_2010_SO16_orbit.gif)
_2010_SO16_orbit_around_Sun.gif)
Dalam mekanik cakerawala, orbit ladam kuda ialah sejenis gerakan koorbit jasad mengorbit kecil berbanding dengan jasad mengorbit yang lebih besar. Tempoh orbit sentuhan (semerta) bagi jasad yang lebih kecil kekal sangat dekat dengan orbit jasad yang lebih besar, dan jika orbitnya lebih sipi sedikit daripada orbit jasad yang lebih besar, dalam setiap tempoh ia kelihatan seperti melukis elips di sekeliling titik pada orbit objek yang lebih besar. Walau bagaimanapun, gelung itu tidak tertutup tetapi hanyut ke hadapan atau belakang lalu menyebabkan titik yang dikelilinginya akan kelihatan bergerak lancar di sepanjang orbit badan yang lebih besar dalam jangka masa yang panjang. Apabila objek menghampiri badan yang lebih besar dengan rapat di kedua-dua hujung trajektorinya, arah yang jelas berubah. Sepanjang kitaran keseluruhan pusat menjejaki garis besar ladam, dengan badan yang lebih besar di antara "tanduk".
Asteroid dalam orbit ladam kuda berdasarkan Bumi termasuk 54509 YORP, 2002 AA29, 2010 SO16, 2015 SO2 dan mungkin 2001 GO2. Definisi yang lebih luas termasuk 3753 Cruithne, yang boleh dikatakan berada dalam orbit kompaun dan/atau peralihan,[1] atau (85770) 1998 UP1 dan 2003 YN107. Menjelang 2016, 12 pemutar ladam Bumi telah ditemui.[2]
Bulan Zuhal Epimetheus dan Janus memiliki orbit ladam kuda berdasarkan satu sama lain (dalam kes mereka, tidak ada gelung berulang: setiap satu menjejak ladam kuda penuh menururit satu sama lain).
Latar belakang
Penjelasan berikut merujuk kepada satu asteroid yang berada dalam orbit sedemikian mengelilingi Matahari, dan juga dipengaruhi oleh Bumi.
Asteroid itu berada dalam orbit suria yang hampir sama dengan Bumi. Kedua-duanya mengambil masa kira-kira satu tahun untuk mengorbit Matahari.
Ia juga perlu untuk memahami dua peraturan dinamik orbit:
- Jasad yang lebih dekat dengan Matahari melengkapkan orbit lebih cepat daripada jasad yang lebih jauh.
- Jika jasad memecut sepanjang orbitnya, orbitnya bergerak menjauhi Matahari. Jika ia berkurangan, radius orbit berkurangan.
Orbit ladam timbul kerana tarikan graviti Bumi mengubah bentuk orbit elips asteroid. Perubahan bentuk adalah sangat kecil tetapi mengakibatkan perubahan ketara berbanding Bumi.
Ladam kuda menjadi jelas hanya apabila pergerakan asteroid dipetakan berdasarkan kedua-dua Matahari dan Bumi. Asteroid sentiasa mengorbit Matahari dalam arah yang sama. Walau bagaimanapun, ia melalui kitaran mengejar serta ketinggalan dengan Bumi supaya pergerakannya secara relatif kepada Matahari dan Bumi mengesan bentuk seperti garisan ladam.
Peringkat-peringkat orbit
Bermula di titik A di cincin di antara L5 dengan Bumi, satelit mengorbit lebih laju daripada Bumi dan sedang dalam perjalanan ke arah melintas di antara Bumi dengan Matahari. Akan tetapi, graviti Bumi mengenakan daya pecutan ke luar, menarik satelit ke orbit yang lebih tinggi yang mengurangkan kelajuan sudutnyamengikut undang-undang ketiga Kepler.
Apabila satelit sampai ke titik B, ia bergerak pada kelajuan yang sama seperti Bumi. Graviti bumi masih mempercepatkan satelit di sepanjang laluan orbit, dan terus menarik satelit ke orbit yang lebih tinggi. Akhirnya, di Titik C, satelit mencapai orbit yang cukup tinggi dan perlahan sehingga ia mula ketinggalan di belakang Bumi. Ia kemudian menghabiskan abad berikutnya atau lebih kelihatan hanyut "ke belakang" mengelilingi orbit apabila dilihat secara relatif kepada Bumi. Orbitnya mengelilingi Matahari masih mengambil masa lebih sedikit daripada satu tahun Bumi. Dengan masa yang mencukupi, Bumi dan satelit akan berada di sisi bertentangan Matahari.
Akhirnya satelit datang ke titik D di mana graviti Bumi kini mengurangkan halaju orbit satelit. Ini menyebabkan ia jatuh ke orbit yang lebih rendah yang sebenarnya meningkatkan kelajuan sudut satelit mengelilingi Matahari. Ini berterusan sehingga titik E di mana orbit satelit kini lebih rendah dan lebih laju daripada orbit Bumi, dan mula bergerak keluar mendahului Bumi. Dalam beberapa abad akan datang, ia melengkapkan perjalanannya kembali ke titik A.
Dalam jangka panjang, asteroid boleh berpindah antara orbit ladam kuda dengan kuasisatelit. Kuasisatelit tidak terikat terhadap graviti planet mereka, tetapi kelihatan mengelilinginya dalam arah retrogred apabila ia mengelilingi Matahari dengan tempoh orbit yang sama dengan planet. Menjelang 2016, pengiraan orbit menunjukkan bahawa empat pemutar ladam kuda Bumi dan kelima-lima kuasisatelit yang diketahui ketika itu berulang kali berpindah antara kedua-dua jenis orbit itu.[3]
Sudut pandangan tenaga
Pandangan situasi yang agak berbeza, tetapi setara, boleh diperhatikan dengan mempertimbangkan pemuliharaan tenaga. Ia merupakan teorem mekanik klasik bahawa jasad yang bergerak dalam medan potensi bebas masa akan mempunyai jumlah tenaga, E = T + V, dipelihara, di mana E ialah jumlah tenaga, T ialah tenaga kinetik (sentiasa bukan negatif) dan V ialah tenaga keupayaan, iaitu negatif. Maka, jelas memandangkan V = -GM/R berhampiran jasad graviti berjisim M dan jejari orbit R, yang dilihat dari bingkai pegun, V akan meningkat untuk rantau di belakang M, dan berkurangan untuk rantau di hadapannya. Walau bagaimanapun, orbit dengan jumlah tenaga yang lebih rendah mempunyai tempoh yang lebih pendek, dan oleh itu badan yang bergerak perlahan di bahagian hadapan planet akan kehilangan tenaga, jatuh ke orbit tempoh yang lebih pendek, dan dengan itu perlahan-lahan bergerak menjauh, atau "ditolak" daripadanya. Badan yang bergerak perlahan di bahagian belakang planet akan mendapat tenaga, naik ke orbit yang lebih tinggi, lebih perlahan, dan dengan itu ketinggalan, ditolak dengan cara yang sama. Oleh itu, badan kecil boleh bergerak ke sana ke mari antara kedudukan mendahului dan mengekori, tidak pernah menghampiri terlalu dekat dengan planet yang mendominasi rantau ini.
Orbit berudu
Matahari · Bumi · 2010 TK7
Rajah 1 di atas menunjukkan orbit yang lebih pendek mengelilingi titik Lagrange L4 dan L5 (iaitu garisan berhampiran dengan segi tiga biru). Ini dipanggil orbit berudu, dan boleh dijelaskan dengan cara yang sama, kecuali jarak asteroid dari Bumi tidak berayun sejauh titik L3 di sisi lain Matahari. Apabila ia bergerak menghampiri atau lebih jauh dari Bumi, tarikan perubahan medan graviti Bumi menyebabkan ia memecut atau mengalami nyahpecutan, menyebabkan perubahan dalam orbitnya yang dikenali sebagai librasi.
Contoh orbit berudu ialah Polydeuces, bulan kecil Zuhal yang mengelilingi titik L5 di belakang berbanding dengan bulan yang lebih besar, Dione. Berhubung dengan orbit Bumi, asteroid 2010 TK7 dengan diameter 300 meter berada dalam orbit berudu mengelilingi titik L4 terhadapan. 2020 VT1 mengikuti orbit ladam kuda sementara menuruti Marikh.[4]
Rujukan
- ^ Christou, Apostolos A.; Asher, David J. (2011). "A long-lived horseshoe companion to the Earth". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 414 (4): 2965–2969. arXiv:1104.0036. Bibcode:2011MNRAS.414.2965C. doi:10.1111/j.1365-2966.2011.18595.x.
- ^ de la Fuente Marcos, C.; de la Fuente Marcos, R. (April 2016). "A trio of horseshoes: past, present and future dynamical evolution of Earth co-orbital asteroids 2015 XX169, 2015 YA and 2015 YQ1". Astrophysics and Space Science. 361 (4): 121–133. arXiv:1603.02415. Bibcode:2016Ap&SS.361..121D. doi:10.1007/s10509-016-2711-6.
- ^ de la Fuente Marcos, C.; de la Fuente Marcos, R. (November 11, 2016). "Asteroid (469219) 4692192016 HO, the smallest and closest Earth quasi-satellite". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 462 (4): 3441–3456. arXiv:1608.01518. Bibcode:2016MNRAS.462.3441D. doi:10.1093/mnras/stw1972.
- ^ de la Fuente Marcos, Carlos; de la Fuente Marcos, Raúl (March 2021). "Using Mars co-orbitals to estimate the importance of rotation-induced YORP break-up events in Earth co-orbital space". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 501 (4): 6007–6025. arXiv:2101.02563. Bibcode:2021MNRAS.501.6007D. doi:10.1093/mnras/stab062.
Pautan luar
- Kertas penyelidikan yang menerangkan orbit Horseshoe. Mulakan di muka surat 105.
- Penerangan tentang 2002 AA29