Roche'i piiri kalkulaator

Võrdle vedela ja jäiga Roche'i piiri mudeleid primaarkeha raadiuse ja tiheduskontrasti põhjal.

Interaktiivse simulatsiooni laadimine...

miks Saturnil on rõngad — ja kuidas tõusujõud kuid puruks rebib 🖖

Saturni rõngad asuvad peaaegu täielikult Saturni Roche'i piiri sees jäistele kehadele (~2,44 Saturni raadiust ≈ 142 000 km). Iga kuu, mis liiga lähedale triivis, rebiti puruks, ja Roche'i tsoonis olev materjal ei saa kunagi kuuks koonduda — tõusujõud teevad gravitatsiooni tööd kiiremini olematuks, kui see jõuab edeneda. Kuu tiirleb Maa ümber ~384 400 km kaugusel, turvaliselt väljaspool Maa vedelat Roche'i piiri ~18 400 km. Klassikaline kahe mudeli jaotus on praktikas oluline: jäikadel kehadel (kivised asteroidid, tahked kuud) on sisemine struktuurne tugevus, mis lisandub omagravitatsioonile, mistõttu on lagunemiskriteeriumi raskem täita — c = 1,26. Vedelatel kehadel (komeedid, väga poorsed rusuhunnikud, sulanud objektid) puudub sisemine tugevus, seega hakkavad need deformeeruma niipea, kui tõusujõud ületab pinnagravitatsiooni — c = 2,44. Komeet Shoemaker-Levy 9 purunes 1992. aastal 21 tükiks, kui see läbis Jupiteri Roche'i tsooni, ning need tükid langesid 1994. aastal kuulsas löökide seerias Jupiterile. Valgete kääbuste ja neutrontähtede ümber toimuvad tõusujõulise lagunemise sündmused (TDE-d) on selle täheskaalaline versioon: planeet läheneb liiga lähedale, ületab Roche'i piiri ja moodustab ereda akretsiooniketta.

Mida Roche'i piir tegelikult mõõdab 🖖

Kujutle kuud, mida hoiab koos üksnes tema enda raskusjõud. Planeedile lähenedes tõmbab planeet kuu lähemat külge tugevamalt kui kaugemat, ja see vahe venitab kuud. Roche'i piiri ületades võidab venitus ja rebib kuu tükkideks. Üllatav on see, et kuu mass taandub võrrandist täielikult välja. Kaugust määravad ainult kaks tihedust ja planeedi raadius, nii et tihedam kuu võib turvaliselt tiirelda lähemal kui hõre.

Marss kasvatab tasapisi endale rõngaid 🖖

Phobos, Marsi suurem kuu, tiirleb sünkroonkaugusest madalamal, mistõttu loodetehõõrdumine keerutab teda sissepoole umbes 2 meetrit sajandis. Umbes 30-50 miljoni aasta pärast ületab ta Marsi Roche'i piiri ja puruneb, laotudes tõenäoliselt planeedi ümber ajutiseks rõngaks. Phobost vagavad kummalised paralleelsed sooned võivad juba olla loodete venitusest tekkinud pingemõrad — kuu, mis näitab esimesi pragusid ammu enne lõplikku lagunemist.

Näiteülesanded

  • Maa-Kuu tihedused - Maa-Kuu tiheduste erinevus annab Roche'i piiri paari Maa raadiuse kaugusel keskpunktist.
  • Saturn + jääkeha - Saturni-taoline keskkeha koos jäise kaaslasega annab Roche'i piirkonna, mis sobib kokku rõngastele omase dünaamikaga.
  • Jupiter + kivine kuu - Jäiga kivimõõdulise kuu mudel ennustab väiksemat purunemispiiri kui vedelikumudel.
  • Valge kääbuse äärmuslik juhtum - Äärmiselt tihedad keskkehad nihutavad Roche'i piiri keha raadiusega võrreldes kaugele välja.