacionária. O Sol, a excentricidade da órbita do satélite, as forças das marés mudarão de órbita ao longo do tempo.
precisa saber é o seguinte
Bem, eu concordo, a órbita mudaria ao longo do tempo. Mas as mudanças podem ser lentas o suficiente para que você possa considerar a órbita estacionária por algum intervalo de tempo (que pode ser bastante longo, a órbita da Lua ao redor da Terra não varia tão rapidamente ...). Dizer que uma órbita estacionária não é possível por causa das perturbações é como dizer que uma órbita circular nunca é possível. Eu acho que tudo depende da escala de tempo considerada
Etienne Pellegrini
Infelizmente, eu concordaria com @ EtiennePellegrini que isso não responde à minha pergunta, embora seja um alimento para reflexão. Por exemplo, seria possível, no futuro, mover um asteróide pequeno (leia-se: muito pequeno) para a órbita geoestacionária (veja sua interessante pergunta astronomy.stackexchange.com/questions/6182/… ).
HDE 226868
Eu estava pensando em satélites naturais capturados pela Terra. Sua pergunta é mais ampla. Eu não sei muito sobre isso. É um bom argumento do HopDavid aqui que planetas duplos como Plutão-Caronte tendem a obter órbitas síncronas. As forças das marés ajudam a sincronizar a rotação do planeta e da lua, não apenas a órbita em si.
precisa saber é o seguinte
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Caronte e Plutão são maus exemplos. Eles têm massa comparável: Plutão apenas 9 vezes mais pesado que Caronte (a Terra é 81 vezes mais massiva que a Lua); portanto, o centro de massa nesse sistema fica fora do corpo principal (a cerca de 1000 km da superfície de Plutão).

O principal problema dos satélites é o limite da Roche. Para o sistema Eath-Moon, o raio da Roche é de cerca de 15500 km de centro a centro (7400 km de superfície a superfície). A órbita geoestacionária da Terra é 42 164 do centro da Terra ou 35 786 da superfície geóide (nível do mar). Funciona apenas na planície equatorial (a lua é inclinada 18,3-28,6 para o equador da Terra). Assim, o planeta do tamanho da Terra pode ter um satélite do tamanho da Lua em órbita geoestacionária. No passado distante, nossa Lua estava muito mais próxima - possivelmente cerca de 50.000 km (cerca de 60.000 de um centro para o outro).

Максим Трофимов
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A órbita geoestacionária requer: * Uma distância precisa entre os corpos, proporcionando um período orbital de um dia. * Uma órbita equatorial, de modo que o satélite esteja sempre acima da mesma latitude (se não, é chamada de órbita geossíncrona) * Uma órbita circular.

Apenas acertar um desses parâmetros exatamente por acaso é extremamente improvável. Se encontrássemos um satélite em que todos os três estivessem no local, provavelmente teríamos que começar a considerar a possibilidade de ter sido colocado ali por alguma civilização alienígena.

John Liungman
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Caronte e Plutão estão bem fechados, assim como a lua na terra. então você poderia dizer que a Terra está em uma órbita geoestacionária com a lua. de fato, a rotação da Terra foi e continuará sendo reduzida pela Lua até que ela esteja em uma órbita geoestacionária com a Terra.

Stanley Dodds
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o bloqueio das marés não é o mesmo que estar no GEO. No GEO, a lua sempre estaria no mesmo ponto no céu, o que não é.
Jwenting
No entanto, no caso de Plutão e Caronte, eles são mutuamente bloqueados, portanto, Caronte permanece em um ponto fixo acima de Plutão, e Plutão está em um ponto fixo acima de Caronte. Essa posição surgiu porque os dois objetos têm tamanhos semelhantes.
James K