Орбитальный резонанс

Орбитальный резонанс в небесной механике — это ситуация, при которой два (или более) небесных тела имеют периоды обращения, которые относятся как небольшие натуральные числа. В результате эти тела периодически сближаются, находясь в определённых точках своих орбит. Возникающие вследствие этого регулярные изменения силы гравитационного взаимодействия этих тел могут стабилизировать их орбиты.

В некоторых случаях резонансные явления вызывают неустойчивость некоторых орбит. Так, щели Кирквуда в поясе астероидов объясняются резонансами с Юпитером; деление Кассини в кольцах Сатурна объясняются резонансом со спутником Сатурна Мимасом.

Примеры

• Плутон и некоторые другие объекты пояса Койпера (так называемые плутино) находятся в орбитальном резонансе 2:3 с Нептуном — два оборота Плутона вокруг Солнца соответствуют по времени трём оборотам Нептуна.
• Сатурн и Юпитер находятся почти в точном резонансе 2:5;
• Троянские астероиды находятся в резонансе 1:1 с Юпитером;
• Спутники Юпитера Ганимед, Европа и Ио находятся в резонансе 1:2:4;
• Спутники Плутона находятся в резонансе 2:3:12;
• Комета Энке находится в орбитальном резонансе 5:1 с Юпитером.

Отношения орбитальных периодов обращения (анимация)

Иллюстрация резонанса Ио-Европа-Ганимед. От центра к периферии: Ио (желтый), Европа (серый) и Ганимед (тёмный)

Спин-орбитальный резонанс

Близким явлением является спин-орбитальный резонанс, когда синхронизируется орбитальное движение небесного тела и его вращение вокруг своей оси:

• Меркурий обращается вокруг Солнца в спин-орбитальном резонансе 3:2, то есть за два меркурианских года планета совершает три оборота вокруг своей оси.
• Луна при вращении вокруг Земли обращена всегда одной стороной — спин-орбитальный резонанс 1:1.
• Все Галилеевы спутники также обращены к Юпитеру одной стороной.

См. также

• Щели Кирквуда

Ссылки

• Впервые найден орбитальный резонанс трёх планет
• Locations of Solar System Planetary Mean-Motion Resonances. Web calculator that plots distributions of the semimajor axes (or in one case the perihelion distances) of the minor planets in relation to mean motion resonances of the planets (website maintained by M.A. Murison).  (англ.)