Bisakah satelit alami ada di orbit geostasioner?

22

Saat menelusuri Fisika SE, saya melihat pertanyaan tentang satelit di orbit geostasioner (tidak terkait dengan yang saya tanyakan di sini), dan untuk sesaat saya menafsirkannya sebagai mengacu pada satelit alami (misalnya bulan). Jadi saya bertanya-tanya: Mungkinkah satelit alami ada di orbit geostasioner?

Lalu aku berhenti dan berpikir. Untuk raksasa gas besar, seperti Jupiter, memiliki bulan yang terlalu dekat dengan planet bisa berakibat fatal (untuk bulan). Jika ia bergerak di dalam batas Roche planet, itu roti bakar. Tetapi ada kabar baik: batas Roche tergantung pada massa dan kepadatan tubuh primer dan satelit. Jadi mungkin alasan ini tidak dapat diterapkan, karena satelit alami dengan massa tinggi mungkin dapat bertahan hidup. Jadi pertanyaannya berubah:

Mungkinkah satelit alami dengan massa cukup tinggi, kepadatan tinggi menempati orbit geostasioner di atas badan utamanya?

orbit natural-satellites HDE 226868
sumber
1
Saya bertanya-tanya apakah ada beberapa ketidakakuratan dalam pertanyaan itu. Batas Roach tidak tergantung baik pada kepadatan dan massa tubuh dalam keprihatinan. Sebaliknya, itu tergantung pada kepadatan / massa kedua tubuh dan jari-jari satu tubuh. Lihat en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Rigid-satellite_calculation
sampathsris
Hal lain adalah, agar satelit aman dari gaya pasang surut, satelit tidak harus bermassa rendah dan berkepadatan rendah. Sebaliknya, satelit harus memiliki massa tinggi dan kepadatan tinggi . Satelit yang lebih besar (karena itu lebih berat) seperti Charon Pluto akan cenderung tetap. karena batas Roche lebih rendah untuk satelit yang lebih berat / lebih padat.
sampathsris
Terima kasih, @Krumia, aku tidak percaya aku mengacaukannya. Saya memeriksa formula beberapa kali sebelum saya mempostingnya, tetapi saya pasti telah mencampuradukkan primer dan satelit.
HDE 226868
@ Karaia Ah, sekarang saya tahu apa yang saya pikirkan. Satelit yang lebih besar berarti kekuatan gravitasi yang lebih besar di antara keduanya, yang berarti keduanya akan lebih dekat bersama, mungkin meniadakan efek memiliki batas Roche yang lebih kecil. Saya mungkin membatalkan pengeditan.
HDE 226868

Jawaban:

20

Tentu saja, satelit alami (bulan) dapat memiliki periode orbital yang sama dengan periode putaran inangnya (asalkan orbit tersebut dapat diakses). Namun, gesekan pasang surut yang mungkin menghasilkan penguncian seperti itu cukup lemah, jadi ini harus menjadi kesempatan langka. Selain itu, gangguan pada orbit dari bulan lain atau bintang inangnya dapat membuat bulan keluar dari orbit tersebut.

Di sisi lain, apa yang agak umum adalah bahwa periode orbit bulan sama dengan periode putaran mereka sendiri (bukan host mereka). Ini adalah persis kasus untuk Bulan Bumi (Anda dapat mengatakan bahwa Bumi berada pada orbit "selenostationary") dan secara alami terjadi membentuk interaksi pasang surut planet dengan bulannya.

Walter
sumber
22

Iya nih. Charon berada di orbit sinkron Pluto. Pluto dan Charon saling pasang terkunci.

HopDavid
sumber
Menarik. Saya belum mempertimbangkan Pluto dan Charon. Itu contoh yang cukup bagus. Saya akan mencatat bahwa ini adalah kasus khusus (yaitu Charon tidak selalu harus menyajikan wajah yang sama kepada Pluto).
HDE 226868
6

Diperlukan lintasan yang sangat tepat untuk asteroid berakhir di orbit geostasioner . Itu tidak terjadi secara kebetulan. Perusahaan penyedia penerbangan luar angkasa harus melakukan upaya nyata untuk menempatkan satelit komunikasi pelanggan mereka di sana. Dan geostasioner bukanlah jenis orbit yang sangat stabil. Gravitasi yang bervariasi dari Bulan menarik satelit keluar dari orbit geostasionernya saat satelit bergerak semakin dekat dan semakin jauh dari itu setiap hari saat Bumi berotasi. GEO sekitar sepersepuluh jarak ke Bulan. Satelit membutuhkan mesin roket kecil mereka untuk melakukan manuver menjaga stasiun tetap untuk tinggal di sana. Bumi tidak memiliki satelit alami abadi di orbit apa pun, kecuali Bulan.

Fluida Lokal
sumber
1
Ini tidak menjawab pertanyaan. OP tidak bertanya apakah itu mudah atau tidak, tetapi apakah itu mungkin. Saya tidak dapat melihat alasan mengapa sebuah planet tidak dapat memiliki bulan dalam orbit stasioner (saya tidak ingin menggunakan istilah GEOstationary, karena ini hanya merujuk ke Bumi). Sebenarnya, Charon bulan Pluto berada dalam orbit sinkron di sekitar Pluto (mereka saling terkunci secara tidal ). Sebuah orbit stasioner tidak akan terlalu jauh! Selain itu, gangguan yang Anda sebutkan pada geo sats bisa atau tidak mempengaruhi bulan besar
Etienne Pellegrini
@ Etienne Pellegrini Jika mereka terkunci terkunci, mereka memiliki hubungan diam. Bumi tidak bergerak melintasi langit seperti yang terlihat dari Bulan. Dan satelit tidak bisa bertahan selamanya di orbit stasioner. Matahari, eksentrisitas orbit satelit, kekuatan pasang surut akan mengubah orbitnya seiring waktu.
LocalFluff
Saya setuju, orbitnya akan berubah seiring waktu. Tetapi perubahan mungkin cukup lambat bahwa Anda dapat mempertimbangkan orbit untuk menjadi stasioner untuk beberapa rentang waktu (yang mungkin cukup panjang, orbit Bulan mengelilingi Bumi tidak bervariasi yang cepat ...). Mengatakan bahwa orbit stasioner tidak dimungkinkan karena gangguannya seperti mengatakan bahwa orbit melingkar tidak pernah mungkin. Saya kira itu semua tergantung pada skala waktu yang dipertimbangkan
Etienne Pellegrini
Sayangnya, saya setuju dengan @EtiennePellegrini bahwa ini tidak menjawab pertanyaan saya, meskipun itu adalah bahan untuk dipikirkan. Sebagai contoh, di masa depan, mungkin saja untuk memindahkan asteroid kecil (baca: sangat kecil) ke orbit geostasioner (lihat pertanyaan menarik Anda astronomi.stackexchange.com/questions/6182/… ).
HDE 226868
Saya sedang berpikir tentang satelit alami yang ditangkap oleh Bumi. Pertanyaan Anda lebih luas. Saya tidak tahu banyak tentang itu. Ini poin bagus dari HopDavid di sini bahwa planet ganda seperti Pluto-Charon cenderung mendapatkan orbit yang sinkron. Gaya pasang surut membantu menyinkronkan rotasi planet dan bulan, bukan hanya orbit itu sendiri.
LocalFluff
5

Charon dan Pluto adalah contoh buruk. Mereka memiliki massa yang sebanding: Pluto hanya 9 kali lebih berat dari Charon (Bumi 81 kali lebih masif dari Bulan), jadi pusat massa dalam sistem itu terletak di luar tubuh utama (sekitar 1000 km dari permukaan Pluto).

Masalah utama untuk satelit adalah batas Roche. Untuk sistem Eath-Moon, radius Roche sekitar 15500 km dari pusat ke pusat (7400 km dari permukaan ke permukaan). Orbit geostasioner untuk Bumi adalah 42 164 dari pusat Bumi atau 35.786 dari permukaan geoid (permukaan laut). Ia hanya bekerja di dataran Khatulistiwa (Bulan dimiringkan 18,3-28,6 ke Khatulistiwa Bumi). Jadi, planet seukuran Bumi dapat memiliki satelit seukuran Bulan di orbit geostasioner. Di masa lalu, Bulan kita jauh lebih dekat - mungkin sekitar 50.000 km (sekitar 60.000 dari pusat ke pusat).

Максим Трофимов
sumber
1

Orbit geostasioner membutuhkan: * Jarak yang tepat antara tubuh, memberikan periode orbital satu hari. * Sebuah orbit khatulistiwa, sehingga satelit selalu di atas garis lintang yang sama (jika tidak, itu disebut orbit geosinkron) * Sebuah orbit melingkar.

Hanya mendapatkan salah satu dari parameter ini tepat secara kebetulan saja sangat tidak mungkin. Jika kami menemukan satelit tempat ketiganya tepat, kami mungkin harus mulai mempertimbangkan kemungkinan bahwa satelit itu diletakkan di sana oleh beberapa peradaban alien.

John Liungman
sumber
0

charon dan pluto terkunci, seperti bulan ke bumi. sehingga Anda bisa mengatakan bahwa bumi berada dalam orbit geostasioner dengan bulan. sebenarnya, rotasi bumi telah dan akan terus diperlambat oleh bulan sampai bulan berada dalam orbit geostasioner dengan bumi.

stanley dodds
sumber
2
penguncian pasut tidak sama dengan di GEO. Dalam GEO, bulan akan selalu berada di titik yang sama di langit, padahal sebenarnya tidak.
jwenting
Namun dalam kasus Pluto dan Charon, mereka saling terkunci, sehingga Charon tetap pada titik tetap di atas Pluto, dan Pluto berada pada titik tetap di atas Charon. Posisi ini muncul karena kedua benda memiliki ukuran yang sama.
James K