Apakah mungkin orbit yang melingkar sempurna?

Mari kita asumsikan bahwa ada planet yang bulat sempurna dan ada bulan yang juga bulat sempurna. Mari kita asumsikan bahwa tidak ada hambatan atmosfer dan tidak ada tarikan gravitasi lainnya. Jika bulan diletakkan dalam orbit melingkar sempurna di sekitar planet ini, akankah bulan akhirnya "jatuh" ke arah planet dan membentuk orbit elips atau apakah ia akan terus mengikuti orbit melingkar sempurna?

Sunting: Apa yang sebenarnya ingin saya tanyakan adalah apakah gravitasi planet akan menyebabkan bulan "jatuh" ke arah planet atau apakah gravitasi memungkinkan bulan untuk melanjutkan orbitnya tanpa menekuk jalurnya lebih jauh ke arah planet. Saya tahu bahwa tidak ada planet yang bisa menjadi bola atau kubus sejati karena bentuk partikelnya.

Jawaban singkat:

Iya. Jika Anda mengabaikan efek pasang surut dan relativitas dan perubahan massa (planet memancarkan cahaya dan kehilangan atmosfer dan menambahkan debu ruang dan meteor sepanjang waktu, sehingga massa tidak konstan), maka dalam sistem dua tubuh tanpa efek luar, orbitnya akan tetap melingkar sempurna. Tidak akan ada kekuatan luar untuk mempengaruhi orbit melingkar. Orbit melingkar tidak mungkin karena tidak ada yang bisa setepat itu, tetapi pada simulasi komputer Anda dapat mengaturnya dan itu akan tetap melingkar.

Jawaban panjang:

Agar skenario Anda berhasil, Anda harus memberikan kekerasan planet dan bulan yang tak terbatas, sehingga mereka tidak akan bengkok sama sekali dan massa dan ruang tetap harus benar-benar kosong dari hal lain. Tak perlu dikatakan itu tidak mungkin. Tetapi hanya dalam gravitasi Newton.

Relativitas menciptakan pembusukan yang sangat kecil pada orbit, dalam sistem planet / bulan Anda yang hampir dapat diabaikan tetapi akan ada spiral kecil yang berputar ke dalam. Efek relativistik pada suatu orbit pertama kali diperhatikan dengan orbit Merkurius di sekitar matahari (dan Merkurius tidak jatuh ke matahari, itu diperhatikan oleh efek lain - tetapi jangan sampai masuk ke sini).

Demikian pula, setiap kehilangan massa, pertambahan massa atau hambatan orbital (karena ruang penuh dengan partikel kecil, partikel yang bergerak cepat, foton dan neutrino, yang semuanya menyebabkan kecil tapi setidaknya dalam simulasi, hambatan yang dapat dihitung), kemudian dua tubuh sistem akan memiliki spiral kecil yang tak terlihat dan tidak menjadi lingkaran yang sempurna. Anda bisa mengatakan dalam arti bahwa itu menjadi elips tetapi akan lebih seperti kekuatan sangat kecil yang konstan di mana, begitu elips, itu bisa bertanya-tanya kembali menjadi lebih melingkar. Tidak semua gangguan atau seret pada orbit membuat orbit itu lebih elips, ia dapat bekerja di kedua arah.

Perlu dicatat bahwa "jatuh" atau membusuk ke arah planet ini tidak akan "membuat" orbit elips. Lingkaran adalah elips. Anda bertanya secara khusus tentang 2 sistem tubuh, di mana, mengabaikan pasang surut, jatuh atau keluar akan lebih lambat. Elips bukanlah hasil dari orbit yang membusuk atau terganggu. Elips adalah orbit garis dasar. Gangguan dan kerusakan orbital terjadi di atas elips (jika itu masuk akal), mereka tidak menyebabkan elips.

Dalam sistem tubuh 3 atau lebih Anda mendapatkan gangguan orbital pada orbit. Yang sering tetap stabil, mereka hanya variasi yang sebagian besar bergerak maju dan mundur. Lihat variasi Eccentricity dan Presesi Apsidal .

"Sempurna" adalah kata yang lucu.

Lingkaran sempurna adalah abstraksi matematis. Objek nyata tidak "sempurna". Jadi seandainya "planet berbentuk bulat sempurna" berarti menganggap sesuatu yang tidak dan tidak bisa ada. Semua planet nyata terbuat dari atom dan segala sesuatu yang terbuat dari gumpalan kecil materi tidak bisa berbentuk bola sempurna. Bahkan jika Anda membangun sebuah planet yang berbentuk bola mungkin, itu akan terdistorsi oleh rotasi dan pasang surutnya. Jadi tidak ada planet bola sempurna.

Sekarang Anda mengatakan "letakkan di orbit melingkar sempurna". Ini seperti menggambar garis yang panjangnya persis cm. Sekali lagi Anda mengandaikan sesuatu yang tidak, dan tidak bisa ada.$\pi$

Apa yang bisa kita lakukan adalah mempertimbangkan model gravitasi gravitasi. Jika Anda memodelkan matahari dan planet sebagai "partikel" (yaitu titik massa) dan Anda memodelkan gravitasi dengan hukum gravitasi universal Newton, dan jika Anda memberikan model sistem dengan jumlah energi yang tepat untuk memberikan lingkaran yang sempurna, maka sistem akan tetap berada dalam lingkaran yang sempurna, tidak akan pernah menjadi elips.

Jika Anda menggunakan relativitas umum untuk memodelkan gravitasi, maka pelepasan radiasi gravitasi akan berarti bahwa tidak ada orbit melingkar yang mungkin, semua orbit akan berputar ke dalam, namun itu tidak akan menjadi elips. Hal serupa akan terjadi dengan model gravitasi quantum.

Jadi pertanyaan Anda hanya bisa dijawab dalam konteks model matematika gravitasi.

Tidak. Gesekan pasang surut akan mengganggu orbit Anda dari bola. Karena planet dan bulan Anda tidak berbentuk optimal, ini akan terjadi lebih cepat daripada jika mereka diizinkan untuk mengambil bentuk tetesan cairan yang mereka miliki secara alami. Setelah mencapai bentuk seimbang dan orbit seimbang di sekitar barycenter, sistem Anda masih belum cukup melingkar karena efek relativistik umum.

Ini adalah sifat binatang itu; orbit melingkar secara inheren tidak stabil dan ingin jatuh ke dalam elips pendahuluan.