科技日报练习记者 于紫月
跟着宇宙探测手艺日趋成长，人们在行星四周发现的卫星愈来愈多。
截至2019年10月7日，人们发现土星伴随82颗卫星，成为太阳系中卫星最多的行星，反超之前稳坐第一宝座、具有79颗卫星的木星。八年夜行星中，间隔地球十分远远的海王星也被发现有十余颗卫星。如斯多的卫星“共事一主”，它们会擦出如何的火花？卫星在运行进程中不会相撞吗？
事实上，年夜大都环境下，它们尽可能不“争宠”，息事宁人。近期，美国国度航空航天局(NASA)就发现，海王星的两颗卫星轨道就上演着一场“遁藏之舞”。
共振：让天体之间存有牵绊
海卫三（Naiad）与海卫四（Thalassa）的轨道半径相差仅1850千米，假设两者轨道处于统一平面，理论上这两颗卫星在某一时候将以如斯近的间隔“擦身而过”。但现实上并不是如斯。
NASA喷气推动尝试室太阳系动力学专家玛丽娜·布罗佐维奇领衔的研究团队发现，海卫三和海卫四的最短间隔约为3540千米，接近轨道间隔的2倍。若是以海卫四的轨道平面为参考平面，海卫三的轨道是倾斜的，并且倾斜得“恰如其分”。想象一下，当海卫四正在本身的轨道上优哉游哉地转着，海卫三却逐步迫近，但在将近接近海卫四时，又逐步跳到参考平面的上方，拉开了与海卫四的间隔。如许“决心连结间隔”的相遇每隔一段时候就会反复一次。研究职员称之为“遁藏之舞”。
研究职员以为，即便以太阳系外围的尺度来权衡，海王星这两颗卫星的轨道构型之独特也是史无前例的。
“我们把这类反复模式称为共振。行星、卫星和小行星可以跳出良多分歧类型的共振‘跳舞’，但这一种我们从未见过。”玛丽娜·布罗佐维奇说。
共振，是指一物理系统在特定频率下，比其他频率以更年夜的振幅做振动的景象。就像一根绳索吊着一个铁球在统一平面内摆动，若是老是在铁球到达最高点时用手施加一个正向的力，球摆动的幅度就会愈来愈年夜。那末，摆动的球和施加力的手就构成了一个处于共振状况的物理系统。
“人们很早就发现，这类共振构型在太阳系中也遍及存在。”中国南京年夜学天文与空间科学学院传授周礼勇在接管科技日报记者采访时暗示，共振可以或许彼此影响天体的轨道参数，就像一种无形的绳子一样把2个天体或多个共振天体慎密地联系起来，乃至可以或许“锁定”轨道。
要知道，太阳系中存在无数个天体，每个天体都意味着一份万有引力。特别当我们的研究对象是“块头”不年夜的卫星时，外界稍有扰动力，可能城市对卫星的轨道发生影响。这类环境下，或许连卫星本身都不克不及切确地展望，下一刻它会呈现在哪一个处所，是不是会逃出行星的掌控。可是，若是卫星和四周的“小火伴”们发生共振，那末卫星轨道便可以逐步固定下来，轨道构型也凡是会以某一特定的体例隔一段时候反复一次。共振卫星交会时，也会趋势于连结更远的间隔，以减短序力的影响，连结轨道不变，就像此次发现的海王星两颗卫星轨道构型一样。
周礼勇暗示，虽然卫星的轨道常常是分歧轨道半径的圆或椭圆，凡是不存在相撞的风险，但共振机制无疑为避免相撞又供给了一种额外的庇护机制。
倾角：为罕有之舞供给平台
“此次发现的共振类型属于倾角型平活动共振。”周礼勇说。
“太阳系天体之间的共振有良多类型，包罗平活动共振、持久共振、轨道自旋共振等。依照介入天体的个数还可以分类成两体共振、三体共振等。”周礼勇告知科技日报记者，此中最多见、人们研究最多的是两体共振中的平活动共振。
当行星、卫星之间的轨道频率或周期相等，或存在简单整数比关系时，我们就以为这些天体之间存在平活动共振现象。平活动共振又可细分为偏疼率型共振和倾角型共振。前者的共振天体轨道平面常常处于统一平面或两个轨道面夹角不年夜，如海王星和冥王星之间的3∶2共振、土卫六和土卫七之间的4∶3共振、土卫一和土卫三之间的2∶1共振；后者共振天体处于分歧平面，如斯次发现的海卫三和海卫四之间的73∶69共振。
“不但倾角型共振在太阳系中十分罕有，如斯年夜的整数比也非同平常。”在周礼勇看来，与以往人们发现的共振模子比拟，此次两颗卫星的频率之比更接近于1。理论上来说，年夜整数比的共振天体轨道不甚不变，由于天体落进相邻比例共振构型的概率在年夜年夜增添。以海卫三和海卫四组成的共振构型为例，稍有扰动，便可能让这两颗卫星的共振变成74∶69或73∶70等接近于1的数值，但若是想让海王星和冥王星之间由3∶2共振改变为2∶1或3∶1等其他共振，也很难实现。
是以，海卫3、海卫四这两颗卫星靠得如斯之近，且不变活动，“很独特，就像是被人特地放进往的一样。”周礼勇说。
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