70 страниц
85% уникальность
2021 год
37 просмотров
Если вы хотите узнать, сколько стоит сделать реферат на заказ , заходите на сайт Work5 и получите расчет стоимости.
. Объектом исследования является межгалактические частицы после гравитационного захвата Юпитером. Постановка задачи - рассмотреть и проанализировать вопросы по эволюции эксцентриситетов межгалактических частиц после гравитационного захвата Юпитером. Предмет исследования – области захвата космических частиц в результате гравитационного маневра у Юпитера. В последнее двадцатилетие все большее внимание уделяется проблеме астероидной и кометной опасности, к чему привели ряд таких неординарных событий как падение фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 на Юпитер с 16 по 22 июля 1994 г. Поговорим подробнее о комете Шумейкеров-Леви 9. До своего падания поверхность Юпитера комета являлась спутником этой планеты, временным спутником, который был захвачен, в результате попадания в сферу Хила Юпитера. Шумейкер-Леви 9 вращалась вокруг него большую часть двадцатого столетия, возможно и дольше, номинально больше всех известных временных захватов. Солнечные возмущения заставляли орбиту кометы чередоваться с периодом ~2 юпитерианских года в промежутке между полярным наклоном ( i ~ 90̊) и малого эксцентриситета и интервалами меньшего наклона (прогрессирующего или ретроградного) и почти параболического эксцентриситета (е ≈ 1.0). Эта последняя фаза привела комету к столкновению с Юпитером в июле 1994 года. Траектория кометы была одной из самых хаотичных из всех известных тел Солнечной системы [8, C.99]. Случай нерегулярных спутников планет-гигантов можно объяснить с помощью гравитационного захвата. Однако, это только первый шаг изучения подобной проблемы, так как гравитационный захват является временным. Ученые из Grupo de Dinamica Orbital and Planetologia, UNESP, Brasil, D.S. Oliveira, O.C. Winter, E.V. Neto, G. Felipe изучали влияние роста массы Юпитера на постоянный захват ретроградных спутников. Анализ кривых нулевой скорости в точке Лагранжа L1 показывает, что аккреция массы обеспечивает увеличение области удержания в пользу постоянных захватов. Рассматривалась ограниченная задача трех тел системы Солнце-Юпитер- частица, и было проведено численное моделирование назад во времени с учетом уменьшения массы Юпитера. Программа выводит массу Юпитера в момент, когда частица покидает планету. Эти показатели необходимы, чтобы обеспечить захват. Анализ полученных результатов показывает, что спутники будут захвачены, как только попадут в сферу влияния планеты. Учеными были рассмотрены конкретные Луны Юпитера – Ананке, Карм, Пасифая, Синола, которые являются ретроградными спутниками. Для них удалось установить, что они ранее могли быть захвачены планетой навсегда, когда Юпитер имел от 62% до 93% своей нынешней массы [9, C.123]. Попадая под влияние гравитационного поля желтого карлика и его спутников, прилетающие тела из дальнего космоса (кометы, астероиды, метеоры, пылевые частицы), меняют траектории своего движения, задерживаясь на орбитах Солнца. Они способствуют, таким образом, расширению и образованию новых астероидных и пылевых скоплений в межпланетном пространстве таких космических объектов как пояс астероидов между Марсом и Юпитером, астероиды троянской группы, летающие на орбите Юпитера в областях около точек Лагранжа L4 и L5, облака Кордылевского и т.п. Как известно, самой крупной планетой в Солнечной системе является Юпитер. И хоть его масса составляет всего 0.001 массы Солнца, в сравнении планетарной массой всей системы, она занимает 71%, не говоря уже о силе гравитационного и магнитного полей. Следовательно, этот газовый гигант принимает активное участие в определении орбит движения небесных тел, которые попадают под воздействие его гравитационного поля. Сила, с которой Юпитер притягивает космические частицы, равняется 126686537 км3/с2. Траектория движения каждой планеты приближенно представляет эллипс, в одном из фокусов которого расположено Солнце (точнее, центр масс Солнца). Планеты только приближенно движутся по эллипсам. В более точном описании их движение существенно сложнее, эксцентриситеты аппроксимирующих траекторию планет эллипсов, наклоны их плоскостей и другие параметры очень медленно, но изменяются с течением времени. По настоящему времени разработано много аналитических методов, с помощью которых открыты и поняты различные закономерности и особенности эволюции орбит. Однако очень часто аналитические методы бывают не применимы (например, при очень сильных возмущениях или других случаях нарушения условий выполняемости используемых уравнений). К таким задачам относятся изучение эволюции орбит комет, испытывающих многократные тесные сближения с большими планетами, когда условия решения должны быть максимально близкими к реальным. В таких случаях используются численные методы, применение которых в настоящее время продолжает расширяться в связи с развитием вычислительной техники. В данной работе рассмотрен ряд вопросов эволюции эксцентриситетов межгалактических частиц после гравитационного захвата Юпитером. В первую очередь, т.к. оказывает доминирующее влияние на формирования орбит астероидов и комет. Теоретико-методологические основы работы. Наиболее часто используемой моделью движения малых планет Солнечной системы является возмущенная задача двух тел (1), где тела притягиваются друг к другу как материальные точки, согласно закону всемирного тяготения Ньютона [27, C.44]: m_k (d^2 rk)/(dt^2 )=∑_█(j=1@j≠k)^n▒〖fm_k m_j ((r_j-r_k))/|r_j-r_k |^2 =F_k,k=1,2,…,n;n=2.〗 (1) Общее решение этой системы уравнений в виде аналитических формул можно получить только при n=1,2. Рассмотрим n=2. Это задача двух тел. Ее решение является основой небесной механики, динамики космического полета и некоторых физических теорий. Она описывает движение масс планет и их спутников в Солнечной системе с высокой точностью. В данном исследовании задача 2-х взаимно гравитирующих тел сводится к задаче Кеплера, где материальные точки движутся вокруг неподвижного центра масс в одной плоскости, определяемой начальными условиями, а орбиты друг относительно друга и относительно общего центра масс представляют собой кривые, называемые коническими сечениями. Введен ряд упрощений для системы. Полагается, что движение космических масс происходит в плоскости, тела - материальные точки с массами и однородными полями сил, влиянием солнечного ветра, релятивистскими эффектами и притяжением других планет кроме Солнца и одной планеты пренебрегаем. Таким образом, приходим к задаче о движении только двух тел: Юпитера и Солнца, под действием центрального гравитационного поля. Такая постановка задачи позволяет описать систему дифференциальных уравнений аналитически и найти ее общее решение. При количестве рассматриваемых физических тел равных трем, задача называется задачей трех тел. Уже более трехсот лет она привлекает внимание выдающихся математиков и механиков мира. Ее важность для объяснения закономерностей движения небесных тел и одновременно простота постановки возбуждает интерес всего научного сообщества. Ученые сталкиваются с многообразием и сложностью форм взаимодействия объектов, принимающих участие в исследуемом процессе. задачах механики и физики точное их описание математическими уравнениями становится невозможным, не говоря уже об интегрируемости и поиске аналитических решений даже с использованием высокопроизводительных вычислительных компьютеров. Известны частные решения данной задачи (с некоторыми ограничениями) такие, как треугольные решения Лагранжа и прямолинейные решения Эйлера. В общей постановке задача трех тел является неинтегрируемой. Большинство результатов в работе получено на основании исследования движения малых тел многомерным методом численного интегрирования Рунге-Кутта с выбором оптимального шага интегрирования. Результаты, полученные в ходе исследования, доказывают возможность гравитационного захвата Юпитером.
