Vad är synkron rotation?

October 29

Synkron rotation, även känd som fångade rotation eller tidvatten låsning, är ett fysiskt fenomen i astronomi där en mindre kropp som kretsar annan roterar på sin egen axel på ungefär samma tid det tar att slutföra ett varv runt den större kroppen. Detta orsakar en sida av kretsande satelliten att alltid möta kroppen den kretsar runt. En av de tydligaste exemplen på detta är hur månen kretsar kring jorden i ca 27 dagar, och fullbordar en revolution runt sin egen axel på samma tid.

Medan månens omloppsbana är en av synkron rotation, är det inte helt så. Detta beror till stor del på att månens bana runt jorden är elliptiska, inte helt rund. När månen är som höjdpunkt, eller långt borta från jorden av 252.499 miles (406.357 kilometer), är dess revolution något snabbare än dess bana. Detta avslöjar en extra 8 ° longitud på dess västra halvklotet.

När den är som perigeum, eller kortaste avståndet från jorden till 221.699 miles (356.790 kilometer), är dess revolution något långsammare än sin bana. Detta avslöjar 8 ° graders longitud dess östra halvklotet. Månen sitter också ca 5 ° utanför jordens ekliptikan plan, eller den direkta linjen jorden tar i kretsar runt solen, vilket avslöjar en ytterligare 7 ° polar latitud ytan under en bana runt jorden.

Medan de flesta månar i vårt solsystem tros nu vara i synkron rotation runt sin moderorgan, ett anmärkningsvärt undantag är månen Hyperion, som kretsar kring planeten Saturnus. Hyperion är en oregelbundet formad måne som är den närmaste objekt i rymden till massiv Titan, den största månen Saturnus, som är större i storlek än planeten Merkurius. Titan och Hyperion är låsta i omlopps resonans, påverkar varandras banor runt Saturnus sådan att för varje fyra banor Saturnus att Titan gör, gör Hyperion tre.

Cassini rymdskepp tog mätningar av Hyperion bana i nära flybys av månen 2005. Uppdraget fastställt att Hyperion roterar mellan 4,2 och 4,5 gånger snabbare än vad som skulle vara en synkron hastighet för det. Hyperion bana beskrivs som kaotisk eftersom förändringar i sin revolution runt sin egen axel, vilket innebär att den inte har någon bestämd ekvatorn eller stolpar. Dess läge runt Saturnus åt gången, därför är oförutsägbar.

När två kroppar i rymden aktien närhet till varandra och liknande fysiska storlekar, de båda har en tendens att dela synkrona banor runt varandra också. Detta gäller för dvärgplanet Pluto och dess största måne Charon, som bara är 12.000 miles från Pluto. Månen Charon är 790 miles (1.270 km) i diameter, vilket gör det lite över hälften av Pluto själv på 1440 miles (2320 kilometer) i diameter.

Både Pluto och dess måne Charon kretsa på deras respektive axel i ca 6,3 dagar, varje hålla samma sida av ytan mot varandra hela tiden. Detta är ett fenomen som en dag på jorden kommer också att göra med månen. Dessa unika egenskaper har resulterat i Pluto-Charon systemet att stämplas som en dubbel planet.

Andra system förutom planeter och månar kan också visa synkron rotation. Vissa binära stjärnor i Vintergatan, två stjärnor låsta i omloppsbanor runt varandra, är också kända för att vara i synkron rotation. Kanadas Microvariability & Svängningar of Stars (MOST) rymdteleskop, som lanserades 2003, är utformad för att undersöka detta.

Den Tau Bootis stjärnan, cirka 50 ljusår från jorden, upptäcktes av de flesta vara låst i synkron rotation med tau Bootis b, en massiv planet omkring 7 till 8 gånger storleken på Jupiter som kretsar Tau Bootis. Eftersom det är 100 gånger närmare sin stjärna än Jupiter är för solen, tau Bootis b kretsar sin sol var 3,3 dagar, och samma sida av ytan av stjärnan ansikten alltid planeten. Forskare teoretisera att många stjärnor får faktiskt vara engagerade i sådant tidvatten låsning med stora kretsande planeter som är nära. Det är troligt att dessa planeter är i ruttnande banor, men eftersom deras närhet till stjärnorna antyder.

  • De månar Titan och Hyperion är låsta i omlopps resonans, påverkar varandras banor runt Saturnus.
  • Månens bana är till stor del synkron, men inte perfekt så.
  • Månen kretsar kring jorden i cirka 27 dagar.
  • Vissa rymdteleskop bana i en synkron rotation.