澄清Kozai机制


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正如Wikipedia所说,

在天体力学中,Kozai机制或Lidov-Kozai机制是卫星轨道的扰动,它是由另一个物体的引力向更远的轨道运动而引起的,它使轨道的中心点论点自由化(以恒定值振荡)。随着轨道的自由移动,其倾斜度和偏心率之间会发生周期性的交换。

我的问题是:

问题A
最小的物体是什么?第三类物体是最远的物体,还是内部双星中的卫星?似乎没有必要使第三级对象成为最小的对象,这违反了Wikipedia的说法。

问题B
三体系统如何演变?

在其倾斜度和偏心度之间存在周期性的交换。

谁的倾向和怪癖?请在下图中使用m0,m1或m2指定它们。

内部双星的轨道应该变得更圆。它可以变成圆形,偏心,圆形,偏心吗?

问题C
内部二进制文件将在整个过程中失去能量,对吗?

在此处输入图片说明

Answers:


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最简单的Lidov-Kozai模型是无质量物体(图中的)旋转一个质量物体(m 0)的过程,该物体本身与另一个质量物体(m 2)一起在轨道上运动。米1个米0米2

这是一个分层的三体系统(假定始终与m 0和m 1足够远)。将其视为两个2体轨道比较容易:米2米0米1个

内轨道和m 1米0米1个

外轨道和m 1 + m 0米2米1个米0

由于是无质量的,因此外轨道不受其影响,并且是具有固定参数的2个物体(m 0和m 2)的简单开普勒轨道。正因为如此,该外轨道限定在XY平面内的坐标系统和谎言,以其角动量→ 大号 Ò ù 吨 = 大号ö Ú 吨ž。在这里,我们真正拥有的是一个测试粒子(m 1 aka扰动)围绕一个二元系统(m 2)中的大质量物体(m 0)的运动。米1个米0米2大号→ØüŤ=大号ØüŤž^米1个米0米2)。内部轨道可视为开普勒轨道,其扰动为(又称扰动)。它的参数会随时间变化,并由Lidov-Kozai机制进行描述。米2

使用此模型(可能是您要的):

问题A

最小质量的物体是无质量的物体米1个

问题B

内部轨道的参数(和m 1)有什么变化-它的偏心率,倾斜度,角动量等。如何?定期地 偏心率的周期性变化从字面上意味着内部轨道变得更圆,然后变得更偏心,然后一次又一次地变得更圆。由于以下运动常数,更容易看到偏心率-倾斜度变化:米0米1个

1个-Ë2cos⁡一世=CØñsŤ。

(它不完全是,而是它的缩放版本L z大号ž。μ,M分别是内部轨道的缩减质量和总质量)大号žμG中号一个一世ñμ,中号

这个常数的事实不容易看到,但是如果作为一个事实给出,并且事实是周期性的,则可以看到倾斜度i是周期性的。Ë一世

问题C

米1个米0Ë=-G中号2一个

一般而言(不进行任何平均)-这仍然是一个混乱的三体问题,并且一切都会发生-例如,内部轨道可能只是被m1抛出系统而完全破坏了。


“ ...无质量的物体(图中的m1)...”由于m1和m0围绕m0之外的公共重心运行,因此m1不能无质量。我认为这里存在一些问题,但问题可能仅在于图表。
— uhoh

1
是的,在图中,m1和m0的中心应该位于m0内
— nivniv

1
无论如何,这是关于挑战性(或至少很难描述)问题的非常好的书面答案。
— uhoh

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最小的物体是哪个?

引用维基百科,

在分层的受限三体问题中,假设卫星的质量与其他两个体(“主要”和“干扰者”)相比可忽略不计。。。

这是Kozai(1962)研究的情况,特别是木星扰动小行星的情况。虽然不是无质量的,但质量差异足够大,以至小行星的质量可以忽略不计。


三体系统如何演变?。。。谁的倾向和怪癖?

大号ž

大号ž=1个-Ë2cos⁡一世

它可以变成圆形,偏心,圆形,偏心吗?

小宰时代=P忐忑(米星+米忐忑米干扰者)(一个干扰者一个忐忑)3(1个-Ë干扰者2)3/2
米忐忑→0

内部二进制文件将在整个过程中失去能量,对吗?

整个过程是周期性的,因此没有能量损失。


谢谢,但您完全不提供任何信息。我看到有关Kozai机制的论文。似乎第三物体的质量介于卫星和第一物体之间。我问这个问题的原因不是我没有足够仔细地阅读Wiki。
— questionhang

@questionhang我看不到它如何给出“无信息”。我直接回答您提出的每个观点。
— HDE 226868

抱歉。它们大多数在Wiki中。维基只给出一个一般情况。
— questionhang

好。Kozai机制与内部二进制文件无关。变化是在第三系?
— questionhang

您能否指定与您给出的公式的“干扰者”相对应的内容?m0 m1还是m2?
— questionhang
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