נעילת גאות – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־12:59, 13 בפברואר 2018

נעילת גאות היא תכונה אסטרונומית המתרחשת כאשר שני גופים אסטרונומים המקיפים זה את זה גורמים לאחד מהם (או לשניהם) להתאים את המהירות בה הוא סב על צירו למהירות בה הוא מקיף את הגוף השני. הזמן הדרוש לגוף המקיף לבצע הקפה מלאה יהיה זהה לזמן האורך לו לסוב על צירו. לכן, גוף זה יפנה תמיד רק צד אחד שלו לגוף אותו הוא מקיף. מהגוף המקיף, הגוף המוקף נראה נעול בשמיים באותו מקום.

התופעה

במידה ונניח כי יש לנו שני גופים: A ו B, ו B מקיף את A וכבד ממנו. השינוי בקצב הסיבוב הדרוש לנעילת הגוף B לגוף הגדול יותר A נגרם על ידי מומנט כוח הכבידה של A על הבליטה שהוא גרם ל- B על ידי כוחות גאות. כך שכל פעם ש B זז והבליטה שנוצרה לו מכוח הכבידה של A זזה,הוא יצרך להתעוות מחדש כך שהבליטה שלו תהיה לכיוון A מכוח המשיכה. עיוותים אלה נקראים בליטות גאות. מאחר של- B לא נוח כל הזמן להתעוות, בסופו של דבר הבליטה תנעל על הגוף A וכל פעם שהגוף A יסיים הקפה סביב עצמו, כך גם הגוף B יסיים הקפה סביב עצמו, ותוצר נעילת גאות.

הירח כדוגמה לנעילת גאות

הדוגמה המוכרת ביותר לכך היא הירח הנעול על ידי כדור הארץ. אדם העומד על כדור הארץ רואה רק צד אחד של הירח. הצד הרחוק של הירח לא היה גלוי לבני האדם עד 1959 כאשר הקיפה הגשושית הסובייטית לוּנַה-3 את הירח וצילמה את הצד הרחוק. הסיבה לכך היא שמהירות הסיבוב של הירח סביב עצמו מותאמת למהירות בה הוא סובב סביב כדור הארץ, כך שבזמן שהוא מקיף הקפה שלמה סביב עצמו הוא גם מקיף הקפה שלמה סביב כדור הארץ.

הנעילה מתרחשת כתוצאה מכוח המשיכה וכוחות גאות ושפל. נסביר על ידי הדוגמה של הירח: הירח אמנם נראה ככדור מושלם, אך הוא מעט אליפטי. כאשר צד אחד של האליפסה מופנה כלפי כדור הארץ והירח מסתובב סביב צירו מעט, כוחות המשיכה של כדור הארץ כלפי הירח גורמים לירח להתעוות מעט כך שהוא חוזר שוב למבנה אליפטי עם קדקוד האליפטה כלפי כדור הארץ. ההתעוותות החוזרת ונשנית של הירח גורמת לו להאט את הסיבוב סביב צירו, עד שהוא תמיד מפנה את הקדקוד כלפי כדור הארץ ואין לו צורך להתעוות יותר.

הירח מתרחק מכדור הארץ בגלל האטת סיבובו וחוק שימור התנע הזוויתי.

גופים נעולים

גופים נעולים הם גופים הנמצאים בנעילת גאות ברגע זה עם גוף אחר.

רשימת גופים נעולים במערכת השמש

גוף מרכזי	ירחים נעולי-גאות^[1]
שמש	מרקורי
ארץ	הירח
מאדים	פובוס · דימוס
צדק	מטיס · אדרסטאה · אמלתאה · תבה · איו · אירופה · גנימד · קליסטו
שבתאי	פאן · אטלס · פרומתאוס · פנדורה · אפימתאוס · יאנוס · מימס · אנקלדוס · טלסטו · טתיס · קליפסו · דיוני · ריאה · טיטאן · יאפטוס
אורנוס	מירנדה · אריאל · אומבריאל · טיטניה · אוברון
נפטון	פרוטאוס · טריטון^[2]
פלוטו	כארון (פלוטו עצמו נעול בפני כארון)

גופים היכולים להיות נעולים

גופים היכולים להיות נעולים הם גופים שיש להם את הפרמטרים להיות גוף הנמצא בנעילת גאות, לדוגמא: כוכבי לכת, כוכבים, ירחים, לוויינים.

הזמן לנעילת גאות

נוסחה להערכת הזמן של גוף להיות בנעילת גאות:

$t_{lock}\approx {\omega a^{6}IQ \over 3Gm_{p}^{2}k_{2}R^{5}}$

$\omega$ = קצב הספין הראשוני המבוטא ברדיאנים לשנייה.
$a$ = חצי הציר המרכזי של הגוף המוקף.
$I\approx 0.4m_{s}R^{2}$ = רגע האינרציה של הלוויין, שבו $m_{s}$ הוא המסה של הלוויין ו- $R$ הוא הרדיוס הממוצע של הלוויין,
$Q$ = פונקציית הפיזור של הלוויין.
$G$ = קבוע הכבידה.
$m_{p}$ = מסת הגוף המוקף.
$k_{2}$ = מספר הגאות והשפל של הלוויין.

המחשה של הנעילה על ידי הבלטת העיוות של הירח. סיבוב לא מותאם (באדום) נמנע על ידי כח המשיכה עד כדי שבסופו של התהליך מגיעים להתייצבות (בירוק).

בגלל שהירח נמצא ב1:1 נעילת גאות, רק צד אחד שלו גלוי מכדור הארץ.

ראו גם

הקפה סינכרונית

הערות שוליים

^ Nobili, A. M. (באפריל 1978), "Secular effects of tidal friction on the planet-satellite systems of the solar system", Moon and the Planets, 18: 203−216, Bibcode:1978M&P....18..203N, doi:10.1007/BF00896743. {{citation}}: (עזרה) "The following satellites seem to corotate: Phobos and Deimos, Amalthea, Io, Europa, Ganymede, Callisto, Janus, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan, Hyperion, Japetus, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, and Oberon."
^ Correia, Alexandre C. M. (באוקטובר 2009), "Secular Evolution of a Satellite by Tidal Effect: Application to Triton", The Astrophysical Journal Letters, 704 (1): L1−L4, arXiv:0909.4210, Bibcode:2009ApJ...704L...1C, doi:10.1088/0004-637X/704/1/L1. {{citation}}: (עזרה)

קישורים חיצוניים

[1] Nobili, A. M. (באפריל 1978), "Secular effects of tidal friction on the planet-satellite systems of the solar system", Moon and the Planets, 18: 203−216, Bibcode:1978M&P....18..203N, doi:10.1007/BF00896743. {{citation}}: (עזרה) "The following satellites seem to corotate: Phobos and Deimos, Amalthea, Io, Europa, Ganymede, Callisto, Janus, Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan, Hyperion, Japetus, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, and Oberon."

[Correia2009-2] Correia, Alexandre C. M. (באוקטובר 2009), "Secular Evolution of a Satellite by Tidal Effect: Application to Triton", The Astrophysical Journal Letters, 704 (1): L1−L4, arXiv:0909.4210, Bibcode:2009ApJ...704L...1C, doi:10.1088/0004-637X/704/1/L1. {{citation}}: (עזרה)

[1]

[2]

@@ שורה 71: / שורה 71: @@
 * <math>m_p</math> = מסת הגוף המוקף.
 * <math>k_2</math> = מספר הגאות והשפל של הלוויין.
+[[קובץ:MoonTorque.jpg|ממוזער|המחשה של הנעילה על ידי הבלטת העיוות של הירח. סיבוב לא מותאם (באדום) נמנע על ידי כח המשיכה עד כדי שבסופו של התהליך מגיעים להתייצבות (בירוק).]]
-נוסחה נוספת:[[קובץ:MoonTorque.jpg|ממוזער|המחשה של הנעילה על ידי הבלטת העיוות של הירח. סיבוב לא מותאם (באדום) נמנע על ידי כח המשיכה עד כדי שבסופו של התהליך מגיעים להתייצבות (בירוק).]]<big><math>t_{lock} = {16pwa^6Q \over 45Gm_p^2K_2}</math></big>
-* <math>p</math> = צפיפות הירח.
-* <math>w</math> =  קצב הסיבוב הראשוני ב- rad s⁻¹.
-* <math>m</math> = הציר המרכזי למחצה של מסלול הירח.
-* <math>Q</math> = פונקציית פיזור של הירח.
-* <math>G</math> = קבוע הכבידה.
-* <math>m_p</math> = המסה של הראשוני.
-* <math>k_2</math>  = גאות ושפל סדר השני של הירח.
 [[File:FullMoon2010.jpg|thumb|בגלל שהירח נמצא ב1:1 נעילת גאות, רק צד אחד שלו גלוי מכדור הארץ.]]
 ==ראו גם==