Può esistere un satellite naturale in un'orbita geostazionaria?

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Durante la navigazione attraverso Physics SE, ho notato una domanda sui satelliti in orbita geostazionaria (non correlata a quella che sto chiedendo qui), e per un momento l'ho interpretato come riferito a satelliti naturali (ad esempio una luna). Quindi mi chiedevo: potrebbe esistere un satellite naturale in orbita geostazionaria?

Poi mi sono fermato e ho pensato. Per i grandi giganti gassosi, come Giove, avere lune troppo vicine al pianeta può essere fatale (per la luna). Se si avventura all'interno del limite di Roche del pianeta, è un brindisi. Ma ci sono buone notizie: il limite di Roche dipende sia dalle masse che dalle densità del corpo primario e del satellite. Quindi forse questo motivo non è applicabile, poiché un satellite naturale ad alta massa potrebbe essere in grado di sopravvivere. Quindi la domanda cambia:

Un satellite naturale di massa sufficientemente elevata e ad alta densità potrebbe occupare l'orbita geostazionaria sul suo corpo primario?

orbit natural-satellites

— HDE 226868
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Mi chiedo se ci siano poche inesattezze nella domanda. I limiti del triotto non dipendono sia dalla densità che dalla massa dei corpi in questione. Piuttosto, dipende dalla densità / massa di entrambi i corpi e dal raggio di un corpo. Vedi en.wikipedia.org/wiki/Roche_limit#Rigid-satellite_calculation

— sampathsris

Un'altra cosa è che un satellite deve essere al sicuro dalle forze di marea, non deve essere a bassa massa e bassa densità. Piuttosto, il satellite deve essere ad alta massa e ad alta densità . I satelliti più grandi (quindi più pesanti) come il Caronte di Plutone tenderanno a rimanere. perché il limite di Roche è più basso per i satelliti più pesanti / più densi.

— sampathsris,

Grazie, @Krumia Non riesco a credere di aver sbagliato. Ho controllato le formule un paio di volte prima di pubblicarle, ma devo aver mischiato il primario e il satellite.

— HDE 226868

@Krumia Ah, ora so cosa stavo pensando. Un satellite più massiccio implica una maggiore forza gravitazionale tra i due, il che significa che i due sarebbero più vicini, forse annullando gli effetti di avere un limite di Roche più piccolo. Potrei annullare la modifica.

— HDE 226868

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Naturalmente, un satellite naturale (luna) potrebbe avere un periodo orbitale uguale al periodo di rotazione del suo ospite (a condizione che tale orbita sia accessibile). Tuttavia, l'attrito di marea che può generare tale bloccaggio è piuttosto debole, quindi dovrebbe essere una possibilità rara. Inoltre, le perturbazioni dell'orbita da altre lune o dalla loro stella ospite possono far uscire la luna da tale orbita.

D'altra parte, ciò che è piuttosto comune è che il periodo orbitale di una luna è uguale al proprio periodo di rotazione (piuttosto che al loro ospite). Questo è esattamente il caso della Luna terrestre (si può dire che la Terra si trova su un'orbita "selenostazionaria") e si presenta naturalmente dall'interazione delle maree del pianeta con la sua luna.

— Walter
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Sì. Caronte è in orbita sincrona di Plutone. Plutone e Caronte si bloccano a vicenda.

— HopDavid
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Interessante. Non avevo considerato Plutone e Caronte. Questo è un buon esempio. Vorrei notare che questo è un caso speciale (cioè che Charon non dovrebbe sempre presentare la stessa faccia a Plutone).

— HDE 226868

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Richiederebbe una traiettoria molto precisa affinché un asteroide finisca in orbita geostazionaria . Non succede per caso. Le compagnie aeree che effettuano voli spaziali devono compiere uno sforzo reale per mettere lì i satelliti di comunicazione dei propri clienti. E il geostazionario non è un tipo di orbita molto stabile. La gravità variabile della Luna estrae i satelliti dalle loro orbite geostazionarie mentre i satelliti si avvicinano e si allontanano da esso ogni giorno mentre la Terra ruota. GEO è circa un decimo della distanza dalla Luna. I satelliti hanno bisogno dei loro piccoli motori a razzo per fare stazioni ricorrenti mantenendo le manovre per rimanere lì. La Terra non ha un satellite naturale duraturo in alcuna orbita, tranne la Luna.

— LocalFluff
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Questo non risponde alla domanda. L'OP non ha chiesto se sarebbe stato facile o meno, ma se fosse possibile. Non riesco a vedere alcun motivo per cui un pianeta non possa avere una luna in un'orbita stazionaria (non voglio usare il termine GEOstationary, poiché si riferisce solo alla Terra). In realtà, Caronte , la luna di Plutone, si trova in un'orbita sincrona attorno a Plutone (sono reciprocamente bloccati ). Un'orbita stazionaria non sarebbe troppo lontana! Inoltre, le perturbazioni che menzioni sui geo-sats potrebbero o meno influenzare una luna enorme

— Etienne Pellegrini,

@Etienne Pellegrini Se sono ordinatamente bloccati, hanno una relazione fissa. La Terra non si muove attraverso il cielo vista dalla Luna. E un satellite non può rimanere per sempre in un'orbita stazionaria. Il Sole, l'eccentricità dell'orbita del satellite, le forze di marea cambieranno la sua orbita nel tempo.

— LocalFluff,

Bene, sono d'accordo, l'orbita cambierebbe nel tempo. Ma i cambiamenti potrebbero essere abbastanza lenti da poter considerare l'orbita stazionaria per un certo periodo di tempo (che potrebbe essere abbastanza lungo, l'orbita della Luna attorno alla Terra non varia così rapidamente ...). Dire che un'orbita stazionaria non è possibile a causa delle perturbazioni è come dire che un'orbita circolare non è mai possibile. Immagino che tutto dipenda dal calendario considerato

— Etienne Pellegrini il

Sfortunatamente, sarei d'accordo con @EtiennePellegrini sul fatto che questo non risponde alla mia domanda, anche se è uno spunto di riflessione. Ad esempio, in futuro potrebbe essere possibile spostare un piccolo asteroide (leggi: molto piccolo) nell'orbita geostazionaria (vedi la tua interessante domanda astronomy.stackexchange.com/questions/6182/… ).

— HDE 226868

Stavo pensando ai satelliti naturali catturati dalla Terra. La tua domanda è più ampia. Non ne so molto. È un buon punto per HopDavid che i doppi pianeti come Plutone-Caronte tendono ad avere orbite sincrone. Le forze di marea aiutano a sincronizzare la rotazione del pianeta e della luna, non solo l'orbita in sé.

— LocalFluff,

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Caronte e Plutone sono cattivi esempi. Hanno una massa comparabile: Plutone solo 9 volte più pesante di Caronte (la Terra è 81 volte più massiccia della Luna), quindi il centro di massa in quel sistema si trova fuori dal corpo principale (circa 1000 km dalla superficie di Plutone).

Il problema principale per i satelliti è il limite di Roche. Per il sistema Eath-Moon il raggio di Roche è di circa 15500 km dal centro al centro (7400 km dalla superficie alla superficie). L'orbita geostazionaria per la Terra è 42 164 dal centro della Terra o 35 786 dalla superficie del geoide (livello del mare). Funziona solo nella pianura equatoriale (la Luna è inclinata 18,3-28,6 sull'equatore terrestre). Quindi, un pianeta delle dimensioni della Terra può avere un satellite delle dimensioni di una Luna in orbita geostazionaria. In un lontano passato la nostra Luna era molto più vicina - forse circa 50.000 km (circa 60.000 dal centro al centro).

— Максим Трофимов
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L'orbita geostazionaria richiede: * Una distanza precisa tra i corpi, dando un periodo orbitale di un giorno. * Un'orbita equatoriale, in modo che il satellite sia sempre sopra la stessa latitudine (in caso contrario, si chiama orbita geosincrona) * Un'orbita circolare.

Solo ottenere uno di questi parametri esattamente per caso da solo è estremamente improbabile. Se trovassimo un satellite in cui tutti e tre sono a posto, probabilmente dovremmo iniziare considerando la possibilità che fosse stato messo lì da una civiltà aliena.

— John Liungman
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Caronte e Plutone sono bloccati in ordine, così come la luna sulla terra. quindi potresti dire che la terra è in un'orbita geostazionaria con la luna. infatti, la rotazione terrestre è stata e continuerà a essere rallentata dalla luna fino a quando la luna non si trova in un'orbita geostazionaria con la terra.

— Stanley Dodd
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il blocco delle maree non è lo stesso di GEO. In GEO la luna sarebbe sempre nello stesso punto nel cielo, cosa che non è.

— jwenting,

Tuttavia, nel caso di Plutone e Caronte, si bloccano a vicenda, quindi Caronte rimane in un punto fisso sopra Plutone e Plutone si trova in un punto fisso sopra Caronte. Questa posizione è sorta perché i due oggetti hanno dimensioni simili.

— James K,