宇宙中有沒有相對靜止的兩個大天體?

時間 2021-05-06 11:35:44

1樓:群星閃耀

有的,只是比較少而已。

相互潮汐鎖定的行星-衛星或者雙星都是。

比如在太陽系中就有冥王星-卡戎。潮汐鎖定(或同步自轉、受俘自轉)發生在重力梯度使天體永遠以同一面對著另乙個天體;例如,月球永遠以同一面朝向著地球。潮汐鎖定的天體繞自身的軸旋轉一圈要花上繞著同伴公轉一圈相同的時間。

這種同步自轉導致乙個半球固定不變的朝向夥伴。

這種潮汐鎖定實際上在太陽系的天體裡面是比較多的,比方說,太陽和水星之間,行星和衛星之間,太陽系外的其他的恆星和行星之間,都會有這樣的潮汐鎖定現象。

通常,在給定的任何時間裡,只有衛星會被所環繞的更大天體潮汐鎖定,但是如果兩個天體的物理性質和質量的差異都不大時,各自都會被對方潮汐鎖定,這種情況就像冥王星與卡戎。這種效應被使用在一些人造衛星的穩定上。

在自轉率的改變上,大的天體A將天體B潮汐鎖定,需要A的引力在B的隆起的誘導下造成扭矩。

潮汐隆起

A的引力對B造成潮汐力使得B的引力平衡受到扭曲,形狀在朝向A的軸線方向上變得細長;相反的,在垂直A軸向的維度上略有減少。這種扭曲現象被稱為潮汐隆起。當B未被潮汐鎖定時,這個隆起會在表面旅行,兩個高潮之一會在靠近A在正上方的乙個點。

對大型的天體而言,由於本身的重力,形狀位接近球體,潮汐的扭曲會造成輕微的扁球體,也就是說乙個沿著主軸方向軸對稱的橢球體。較小的天體也會經歷這種扭曲,但這些扭曲是不規則的。

隆起拖曳

物體B對潮汐力引起的週期性的重塑會施全力 (Exertion) 的抵抗。事實上,有時候B需要一些時間來重塑重力的平衡,但在這段時間,A-B的軸向因為B的旋轉已經改變,所以形成的隆起會與A-B軸向有一段距離。從太空中的瞭望點來看,隆起最高點的方向與指向A的方向已經有了偏差。

如果B的自轉周期短於它的軌道週期,這個隆起將超前於A-B軸的指向;反過來如果B的自轉週期較長,取而代之的是隆起將落後。

結果的扭矩

由於隆起偏離了A-B軸指向的方向,A的引力將拉住這些質量而對B施加了扭矩。在面對A的隆起扭矩的作用在使B的自轉符合軌道週期,但在"背面"的隆起是遠離A的,因此起了相反的作用(維持自轉的週期)。不過,朝向A這一側的隆起比背面的隆起更靠近A大約相當於B的直徑,所以會經歷較強的引力和扭矩。

來自這兩個隆起扭矩的淨效應,是永遠朝向B的自轉週期與軌道週期同步,也就是結果終將是潮汐鎖定。

軌道變化

A-B系統的總角動量在這個過程中是守恆的,所以當B減慢速度和失去角動量時,軌道的角動量會提公升相似的量 (其中也有一些對A的自轉造成較小的影響)。這樣的結果是導致B在減緩自轉速度時,相對於A的軌道會提公升。而另一種情況,當B的自轉速度太慢時,潮汐鎖定的作用會使它的自轉加速,同時使B的軌道降低。

大天體的鎖定

潮汐鎖定的效應也會發生在大天體A上,只是因為B的體積較小,引力作用也較微弱,所以需要更長的時間才能將A潮汐鎖定。例如,地球的自轉就因為月球而逐漸減緩,從一些化石在地質時間上的推宜可以察覺其總量。對於大小相似的天體,這種效應在同等級規模的天體上,或許會兩者同時被潮汐鎖定。

矮行星冥王星和它的衛星卡戎就是最好的例子 — 只有從冥王星的乙個半球可以看見卡戎,反之亦然。

自轉軌道共振

最後,在軌道離心率較高的情況下,潮汐力是相對較弱的,較小的天體最終可能會產生軌道共振而不是潮汐鎖定。在這種情況下,軌道週期和自轉週期的比率是一些明確的分數,像是1:1。

乙個著名的例子是水星的自轉-鎖定到與公轉太陽週期為3:2的共振。

下面是一些太陽系中的衛星被潮汐鎖定的例子。注意:要滿足題主的要求,需要衛星也鎖定行星,所以下面的幾個只有冥王星-卡戎滿足。

與太陽鎖定:水星 (3:2的軌道共振)

與地球鎖定:月球 (Moon)

與火星鎖定:火衛一 (Phobos),火衛二 (Deimos)

與木星鎖定:木衛一 (Io),木衛二 (Europa),木衛三 (Ganymede),木衛四 (Callisto),木衛五 (Amalthea),木衛十四 (Thebe),木衛十五 (Adrastea),木衛十六 (Metis)

與土星鎖定:土衛一 (Mimas),土衛二 (Enceladus),土衛三 (Tethys),土衛四 (Dione),土衛五 (Rhea),土衛六 (Titan),土衛八 (Iapetus),土衛十 (Janus),土衛十一 (Epimetheus),土衛十三 (Telesto),土衛十四 (Calypso),土衛十五 (Atlas),土衛十六(Prometheus),土衛十七 (Pandora),土衛十八 (Pan)

與天王星鎖定:天衛一 (Ariel),天衛二 (Umbriel),天衛三 (Titania),天衛四 (Oberon),天衛五 (Miranda)

與海王星鎖定:海衛一 (Triton),海衛八 (Proteus)

與冥王星鎖定:冥衛一 (Charon) (冥王星本身也被冥衛一鎖定)

2樓:境者無界

相對靜止就是在任何時間,從任何位置角度,觀察對方都沒有發生任何變動。只有兩種情況符合相對靜止:1.

同軸且同自轉速度;2.互繞且互繞週期與自轉週期相等(潮汐鎖定)。前者不會自然存在,後者理論上可以,但概率也不高。

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