Кирквудский разрыв

График астероидов и планет внутренней солнечной системы по состоянию на 9 мая 2006 г., показывающий пробелы Кирквуда. Как и на графике положения, планеты (с траекториями) окрашены в оранжевый цвет, при этом Юпитер на этом изображении находится дальше всего. Различные классы астероидов имеют цветовую маркировку: «типовые» астероиды главного пояса имеют белый цвет. Внутри основного пояса расположены Атены (красные), Аполлосы (зеленые) и Аморы (синие). За пределами основного пояса находятся Хильды (синие) и троянцы (зеленые). Все векторы положения объекта нормированы на длину большой полуоси объекта. В основном поясе видны разрывы Кирквуда.

Разрыв Кирквуда — это разрыв или провал в распределении больших полуосей (или, что то же самое, орбитальных периодов ) орбит главного пояса астероидов . Они соответствуют местам орбитальных резонансов с Юпитером .

Например, существует очень мало астероидов с большой полуосью около 2,50 а.е. и периодом 3,95 года, которые совершали бы три оборота на каждую орбиту Юпитера (отсюда и называемый орбитальным резонансом 3:1). Другие орбитальные резонансы соответствуют орбитальным периодам, длина которых составляет простые доли длины Юпитера. Более слабые резонансы приводят только к истощению астероидов, в то время как пики на гистограмме часто обусловлены наличием известного семейства астероидов (см. Список семейств астероидов ) .

Пробелы впервые заметил в 1866 году Дэниел Кирквуд , который также правильно объяснил их происхождение орбитальными резонансами с Юпитером, будучи профессором Джефферсон-колледжа в Кэнонсбурге, штат Пенсильвания . ^{[ 1 ]}

Большинство пробелов Кирквуда истощены, в отличие от резонансов среднего движения (MMR) Нептуна или резонанса 3:2 Юпитера, которые сохраняют объекты, захваченные во время миграции гигантской планеты модели Ниццы . Выпадение объектов из щелей Кирквуда происходит из-за перекрытия _{ν 5} и ν ₆ вековых резонансов внутри резонансов среднего движения. В результате элементы орбит астероидов хаотично изменяются и в течение нескольких миллионов лет превращаются в орбиты, пересекающие планеты. ^{[ 2 ]} Однако MMR 2:1 имеет несколько относительно стабильных островков внутри резонанса. Эти острова истощаются из-за медленной диффузии на менее стабильные орбиты. Этот процесс, который связан с тем, что Юпитер и Сатурн находятся вблизи резонанса 5:2, возможно, был более быстрым, когда орбиты Юпитера и Сатурна были ближе друг к другу. ^{[ 3 ]}

Совсем недавно было обнаружено, что относительно небольшое количество астероидов обладают орбитами с высоким эксцентриситетом , которые действительно лежат в пределах промежутков Кирквуда. Примеры включают группы Alinda и Griqua . Эти орбиты медленно увеличивают свой эксцентриситет в течение десятков миллионов лет и в конечном итоге выйдут из резонанса из-за близких сближений с крупной планетой. Вот почему астероиды редко встречаются в промежутках Кирквуда.

Основные пробелы

Наиболее заметные пробелы Кирквуда расположены при средних орбитальных радиусах: ^{[ 4 ]}

1,780 а.е. (резонанс 5:1)
2,065 а.е. (резонанс 4:1)
2,502 а.е. (резонанс 3:1), место расположения Алинда . группы астероидов
2,825 а.е. (резонанс 5:2)
2,958 а.е. (резонанс 7:3)
3,279 а.е. (резонанс 2:1), разрыв Гекубы, дом группы Гриква . астероидов
3,972 а.е. (резонанс 3:2), место расположения астероидов Хильда .
4,296 а.е. (резонанс 4:3), где находится Туле . группа астероидов

Более слабые и/или более узкие разрывы также обнаруживаются в:

1,909 а.е. (резонанс 9:2)
2,258 а.е. (резонанс 7:2)
2,332 а.е. (резонанс 10:3)
2,706 а.е. (резонанс 8:3)
3,031 а.е. (резонанс 9:4)
3,077 а.е. (резонанс 11:5)
3,474 а.е. (резонанс 11:6)
3,517 а.е. (резонанс 9:5)
3,584 а.е. (резонанс 7:4), место расположения астероидов Кибела.
3,702 а.е. (резонанс 5:3).

Астероидные зоны

Промежутки не видны на простом снимке расположения астероидов в любой момент времени, поскольку орбиты астероидов эллиптические, и многие астероиды все еще пересекают радиусы, соответствующие промежуткам. Фактическая пространственная плотность астероидов в этих пробелах существенно не отличается от соседних регионов. ^{[ 5 ]}

Основные разрывы происходят в резонансах среднего движения с Юпитером 3:1, 5:2, 7:3 и 2:1. Например, астероид в промежутке Кирквуда 3:1 будет вращаться вокруг Солнца три раза за каждую орбиту Юпитера. Более слабые резонансы возникают при других значениях большой полуоси, при этом астероидов обнаружено меньше, чем поблизости. (Например, резонанс 8:3 для астероидов с большой полуосью 2,71 а.е.). ^{[ 6 ]}

Основная или основная популяция пояса астероидов может быть разделена на внутреннюю и внешнюю зоны, разделенные промежутком Кирквуда 3:1 на расстоянии 2,5 а.е., а внешняя зона может быть дополнительно разделена на среднюю и внешнюю зоны промежутком 5:2. в 2,82 а.е.: ^{[ 7 ]}

Резонанс 4:1 (2,06 а.е.)
- Население зоны I (внутренняя зона)
Резонанс 3:1 (2,5 АС)
- Население зоны II (средняя зона)
Резонансный зазор 5:2 (2,82 а.е.)
- Население зоны III (внешняя зона)
Резонансный зазор 2:1 (3,28 а.е.)

4 Веста — самый крупный астероид во внутренней зоне, 1 Церера и 2 Паллада — в средней зоне, а 10 — Гигея во внешней зоне. 87 Сильвия, вероятно, является крупнейшим астероидом Главного пояса за пределами внешней зоны.

См. также

Ссылки

^ Коулман, Хелен Тернбулл Уэйт (1956). Баннеры в пустыне: первые годы Вашингтона и колледжа Джефферсона . Издательство Питтсбургского университета . п. 158 . ОСЛК 2191890 .
^ Луны, Мишель; Морбиделли, Алессандро (1995). «Вековые резонансы внутри соизмеримости среднего движения: случаи 4/1, 3/1, 5/2 и 7/3». Икар . 114 (1): 33–50. Бибкод : 1995Icar..114...33M . дои : 10.1006/icar.1995.1041 .
^ Луны, Мишель; Морбиделли, Алессандро; Мильорини, Фабио (1998). «Динамическая структура соизмеримости 2/1 с Юпитером и происхождение резонансных астероидов». Икар . 135 (2): 458–468. Бибкод : 1998Icar..135..458M . дои : 10.1006/icar.1998.5963 .
^ Минтон, Дэвид А.; Малхотра, Рену (2009). «Запись миграции планет в главном поясе астероидов» (PDF) . Природа . 457 (7233): 1109–1111. arXiv : 0906.4574 . Бибкод : 2009Natur.457.1109M . дои : 10.1038/nature07778 . ПМИД 19242470 . S2CID 2049956 . Проверено 13 декабря 2016 г.
^ Макбрайд Н. и Хьюз Д.В. (1990). «Пространственная плотность астероидов и ее изменение в зависимости от массы астероида». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 244 : 513–520. Бибкод : 1990MNRAS.244..513M .
^ Феррас-Мелло, С. (14–18 июня 1993 г.). «Разрывы Кирквуда и резонансные группы». Труды 160-го Международного астрономического союза . Белгирате, Италия: Издательство Kluwer Academic Publishers. стр. 175–188. Бибкод : 1994IAUS..160..175F .
^ Клачка, Йозеф (1992). «Распределение массы в поясе астероидов». Земля, Луна и планеты . 56 (1): 47–52. Бибкод : 1992EM&P...56...47K . дои : 10.1007/BF00054599 . S2CID 123074137 .

Внешние ссылки

Вольфрама Статья о пробелах Кирквуда в научном мире

[Coleman-1956-1] Коулман, Хелен Тернбулл Уэйт (1956). Баннеры в пустыне: первые годы Вашингтона и колледжа Джефферсона . Издательство Питтсбургского университета . п. 158 . ОСЛК 2191890 .

[Moon-1995-2] Луны, Мишель; Морбиделли, Алессандро (1995). «Вековые резонансы внутри соизмеримости среднего движения: случаи 4/1, 3/1, 5/2 и 7/3». Икар . 114 (1): 33–50. Бибкод : 1995Icar..114...33M . дои : 10.1006/icar.1995.1041 .

[Moons-1998-3] Луны, Мишель; Морбиделли, Алессандро; Мильорини, Фабио (1998). «Динамическая структура соизмеримости 2/1 с Юпитером и происхождение резонансных астероидов». Икар . 135 (2): 458–468. Бибкод : 1998Icar..135..458M . дои : 10.1006/icar.1998.5963 .

[Nature-4] Минтон, Дэвид А.; Малхотра, Рену (2009). «Запись миграции планет в главном поясе астероидов» (PDF) . Природа . 457 (7233): 1109–1111. arXiv : 0906.4574 . Бибкод : 2009Natur.457.1109M . дои : 10.1038/nature07778 . ПМИД 19242470 . S2CID 2049956 . Проверено 13 декабря 2016 г.

[mnras244-5] Макбрайд Н. и Хьюз Д.В. (1990). «Пространственная плотность астероидов и ее изменение в зависимости от массы астероида». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 244 : 513–520. Бибкод : 1990MNRAS.244..513M .

[iau160-6] Феррас-Мелло, С. (14–18 июня 1993 г.). «Разрывы Кирквуда и резонансные группы». Труды 160-го Международного астрономического союза . Белгирате, Италия: Издательство Kluwer Academic Publishers. стр. 175–188. Бибкод : 1994IAUS..160..175F .

[klacka1992-7] Клачка, Йозеф (1992). «Распределение массы в поясе астероидов». Земля, Луна и планеты . 56 (1): 47–52. Бибкод : 1992EM&P...56...47K . дои : 10.1007/BF00054599 . S2CID 123074137 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]