Могут ли планетные кольца быть перпендикулярными (или почти перпендикулярными) орбите планеты вокруг звезды-хозяина?
Могут ли планетные кольца быть перпендикулярными (или почти перпендикулярными) орбите планеты вокруг звезды-хозяина?
Ответы
Да, плоскость колец Урана находится под углом примерно 98 градусов к плоскости его орбиты вокруг Солнца.
Это означает, что система колец выглядит так, как на вашем изображении, дважды за орбиту. По мере того, как планета вращается вокруг Солнца, кольца, хотя и наклоненные под углом 98 градусов к плоскости орбиты, постепенно становятся "лицом друг к другу", если смотреть с Солнца. Это произойдет примерно на четверть орбитального периода после конфигурации, показанной на картинке. Еще через четверть орбитального периода Уран окажется по другую сторону от Солнца, но его кольца будут наклонены, как показано на рисунке.
Я разместил несколько анимаций, на всякий случай :) Изображение, надеюсь, явно не масштабируется.
Это возможно:
и фактически находится недалеко от того, что делает Уран.
Приведенная выше анимация была создана с использованием системы Mathematica. Камера находится над плоскостью орбиты планеты, но не прямо над звездой. Кольца перпендикулярны плоскости орбиты. Поскольку камера не по центру, мы видим немного сбоку от колец. Поскольку камера находится на конечном расстоянии, угол между плоскостью колец и лучом зрения камеры изменяется вдоль орбиты.
С другой стороны, показанная ниже анимация физически невозможна. Сохранение момента количества движения запрещает:
Кольцо находится в плоскости орбит частиц, из которых состоит кольцо, и (направление нормали) эта плоскость не изменяется во время орбиты планеты. Изначально я думал, что кольцо автоматически окажется в плоскости экватора планеты. Так обстоит дело с главными кольцами Сатурна и кольцами Урана. Однако, как здесь объясняется , не существует закона физики, который делал бы это необходимым. Даже у Сатурна есть тонкое слабое кольцо в другой ориентации.
Мое ограниченное понимание состоит в том, что происхождение кольца играет роль. Если кольцо состоит из остатков бывшего спутника, то оно будет следовать по орбите этого спутника. С другой стороны, если кольцо образовалось вместе с планетной системой или даже выбросило из формирующейся планеты, тогда кажется естественным, что кольцо должно быть точно в экваториальной плоскости.
Нам нужен астроном, чтобы дать более подробную информацию. Заглянув в Википедию, я подозреваю, что кольцо в экваториальной плоскости может быть более стабильным. В частности, если / когда необходимо присутствие «пастушьих лун», чтобы сохранить кольцо в целости и сохранности. Очевидно, что спутники стремятся быть ближе к экваториальной плоскости материнской планеты. Может быть, гравитация оставшихся спутников сильнее повлияет на кольцо в какой-то другой ориентации, а это значит, что оно не просуществует долго?