İçeriğe atla

Hill küresi

Kesim/yan görünümde, üç boyutlu Hill küresi kavramının iki boyutlu gösterimi. Burada Dünya'nın "çekim kuyusu" (Dünya'nın kütleçekim potansiyeli, mavi çizgi), Ay için aynısı (kırmızı çizgi) ve bunların birleşik potansiyeli (siyah kalın çizgi) gösterilmektedir. P noktası, Dünya ve Ay'ın çekim kuvvetlerinin birbirini götürdüğü kuvvet içermeyen noktadır. Dünya ve Ay'ın boyutları orantılıdır, fakat mesafeler ve enerjiler ölçeklendirilmemiştir.

Hill küresi (yarıçapına Hill yarıçapı denir), bir gök cisminin, etrafında döndüğü daha büyük kütleli başka bir cismin tedirginliğine göre kütleçekimsel etki alanının hesaplanmasında kullanılan yaygın bir modeldir. Bir astronomik cismin (m), diğer cisimlerin, özellikle de birincil cisim (M) üzerindeki kütleçekim etkisini hesaplamak için yaygın olarak kullanılan bir modeldir.[1] Bazen, Laplace küresi[1] ya da Roche küresi olarak adlandırılan diğer kütleçekim etkisi modelleriyle karıştırılır. Roche küresi adıyla anıldığında Roche limiti ile karışıklığa neden olur.[2][3] Amerikalı astronom George William Hill tarafından Fransız astronom Édouard Roche'un çalışmalarına dayanılarak tanımlanmıştır.

Çekim gücü daha yüksek bir astrofiziksel nesne (daha büyük bir yıldız tarafından bir gezegen, daha büyük bir gezegen tarafından bir uydu) tarafından tutulabilmesi için, daha küçük kütleli cismin, daha büyük kütleli bir cismin Hill küresi tarafından temsil edilen kütleçekim potansiyeli içinde kalan bir yörüngeye sahip olması gerekir. Bu uydunun da kendine ait bir Hill küresi olacaktır ve bu mesafedeki herhangi bir cisim, gezegenin kendisinden ziyade uydunun kendisinin bir uydusu olma eğiliminde olacaktır.

Güneş Sistemi'nin genişliğine ilişkin basit bir görüş, Güneş'in Hill küresi tarafından sınırlandığıdır (Galaktik çekirdek veya daha büyük kütleli yıldızların Güneş ile etkileşiminden kaynaklanır).[4] Hill küresi, iki cismin merkezlerini birleştiren çizgi üzerinde yer alan L1 ve L2 Lagrange noktaları arasında uzanır. İkinci cismin etki bölgesi bu doğrultuda daha küçüktür ve Hill küresinin boyutu için sınırlayıcı bir faktör görevi görür. Bu mesafenin ötesinde, ikincinin yörüngesinde dönen üçüncü bir nesne, yörüngesinin en azından bir kısmını Hill küresinin ötesinde geçirecek ve merkezi cismin gelgit kuvvetleri tarafından giderek tedirgin edilecek ve sonunda ikincilin etrafında yörüngeye girecektir.

Parametreler

Hill küresinin dış sınırı aşağıdakilere bağlıdır:

Hill küresinde bu üç kuvvetin toplamı yörüngedeki cisme doğru yönlendirilir. Hill küresinin sınırı, Hill yarıçapı, birinci veya ikinci Lagrange noktasına olan mesafeye karşılık gelir:[5]

burada

  • a iki cismin kütle merkezleri arasındaki mesafe,
  • m yörüngedeki cismin kütlesi,
  • M merkezi cismin kütlesidir.

Güneş sistemi için Hill küreleri

Aşağıdaki tablo ve logaritmik grafik, JPL DE405 gök günlüğünden ve NASA Solar System Exploration web sitesinden elde edilen değerler kullanılarak yukarıda belirtilen formülle (yörünge dış merkezliği dahil) hesaplanan Güneş Sistemindeki bazı cisimlerin Hill kürelerinin yarıçapını göstermektedir.[6]

Güneş Sistemi'ndeki bazı cisimlerin Hill kürelerinin yarıçapı
CisimMilyon kmauCisim yarıçapıYay-dakika[not 1]En uzak uydu (au)
Merkür0,17530,001271,910,7
Venüs1,00420,0067165,931,8
Dünya1,47140,0098230,733,70,00257
Mars0,98270,0066289,314,90,00016
Jüpiter50,57360,3381707,4223,20,1662
Satürn61,63400,41201022,7147,80,1785
Uranüs66,78310,44642613,180,00,1366
Neptün115,03070,76894644,687,90,3360
Ceres0,20480,0014433,01,7
Plüton5,99210,04015048,13,50,00043
Eris8,11760,05436979,92,70,00025
Güneş sistemi cisimleri Hill yarıçaplarının logaritmik grafiği

Notlar

  1. ^ Ortalama mesafede Güneş'ten görüldüğü gibi. Dünya'dan görüldüğü şekliyle açısal çap, Dünya'nın nesneye olan yakınlığına bağlı olarak değişir.

Kaynakça

  1. ^ a b Souami, D.; Cresson, J.; Biernacki, C.; Pierret, F. (2020). "On the local and global properties of gravitational spheres of influence". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 496 (4): 4287-4297. arXiv:2005.13059 $2. doi:10.1093/mnras/staa1520. 
  2. ^ Williams, Matt (30 Aralık 2015). "How Many Moons Does Mercury Have?". Universe Today. 8 Kasım 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 8 Kasım 2023. 
  3. ^ Hill, Roderick J. (2022). "Gravitational clearing of natural satellite orbits". Publications of the Astronomical Society of Australia. Cambridge University Press. 39. Bibcode:2022PASA...39....6H. doi:10.1017/pasa.2021.62. ISSN 1323-3580. 
  4. ^ Chebotarev, G. A. (March 1965). "On the Dynamical Limits of the Solar System". Soviet Astronomy. 8: 787. Bibcode:1965SvA.....8..787C. 
  5. ^ Scott S. Sheppard, David Jewitt, Jan Kleyna (2005). "Ultra Deep Survey for Irregular Satellites of Uranus: Limits to Completeness". The Astronomical Journal. 129: 518-523. arXiv:astro-ph/0410059 $2. doi:10.1086/426329. 7 Şubat 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 26 Ocak 2024. 
  6. ^ "NASA Solar System Exploration". NASA. 16 Aralık 2003 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Aralık 2020. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Roche limiti</span> Astronomi konsepti

Roche limiti ya da Roche sınırı, bir gök cisminin kendinden daha büyük bir başka gök cismine, yerçekimi gücünün neden olduğu gel-git etkisi altında parçalanmadan yaklaşabileceği en kısa mesafeyi gösterir. Bu kavram, 1847 yılında Fransız matematikçi Edouard Albert Roche (1820-1883) tarafından tanımlanmıştır. Yerçekimi kuvveti uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğundan, bir başka kütleye yaklaşan bir cismin o kütleye yakın kısımları, uzakta kalan kısımlarına oranla daha fazla çekim kuvveti etkisi altındadır. Eğer bu kuvvetler arasındaki fark cismin kendi yerçekimi kuvvetini aşacak boyutta ise cisim bütünlüğünü kendi yerçekimi ile sağlayamaz hale gelir ve dağılır. Bu nedenle bir yıldızın Roche limitinden daha yakın yörüngede sabit kalabilen gezegenleri bulunamaz. Aynı şey gezegenler ve uyduları için de geçerlidir. Güneş Sistemindeki bazı gezegenlerin halkaları bu mekanizma ile açıklanır.

Kütleçekim ya da çekim kuvveti, kütleli her şeyin gezegenler, yıldızlar ve galaksiler de dahil olmak üzere birbirine doğru hareket ettiği doğal bir fenomendir. Enerji ve kütle eşdeğer olduğu için ışık da dahil olmak üzere her türlü enerji kütleçekime neden olur ve onun etkisi altındadır.

<span class="mw-page-title-main">Yörünge</span> bir gökcisminin bir diğerinin kütleçekimi etkisi altında izlediği yola yörünge adı verilir

Gök mekaniğinde yörünge veya yörünge hareketi, bir gezegenin yıldız etrafındaki veya bir doğal uydunun gezegen etrafındaki veya bir gezegen, doğal uydu, asteroit veya lagrange noktası gibi uzaydaki bir nesne veya konum etrafındaki yapay uydunun izlediği kavisli bir yoldur. Yörünge, düzenli olarak tekrar eden bir yolu tanımlamakla birlikte, tekrar etmeyen bir yolu da ifade edebilir. Gezegenler ve uydular Kepler'in gezegensel hareket yasalarında tanımlandığı gibi, kütle merkezi elips biçiminde izledikleri yolun odak noktasında olacak şekilde yaklaşık olarak eliptik yörüngeleri takip ederler.

Fizikte, kütle, Newton'un ikinci yasasından yararlanılarak tanımlandığında cismin herhangi bir kuvvet tarafından ivmelenmeye karşı gösterdiği dirençtir. Doğal olarak kütlesi olan bir cisim eylemsizliğe sahiptir. Kütleçekim kuramına göre, kütle kütleçekim etkileşmesinin büyüklüğünü de belirleyen bir çarpandır (parametredir) ve eşdeğerlik ilkesinden yola çıkılarak bir cismin kütlesi kütleçekimden elde edilebilir. Ama kütle ve ağırlık birbirinden farklı kavramlardır. Ağırlık cismin hangi cisim tarafından kütleçekime maruz kaldığına göre ve konumuna göre değişebilir.

<span class="mw-page-title-main">Cüce gezegen</span> Güneşin veya başka bir yıldızın etrafında hareket eden, gezegen olarak kabul edilebilecek kadar büyük olmayan yuvarlak bir metal ve kaya veya gaz kütlesi

Cüce gezegen, doğrudan Güneş etrafında hareket ettiği bir yörüngede bulunan, bu nedenle başka bir cismin doğal uydusu olmayan, kütleçekimsel olarak yuvarlak olacak kadar büyük, ancak Güneş Sistemi'nin sekiz klasik gezegeni gibi yörünge baskınlığı elde etmek için yetersiz olan küçük gezegen kütleli bir cisimdir. En tipik cüce gezegen örneği, 2006 yılında "cüce" kavramı benimsenmeden önce onlarca yıl boyunca bir gezegen olarak kabul edilen Plüton'dur.

Ağırlık, bir cisme uygulanan kütleçekim kuvvetidir. Ağırlığın birimi newton'dur ve simgesi 'N' olarak gösterilir. Bir kiloluk bir cisim dünyada yaklaşık 9,8 Newtondur. Ölçü aracı dinamometredir. Kütleçekim kuvveti, çekim merkezinden uzaklaştıkça azalacağından Dünya'nın geoit şeklinden dolayı kutuplara gidildikçe artar, ekvatora gidildikçe azalır..

<span class="mw-page-title-main">Truvalı (gök cismi)</span>

Truvalı veya truva asteroidi, astronomide daha büyük bir cismin yörüngesini paylaşan, ana cismin yaklaşık 60° ilerisinde veya gerisinde bulunan L4 ve L5 Lagrange noktalarından birinin yakınında kararlı bir yörüngede kalan küçük boyutlu bir gök cismidir (çoğunlukla asteroitler). Truva cisimleri gezegenlerin ya da büyük uyduların yörüngelerini paylaşabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Kurtulma hızı</span> bir cismin kendisini bağlayan kütleçekim alanından kurtulak için varması gereken hız

Fizikte, kurtulma hızı kütleçekim alanındaki herhangi bir cismin kinetik enerjisinin söz konusu alana bağıl potansiyel enerjisine eşit olduğu andaki hızıdır. Genellikle üç boyutlu bir uzayda bulunan cismin kendisini etkileyen kütleçekim alanından kurtulabilmesi için ulaşması gereken sürati ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Dairesel yörünge</span>

Astrodinamikte dışmerkezliği sıfıra eşit olan eliptik yörünge olarak özetlenebilecek dairesel yörünge, tanım olarak fizikte sabit eksen etrafında rotasyonun tipik bir örneğidir. Burada bahsedilen eksen, hareket düzlemine dik olarak kütle merkezlerinden geçen doğrudur.

<span class="mw-page-title-main">Dağınık disk</span>

Dağınık disk veya saçılmış disk, geniş Neptün ötesi cisimler ailesinin bir alt kümesi olarak genel itibarıyla buzlu küçük Güneş Sistemi cismi popülasyonuna sahip olan Güneş Sistemi'ndeki uzak bir çöküntü çemberidir. Dağınık disk cisimleri (SDO'lar-Scatterd Disk Objects) 0,8'e kadar değişen yörünge dışmerkezliklerine, 40°'ye kadar yüksek eğimlere ve 30 astronomik birim (4,5×109 km; 2,8×109 mi) daha büyük günberi mesafelerine sahiptir. Bu aşırı yörüngelerin gaz devleri tarafından kütleçekimsel “saçılmanın” bir sonucu olduğu düşünülmektedir ve bu nesneler Neptün tarafından tedirgin edilmeye devam etmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Lagrange noktası</span>

Gök mekaniğinde, Lagrange noktaları ortak kütle merkezi etrafında dönen, biri genellikle diğerinden çok daha küçük, iki kütlenin yarattığı potansiyelin denge noktalarıdır. Lagrange noktaları iki cismin yarattığı kütleçekim kuvvetinin, dönmeden kaynaklanan merkezkaç kuvveti ile birbirlerini götürdükleri noktalardır.

Fizik'te, yerçekimi teorileri kütleli cisimlerin hareket mekanizmalarını kapsayan etkileşimleri esas alır. Antik zamanlardan bu yana birçok Yerçekimi teorisi ortaya atılmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Yörünge bölgesini temizleme</span> Bir gök cisminin gezegen olarak kabul edilmesi için gereken kriterlerden biri

"Yörünge bölgesini temizleme", bir gök cisminin yörüngesi etrafında kütleçekimsel olarak baskın hale gelmesini ve doğal uyduları ya da kütleçekimsel etkisi altında olanlar dışında, kendi boyutuna yakın başka hiçbir cismin yörüngesinde bulunmamasını tanımlar.

<span class="mw-page-title-main">Düzensiz uydu</span> Uzak, eğimli ve genellikle eksantrik ve retrograd yörüngeyi takip eden doğal uydu

Astronomide düzensiz uydu veya düzensiz doğal uydu, uzak, eğik ve genellikle dış merkezli, ters yön yörünge izleyen bir doğal uydudur. Bunlar, oluşumunu yörüngelerinde gerçekleştiren düzenli uydulardan farklı olarak ana gezegenleri tarafından yakalanmışlardır. Düzensiz uydular, genellikle benzer şekilde düzensiz yörüngelere sahip olan fakat sonunda uzaklaşarak ayrılacak olan geçici uyduların aksine sabit bir yörüngeye sahiptir. Terim, şekle atıfta bulunmaz; örneğin Triton yuvarlak bir uydudur, fakat yörüngesi nedeniyle düzensiz olarak kabul edilir.

<span class="mw-page-title-main">Çakıl birikimi (astronomi)</span>

Çakıl birikimi, çapı santimetreden metreye kadar değişen parçacıkların, diskte bulunan gazdan kaynaklanan aerodinamik sürükleme ile güçlendirilen bir protogezegensel diskte gezegenimsiler halinde birikmesidir. Bu sürükleme, küçük cisimlerin bazılarının daha büyük cisimlerin yanından geçerken göreceli hızlarını azaltarak kütle çekiminden kaçmasını engeller. Bu taşlar daha sonra spiral çizerek ya da çeken cismin yüzeyine doğru yerleşerek birikir. Bu süreç, büyük cisimlerin malzeme biriktirebileceği alanı artırarak büyümeyi hızlandırır. Gezegenimsi cisimlerin bu yolla hızlı büyümesi, gaz diskinin dağılmasından önce dış Güneş Sistemi'nde dev gezegen çekirdeklerinin oluşmasını sağlar. Buz çizgisini geçtikten sonra su buzunu kaybeden çakıl taşlarının boyutlarındaki azalma ve Güneş'ten uzaklaştıkça azalan gaz yoğunluğu, iç Güneş Sistemi'ndeki çakıl taşı yığılma oranlarını yavaşlatarak daha küçük karasal gezegenlerin, küçük kütleli Mars cisimlerinin ve düşük kütleli asteroit kuşağının oluşmasına neden olur.

<span class="mw-page-title-main">Gelgit kuvveti</span>

Gelgit kuvveti veya gelgit oluşturan kuvvet, bir cismi, diğer cisimden gelen yerçekimi alanındaki güçteki uzamsal değişimler nedeniyle başka bir cismin kütle merkezine doğru veya bundan uzağa doğru uzatan bir yerçekimi etkisidir. Katı dünya gelgitleri, gelgit kilitlenmesi, gök cisimlerinin parçalanması ve Roche sınırı dahilinde halka sistemlerinin oluşumu ve aşırı durumlarda nesnelerin spagettileşmesi dahil olmak üzere gelgitlerden ve buna bağlı diğer etkilerin oluşumundan sorumludur. Bunun nedeni, bir cismin bir diğerinin uyguladığı yerçekimi alanının, o cismin parçaları arasında sabit olmaması nedeniyle yakın kısmın, uzak kısma göre daha güçlü bir şekilde çekilmesidir. Oluşan bu fark yakın tarafta pozitif, uzak tarafta ise negatiftir, bu da nesnenin gerilmesine neden olmaktadır. Bu nedenle gelgit kuvveti aynı zamanda diferansiyel kuvvet, artık kuvvet veya yerçekimi alanının ikincil etkisi olarak da bilinmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Çift merkezi</span>

Astronomide çift merkezi birbirinin yörüngesinde dönen iki veya daha fazla cismin kütle merkezidir ve cisimlerin etrafında döndüğü noktadır. Çift merkez fiziksel bir nesne değil, dinamik bir noktadır. Astronomi ve astrofizik gibi alanlarda önemli bir kavramdır. Bir cismin kütle merkezinden çift merkeze olan mesafesi iki cisim problemi olarak hesaplanabilir.

Eş-yörüngesel hareket, iki veya daha fazla sayıda astronomik cismin birincil cisim yörüngesiyle aynı veya benzer mesafede bulunan bir yörüngede seyretmesi durumudur. Başka bir deyişle bu cisimler, 1:1 ortalama hareket rezonansında veya ters yönlü ise 1:-1 rezonansındadır.

<span class="mw-page-title-main">Uydu sistemi</span>

Bir uydu sistemi, bir gezegen kütleli cismin veya bir küçük gezegenin etrafında ya da onun çift merkezi üzerindeki bir yörüngede bulunan, kütleçekimsel olarak birbirine bağlı nesneler kümesidir. Genel olarak, uydu sistemi bir doğal uydular kümesidir, ancak bu tür sistemler aynı zamanda gezegen çöküntü çemberleri, halka sistemleri, uyducuklar, küçük gezegen uyduları ve yapay uydular gibi cisimlerden oluşabileceği gibi bunların her biri kendi uydu sistemlerine de sahip olabilir.. Bazı cisimler birincil yörüngelerinden yerçekimsel olarak etkilenen yörüngelere sahip olan yarı uydulara da sahiptir, ancak bunlar genellikle uydu sisteminin bir parçası olarak kabul edilmezler. Uydu sistemleri, manyetik, gelgit, atmosferik, yörünge rezonansları ve librasyon gibi yörüngesel etkileşimleri içeren karmaşık ilişki biçimlerine sahip olabilir. Büyük uydu nesnelerinin her biri Roma rakamlarıyla gösterilir. Uydu sistemleri ya ana cismin iyelik sıfatlarıyla veya daha az yaygın olarak birincil cisimlerin adıyla anılır. Yalnızca bir uydunun bilindiği veya ortak bir ağırlık merkezine sahip ikili sistem olduğu durumlarda, birincil cisim ve büyük uydunun isimleri tire ile bağlanarak ifade edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">Çift gezegen</span>

Çift gezegen, astronomide iki adet gezegen veya gezegen kütleli nesneden oluştuğu ve bunların ortak ağırlık merkezinin her iki cismin de dışında yer aldığı ikili bir uydu sistemidir.