轨道共振(木星轨道共振)

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轨道共振现象具体是什么样子的,这个现象会影响到什么?

勒威耶在“笔尖”上发现海王星的传世佳话了。勒威耶是法国数学家、天文学家,天体力学功底格外扎实,又工于计算。在他35岁时,就凭借天文观测所得的天王星轨道扰动,反推出了一颗新行星(海王星)的轨道参数,因此名声大震。但是,新发现的海王星似乎是提丢斯一波得定则的一个反例,它并不在数列预言的38.8的位置上,而是要近许多(它到太阳的平均距离只有30.11天文单位),误差达到了20%。

鉴于海王星拥有的庞大体积和质量,很难质疑它大行星的地位,因此,天文学家只好将坚持了80年的提丢斯一波得定则扔进历史的垃圾桶。实际上,除了太阳系的大行星系统以外,天文学家还在成员数目较多的气态行星的卫星系统中发现了与提丢斯一波得定则类似的经验规律。以木卫系统为例,在天文望远镜的低倍视场中,这里像极了一个微缩版的“太阳系”。

1610年,伽利略使用自制的折射望远镜第一次发现了围绕木星公转的四颗大卫星,它们从内到外依次被命名为艾奥(木卫一)、欧罗巴(木卫二)、加米尼德(木卫三)和卡利斯托(木卫四)。1892年9月9日,又一颗木星的卫星阿马尔塞(木卫五)被美国著名天文学家爱德华·巴纳德依靠目视发现。木卫五的轨道在木卫一之内,非常靠近木星。天文学家发现,若给出如下一串数列:

0,1 2,24,48,96,……先在每个数字上加10,然后再除以10,可以得到新数列:1.0,2.2,3.4,5.8,10.6.……这个数列恰好与以木卫五为基准单位,木卫五、木卫一、木卫二、木卫三、木卫四到木星的平均距离相吻合。在土卫系统、天卫系统和海卫系统中也都存在这样的“类提丢斯数列”,当然,也同时存在许多如海王星这样的反例。其中一些反例可以用后期俘获说来解释,另一些则不能。如何解释这一现象呢?

天文学家猜测,这也许是轨道共振现象(OrbitalResonance)在太阳系的长期演化中留下的痕迹。所谓轨道共振,是指当两个天体的公转周期之比为有理数时,就像荡秋千时不断在同一位置施加推力一样,会出现周期性的引力作用,长此以往产生积累性影响,从而导致轨道的不稳定。轨道共振导致轨道不稳定的一个最佳实例来自土星环。当视宁度好的时候,即使是小型天文望远镜也能在土星环中看到一条黑色的缝隙,这就是土星环中最宽的卡西尼缝,最早由意大利天文学家卡西尼发现。

出现轨道共振时会产生什么结果?(天文..)

共振能充当地球生物的保护神。我们知道,紫外线是太阳发出的一种射线,它们如果大举入侵地球,人类及各种生物势必遭受极大的危害,因为过量的紫外线会使生物的机能遭到严重的破坏。不过不用担心,我们有大气层中的臭氧层,是它们借助于共振的威力,阻止了紫外线的长驱直入。当紫外线经过大气层时,臭氧层的振动频率恰恰能与紫外线产生共振,因而就使这种振动吸收了大部分的紫外线。所以,共振能使大气中的臭氧层变得如防晒油一样,保证我们不至于被射线的伤害。

另外,共振还能使地球维持在适当的温度,给地球生命创造出一个冷热适宜的生长环境。因为虽然经过臭氧层的堵截围追,但仍有少部分紫外线能够成功地突破层层防线,到达地球表面。这部分紫外线经过地球吸收后,能量减少,变为红外线,扩散回大气中。而红外线的热量,又恰好能和二氧化碳产生共振,然后被“挽留”在大气层中,使大气层保有一定温度,让万物在温暖和煦的环境中孕育成长。

俗话说万物生长靠太阳,其实也可以这么说:万物生长靠共振。因为我们所熟知的植物的光合作用,亦是叶绿素与某些可见光共振,才能吸收阳光,产生氧气与养分。所以没有共振,植物便不能生长,人类和许多动物也就因此会失去了食物的来源。也就是说,没有共振,地球上的生命便不能长期存在。

共振还是一个善于使用色彩和色调的魔幻绘画师,把我们所看到的每一件物体都神奇地染上了颜色,使我们这个世界变得五彩斑斓、艳丽缤纷。钠光是黄的,因为钠原子的振动产生所产生的是黄色的光。水银原子的振动发出蓝光。氖原子送出的振动到了你眼中,就成为了红色。在地面,共振也把所有的物体都染上了各式各样的颜色,从花卉到水果。红苹果把太阳光中我们称为蓝光和绿光的振动频率吸收了,因此我们看到的它就是红艳艳的、令人馋涎欲滴的样子。绿叶中的叶绿素分子的振动频率在太阳的红光及蓝光范围,所以共振把这两种颜色都“贪污”了,而只把绿的颜色反射入我们的眼里,因此树叶看上去便是生机盎然浓绿或嫩绿。也是这同一片叶子,到了秋天的时候,它被共振所“贪污”的却是绿光,因而这时反射出的是或黄或红的色彩,映衬出秋天的苍凉和凄美。就是那种很虚幻的彩虹也是因为有了共振,才有了赤橙黄绿青蓝紫。因此,我们的生活中有着如此美丽迷人的花红柳绿、斑斓烂漫,也无不是拜共振之所赐。

任何事物都是有两面性的,共振在给我们带来福音的同时,它也有着非常巨大的危害性。

说到共振的危害,人们最为熟知和引用得最多的,便是下面这个例子:18世纪中叶,一队士兵在指挥官的口令下,迈着威武雄壮、整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥,快走到桥中间时,桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌,造成许多官兵和市民落入水中丧生。事后调查,造成这次惨剧的罪魁祸首,正是共振。

给人类带来重大伤亡和财产损失的地震,其中亦有共振的“幢幢魔影”:当地壳里的某一板块发生断裂时,产生的波动频率传到地面上,与建筑物产生强烈的共振,于是,就造成了屋毁人亡的惨剧。

实际上,共振的危害程度和范围还远远不止于此。持续发出的某种频率的声音会使玻璃杯破碎;机器的运转可以因共振而损坏机座;高山上的一声大喊,可引起山顶积雪发生大雪崩……

人们在生活和生产中会接触到各种振动源,这些振动都可能会对人体产生危害。因此,跟振动源十分接近的操作人员,如拖拉机驾驶员,风镐、风铲、电锯、镏钉机的操作工,在工作时应尽量避免这些振动源的频率与人体有关部位的固有频率产生共振。并且,为了保障工人的安全与健康,有关部门己作出了相应规定,要求用手工操作的各类振动机械的频率必须大于20赫兹。

对人危害程度尤为厉害的是次声波所产生的共振。次声波是一种每秒钟振动很少、我们耳朵听不到的声波,自然界的很多现象都能产生次声波。目前已研制出次声波枪和次声波炸弹。它们利用频率为16赫兹左右的次声波,与人体内的某些器官发生共振,使受振者的器官发生变形、位移或出血。

行星轨道共振对外围行星的“引力推力”是如何产生的?

随着系外行星探测的不断深入,各种与太阳系相比特征迥异的系外行星和系统构型被发现。大批离恒星极近的行星被发现,它们周期只有几天,从而会受到强烈的潮汐耗散作用。很多多行星系统中相邻行星的周期比都接近简单整数比,这预示着它们很可能处在平运动共振。行星的轨道面与恒星的赤道面夹角的范围也从太阳系内的行星的≤7°扩展到0°~180°的整个有效范围,出现了不少逆行的热木星。这些新现象在挑战传统的行星形成理论与系统动力学。

太阳系的形成和演化始于46亿年前一片巨大分子云中一小块的引力坍缩。大多坍缩的质量集中在中心,形成了太阳,其余部分摊平并形成了一个原行星盘,继而形成了行星、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。

这被称为星云假说的广泛接受模型,最早是由18世纪的伊曼纽·斯威登堡、伊曼努尔·康德和皮埃尔-西蒙·拉普拉斯提出。其随后的发展与天文学、物理学、地质学和行星学等多种科学领域相互交织。自1950年代太空时代降临,以及1990年代太阳系外行星的发现,此模型在解释新发现的过程中受到挑战又被进一步完善化。

从形成开始至今,太阳系经历了相当大的变化。有很多卫星由环绕其母星气体与尘埃组成的星盘中形成,其他的卫星据信是俘获而来,或者来自于巨大的碰撞(地球的卫星月球属此情况)。天体间的碰撞至今都持续发生,并为太阳系演化的中心。行星的位置经常迁移,某些行星间已经彼此易位。这种行星迁移现在被认为对太阳系早期演化起负担起绝大部分的作用。

就如同太阳和行星的出生一样,它们最终将灭亡。大约50亿年后,太阳会冷却并向外膨胀超过现在的直径很多倍(成为一个红巨星),抛去它的外层成为行星状星云,并留下被称为白矮星的恒星尸骸。在遥远的未来,太阳的环绕行星会逐渐被经过的恒星的引力卷走。它们中的一些会被毁掉,另一些则会被抛向星际间的太空。最终,数万亿年之后,太阳终将会独自一个,不再有其它天体在太阳系轨道上。

天体之间的轨道共振是普遍现象吗?如果符合共振会有什么后果?

只有共振轨道,或近似共振轨道,才会满足稳定条件。也就是说,如果不是共振轨道,随着演化,(相对于核时标、甚至热时标)天体系统(很有可能)很快就混沌撞击瓦解了。

聚星系统的存在,一般都是层式多体系统,“层式”是稳定轨道的前提条件,还需要满足“共振轨道比”。密近双星系统中的第三天体(一般恒星)、系外行星伴星,在稳定情况下,一般都是按照共振轨道排布的。

你一般情况下看不到或基本看不到非共振轨道天体系统,就是因为非共振轨道的寿命(时标)很短,只有两条路:要么混沌撞掉,要么演化成共振轨道。

希望能帮到你——一名天物小博。

什么是轨道共振?

在天体力学中,轨道共振发生在两个天体的运行轨道的公转周期成简单整数比关系,它们之间互相受到周期性引力影响。这使它们的轨道在引力扰乱中保持稳定。例如:

冥王星于其它一些类似冥王星的天体的轨道与海王星的轨道成3:2的共振。

特洛伊小行星的轨道与木星的轨道正好成1:1的共振。

轨道共振也可以使天体的轨道不稳定,比如:

在小行星带中有一系列被称为柯克伍德空隙的地区,这些地区的轨道与木星的轨道成共振而不稳定,因此这里的小行星很早就已经被排挤掉了。

假如三个或三个以上的天体的轨道以相互之间的共振率是整数的话,这样的共振被称为拉普拉斯共振。比如木星的卫星木卫三、木卫二和木卫一的轨道的共振率是1:2:4。

轨道共振的介绍

在天体力学中,轨道共振发生在两个天体的运行轨道的公转周期成简单整数比关系,它们之间互相受到周期性引力影响。这使它们的轨道在引力扰乱中保持稳定。

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