Двойные планеты (а может и больше?)

[Androniy]

Доброго времени суток. Интересно знать мнение участников форума (а может кто знает общепринятую позицию по этим вопросам?)
Насколько известно, существование двойных планет не противоречит здравому смыслу. Хотя Плутон и Харон по массе и не дотягивают до планет, но сам принцип на их примере ясен. Так вот, как считаете, насколько двойные планеты часто встречаются? Насколько это частое (или редкое) явление?
Второй вопрос: а могут ли существовать кратные планетные система (тройные, четверные и т.д.)? И как будут выглядеть их орбиты?
И третий вопрос: Может ли быть такое, что у спутника планеты есть свой спутник? Если большой спутник блезок к своей планете, то высока вероятность, что планета перетянет все мелкие объекты на свою орбиту, но ведь он может быть и далеко от планеты настолько, что в состоянии удержать на своей орбите что-то... Насколько такая конфигурация тел вероятна?
Спасибо.

[Pilgrim]

Земля-Луна.
Луна хоть и легче Земли в 81 раз (и меньше в 4), но эти соотношения настолько сильно отличаются от среднестатистических по солнечной системе, что можно считать Луну с нашей планету двойной

Спутники спутников вещь возможная, но не долго. Орбита такого спутника будет сильно меняться под действием гравитации планеты (в нашем случае - крупного компонента "двойной системы") до тех пор, пока не шмякнется - перигелий не окажется ниже поверхности.
Например в паре Земля-Луна, вокруг Луны без коррекций орбиты долго не полетаешь. Кстати по этой причине, Луна до недавнего времени была хуже отснята с высоким разрешением, чем Марс. Долететь до неё проще, но достаточно долго оставаться на низкой орбите проблема.

[Androniy]

Ну вот скажите, чем принципиально отличается тройка "Солнце - Земля - Луна" от "Земля - Луна - Спутник луны"? Ну относительными расстояниями и массами отличается. Но ведь вполне вероятно, что есть планеты, спутники которых находятся на пропорциональном массе расстоянии. Если так, то существование спутников у спутников, настолько же вероятно, как существование спутников у планет. Если следовать вашей логике, то Солнце давно должно было перетащить на себя все спутники планет нашей солнечной системы. Разве нет?

[Pilgrim]

Ну вот скажите, чем принципиально отличается тройка "Солнце - Земля - Луна" от "Земля - Луна - Спутник луны"?

Во-первых во второй цепочке Солнце никуда не делось.
Во-вторых спутники Земли (искусственные или, теоретически, захваченные) могут существовать на порядки дольше, чем спутники Луны потому, что на их орбиты возмущающее действие гравитации Луны несравнимо меньше по сравнению с гравитацией Земли.
Впрочем, если бы Луна была в несколько раз плотнее (меньше при той же массе), то есть были бы доступны более низкие орбиты вокруг неё, и/или была расположена подальше от Земли, то в принципе ничего не запрещало бы существование её собственных спутников на протяжении астрономически значимого отрезка времени.

Последнее подчеркнуто не зря, ведь мы видим солнечную систему лишь в данный момент. Например спутников Марса через какие-то десять-двадцать млн. лет уже не будет. Вариантов конфигурации орбит спутников и планет может быть множество, но не все проходят проверку временем.

[xd]

А не слишком ли короткую жизнь спутникам Марса отпустили? Это утверждение чем-то обосновано?

[Pilgrim]

А не слишком ли короткую жизнь спутникам Марса отпустили? Это утверждение чем-то обосновано?

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0805/0805.1454.pdf
Вот например про Фобос, спускается на 20 см в год, по оценке ему осталось 11 млн лет.

[Androniy]

 Даже на примере солнечной системы видно, что чем ближе планета к Солнцу, тем менее вероятны на её орбите спутники. Меркурий и Венера вообще не имеют спутников, Земля только один, Марс - два, а у Юпитера аж 65. Конечно тут еще масса Юпитера играет роль (все планеты за пределами пояса астероидов имеют значительные массы, возможно поэтому и значительное количество спутников), но некоторая зависимость прослеживается. Наверное тоже самое можно сказать и о спутниках. Чем больше радиус орбиты спутника, тем вероятней длительное наличие у него микроспутника.
 А что касается двойных планет, как думаете?

[Афанасьев Владимир]

28 августа 1993 года мимо астероида Ида пролетел автоматический космический аппарат «Галилео» (США), который обнаружил у астероида спутник размером 1,4 км. Спутник был назван Дактиль, в честь дактилей — в древнегреческой мифологии существ, обитавших на острове Крит на горе Ида.
Дактиль стал первым спутником, обнаруженным у астероида. Он всего лишь 1,4 км в диаметре, что составляет около одной двадцатой части размера Иды. Его орбита вокруг Иды не может быть точно определена, но имеющихся данных хватило, чтобы приблизительно оценить плотность Иды и её состав.
http://ru.wikipedia.org/wiki/(243)_%C8%E4%E0

[Крупин]

А не слишком ли короткую жизнь спутникам Марса отпустили? Это утверждение чем-то обосновано?

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0805/0805.1454.pdf
Вот например про Фобос, спускается на 20 см в год, по оценке ему осталось 11 млн лет.

    Сейчас скорость падения Фобоса оценивается примерно в 4см./год. Связано это наверняка с приливным трением (Фобос ниже стационарной орбиты - ареостационарной орбиты, аналогичной геостационарной). О падении Фобоса тема - https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78681.0/all.html .
Насчёт спутников Венеры - https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,40694.0/all.html.

    Спутники могут быть даже у астероидов размером в сотни метров, главное, чтобы не было приливного трения или масконов - как у Луны. Для стационарных спутников масконы, скорее всего, несущественны.

[Qw]

В качестве исключения из правил: спутник может быть у чего угодно, даже у спутника спутника планеты. Но в качестве правила: спутниковые системы свойственны лишь планетам-гигантам.
А двойные планеты (тем более, тройные) – это еще большая несуразность, чем даже спутник спутника.

[Афанасьев Владимир]

Принята точка зрения, что различия между двойной планетой и системой планеты и спутника заключаются в расположении центра масс системы. Если центр масс не располагается под поверхностью одного из объектов, то систему можно считать двойной планетой. В таком случае, оба тела вращаются вокруг точки в пространстве, находящейся между ними. Согласно такому определению, Плутон и Харон являются двойной карликовой планетой, а Земля и Луна — системой планеты и спутника. Ввиду увеличивающегося расстояния между Землёй и Луной (из-за приливных сил, действующих на Луну, она постоянно удаляется от Земли со скоростью 3,74 см в год), центр масс, который на данный момент находится под поверхностью Земли, со временем переместится и окажется над поверхностью нашей планеты. Таким образом, согласно данному определению, через миллиарды лет систему Земля-Луна можно будет считать двойной планетой. В 2006 Международный астрономический союз рассмотрел определение, согласно которому Плутон и Харон следует считать двойной планетой, однако оно так и не было принято.
По состоянию на 2010 год, официально в Солнечной системе нет систем, классифицируемых как «двойная планета».
Существуют двойные астероиды, такие как (90) Антиопа и двойные объекты пояса Койпера.
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C4%E2%EE%E9%ED%E0%FF_%EF%EB%E0%ED%E5%F2%E0

[Qw]

Удаление Луны от Земли прекратиться как только будет достигнут полных синхронизм вращений в системе, как это реализовано уже в системе Плутон – Харон. Окажется ли в таком случае система Земля – Луна двойной планетой или, по-прежнему, останется планетой со спутником?
Только несовершенство классификации допускает самопроизвольный переход системы из одного ранга в другой.

[Афанасьев Владимир]

Под влиянием приливов скорость вращения нашей планеты постепенно уменьшается, а скорость удаления Луны будет постепенно снижаться. Примерно через пять миллиардов лет радиус лунной орбиты достигнет максимального значения — 463 тысячи километров, а продолжительность земных суток увеличится до 870 часов. Солнечные приливы будут продолжать тормозить Землю. Но теперь уже Луна будет опережать вращение Земли, и приливное трение начнет тормозить ее движение. В результате Луна станет приближаться к Земле, правда очень медленно, так как сила солнечных приливов невелика. (В.Сурдин).
Сейчас барицентр находится на расстоянии 4800 км от центра Земли по направлению к Луне, т.е. на 1600 км под поверхностью Земли. Если расстояние до Луны станет равным 463 000 км, легко посчитать, что барицентр будет на расстоянии 5750 км от центра Земли и на 650 км под поверхностью Земли!

[konstkir]

Все же лучше давать ссылки и лучше научные, с обоснованием..
Да, Сурдин это говорил, но в популярных источниках.

[Androniy]

Но в качестве правила: спутниковые системы свойственны лишь планетам-гигантам.

В солнечной системе из 4х маленьких планет 2 имеют спутники. Вероятно, у Меркурия и Венеры нет спутников только из-за близости к Солнцу. Также спутники есть даже у астероидов. А ведь все другие планеты земной группы меньше нашей.
Таким образом, в этой небольшой выборке получается, что вероятность присутствия спутника у планеты с земной массой не менее 50%. Разве не так?

А двойные планеты (тем более, тройные) – это еще большая несуразность, чем даже спутник спутника.

Плутон и Харон об этом как-то не в курсе. И только общепринятое определение планеты не дает нам считать эту пару "двойной планетной системой". На мой взгляд это не частое явление, но ведь нет никаких оснований считать, что это невозможно??? Ведь пример есть. Какие у вас аргументы, почему это несуразность?

[Афанасьев Владимир]

Все же лучше давать ссылки и лучше научные, с обоснованием..
Да, Сурдин это говорил, но в популярных источниках.

Как и во всех физических процессах, здесь действуют закон сохранения момента импульса и закон сохранения энергии. Момент импульса вращения Земли уменьшается, орбитальный момент импульса Луны увеличивается. С увеличением орбитального момента импульса Луна переходит на более высокую орбиту, а её собственная скорость (по третьему закону Кеплера) уменьшается. Получается так, что приливное ускорение Луны приводит к замедлению её обращения по орбите. Кинетическая энергия Луны уменьшается, а её потенциальная энергия увеличивается.
С уменьшением момента импульса вращения Земли её вращение замедляется, длительность суток увеличивается. Соответствующая кинетическая энергия вращения тратится в процессе трения приливной волны о берега материков, превращаясь в тепло и рассеиваясь.
Такой процесс будет продолжаться до тех пор, пока период вращения Земли не сравняется с периодом обращения Луны вокруг Земли. После этого Луна всегда будет находиться над одной точкой земной поверхности. Очевидно, на самой Луне это уже давно произошло: гораздо более сильное тяготение Земли создавало в твёрдом теле Луны приливные волны, которые замедлили вращение Луны и синхронизировали его с периодом обращения вокруг Земли, так что Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной (то есть вращается с периодом, равным периоду оборота вокруг Земли).
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%83%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5

[Klapaucius]

Была как-то "подтема" этой темы, https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,78797.msg1350000/topicseen.html#msg1350000
Такой конкретный вопрос - если бы масса Луны была больше в 81 раз - сам по себе интересен.
Или совсем другой, как много может быть двойных планет-гигантов. Наличие спутников навроде галилеевых (и у компонентов, и у двойной системы планет в целом) тогда впрочем возможно только если система располагается очень далеко от звезды. Гораздо дальше чем Нептун например. Насколько гораздо - надо считать. Задача похожа на возможность планетных ниш у кратных звёздных систем.

Но в качестве правила: спутниковые системы свойственны лишь планетам-гигантам.

В солнечной системе из 4х маленьких планет 2 имеют спутники. Вероятно, у Меркурия и Венеры нет спутников только из-за близости к Солнцу. Также спутники есть даже у астероидов. А ведь все другие планеты земной группы меньше нашей.
Таким образом, в этой небольшой выборке получается, что вероятность присутствия спутника у планеты с земной массой не менее 50%. Разве не так?

Наверное так. К тому же Меркурий и Венера могли быть когда-то двойной системой. Чем ближе к звезде, тем неустойчивее двойные планеты, или орбиты спутников. И меньше возможность для существования 3го и последующих спутников. Например в системе Земля-Луна не может быть вообще долговременной устойчивой орбиты для третьего пробного (или тем более массивного) тела. Но если нас "отодвинуть" куда-нибудь к орбите Плутона, или возможно даже Юпитера - более далёкая вторая луна была бы возможна. Или например если вместо Луны были бы Фобос и Деймос, они были бы почти так же устойчивы, как и на орбите Марса. Так как в силу своей малости практически не влияют на орбиту друг друга.

[Diman]

"Под влиянием приливов скорость вращения нашей планеты постепенно уменьшается, а скорость удаления Луны будет постепенно снижаться. Примерно через пять миллиардов лет радиус лунной орбиты достигнет максимального значения — 463 тысячи километров, а продолжительность земных суток увеличится до 870 часов. "
Неужели на самом деле 870 часов? Такие длинные сутки?

[Klapaucius]

Да, возможно даже побольше (на большей орбите чем 463 тыс.км.). И возможно быстрее, чем через 5 миллиардов лет. Например, если, грубо, предположить что сейчас удаление линейное, то при скорости 4 см/год 463 тыс. км. будет через 2 млд. лет а не 5. Скорость удаления однако будет уменьшаться, и скорость вращения Земли замедляться всё медленнее (не, никак не получается - видимо всё же замедление вращения будет ускоряться). Пока эти процессы не остановятся на таком характерном расстоянии (может на 5 млд. лет и растянется). Действие Солнца на всё это тоже необходимо учитывать - оно сравнимо по порядку. "Оторвётся" ли Луна из-за него, став самостоятельной планетой, или "качели" начнут действовать в другую сторону, и Луна начнёт сближаться с Землёй (когда они уже будут обращены друг к другу навсегда одной стороной, но со всё меньшим расстоянием и соответственно общим периодом вращения) - не знаю.

[Крупин]

Да, возможно даже побольше (на большей орбите чем 463 тыс.км.). И возможно быстрее, чем через 5 миллиардов лет. Например, если, грубо, предположить что сейчас удаление линейное, то при скорости 4 см/год 463 тыс. км. будет через 2 млд. лет а не 5. Скорость удаления однако будет уменьшаться, и скорость вращения Земли замедляться всё медленнее (не, никак не получается - видимо всё же замедление вращения будет ускоряться). Пока эти процессы не остановятся на таком характерном расстоянии (может на 5 млд. лет и растянется). Действие Солнца на всё это тоже необходимо учитывать - оно сравнимо по порядку. "Оторвётся" ли Луна из-за него, став самостоятельной планетой, или "качели" начнут действовать в другую сторону, и Луна начнёт сближаться с Землёй (когда они уже будут обращены друг к другу навсегда одной стороной, но со всё меньшим расстоянием и соответственно общим периодом вращения) - не знаю.

   Никаких качелей здесь нет. Есть асимптотическое приближение к состоянию устойчивого синхронизма. Система Земля-Луна будет столь же устойчивой как и система Плутон-Харон вследствие достаточно большой массы спутника. Если спутник мал (например Марс-Фобос) равновесие на геостационаре неустойчиво. Об этом в теме:

https://astronomy.ru/forum/index.php?topic=79765.0

   В двойной системе (без Солнца) спутник, сколь бы малый он ни был, не сможет убежать от планеты, поскольку его момент импульса, пропорциональный корню из орбитального радиуса, бесконечно возрастает. Поэтому, будь Фобос чуть выше стационара, он начал бы убегать, но на каком-то большем удалении всё-таки достиг бы синхронизма с вращением Марса. При наличии же Солнца спутник убегает раньше бесконечности (на орбитальном радиусе сравнимом с расстоянием до точек Лагранжа L4, L5).