為什麼土衛七的自轉周期極不規則 ?

mca

Q:  一位中學同學問：

..... 我感到奇怪，為什麼土衛七 (Hyperion) 的自轉周期是「渾沌」，同樣是不規則衛星的火衛一 (Phobos) 和火衛二 (Deimos) 卻不會出現類似情況？  還是經過一段長時間後，火衛一和火衛二會因為自己的擾動而令自轉周期變得「渾沌」？

昇


A:  根據天文學家的近年研究，土衛七的極不規則自轉 (chaotic rotation) 是因為：

1.   它的平均密度只有水的六成，很可能由一堆鬆散的冰塊及小量碎石靠微弱的物質引力併合而成，Cassini 探測器的照片也看到土衛七的鬆散 "海綿" 結構 (見下圖)，以這樣子推測，土衛七的重心 (center of gravity) 位置很容易受外力干擾而改變，結果自轉軸不能固定下來，實際觀測也如是。


         


2.   土衛七的軌道偏心率頗大 (e > 0.1)，而且與大型的土衛六 Titan 作 3:4 軌道共振，(即是說，土衛七每公轉 3 次便有 4 次與土衛六靠近會合)，當兩者靠近會合時，小型的土衛七必受土衛六的引力干擾而改變自轉軸位置，自轉軸改變了，自轉周期自然不能保持穩定。

反觀火衛一和火衛二，它們的密度都較高，自轉軸固定，沒有軌道共振現象，所以自轉周期穩定。

火衛一十分接近火星，在一萬年內它可能跌向洛希極限而粉身碎骨。


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