Приливные эффекты в Солнечной системе

Приливные взаимодействия привели к появлению синхронных режимов вращения не только в случае Луны. Синхронным вращением обладают Плутон и крупнейший из пяти его спутников — Харон. Мощные приливы заставили спутник Ио синхронно обращаться вокруг Юпитера: Ио всегда повернута одной и той же стороной к планете-гиганту. Большой приливный выступ всегда повернут к Юпитеру, но из-за слегка эксцентричной орбиты Ио испытывает либрации, что приводит к очень сильным приливным деформациям литосферы из-за огромного притяжения близкого Юпитера. В результате в недрах Ио выделяется много тепла, приводящего к сильной вулканической активности. Приливный эффект Юпитера вызывает выделение тепла и в недрах более далекого спутника — Европы, чем, вероятно, и вызвано существование у этого спутника грандиозного подледного океана. Аналогичные эффекты (таяние льда снизу) привело к появлению подледного океана на спутнике Сатурна Энцеладе.

Приливные эффекты, судя по всему, являются основным механизмом, приводящим к возникновению так называемых резонансных соотношений между периодами вращения и движения разных тел Солнечной системы. Крайний случай резонанса — соотношение периодов 1: 1 (синхронное вращение), общий случай — соотношение в виде п: т, где пит — небольшие целые числа. Так, например, известен резонанс Меркурия и Венеры: солнечные сутки Венеры равны удвоенным звездным суткам Меркурия. Это один из фактов, который позволяет предположить, что Меркурий в прошлом был спутником Венеры, и в этой системе из двух довольно массивных тел действовали мощнейшие приливные силы. Не исключено, что приливы, создававшиеся Меркурием, замедлили вращение Венеры и даже слегка раскрутили ее в обратном направлении — факт медленного обратного вращения этой планеты трудно объяснить иным образом. Известны и резонансы орбитального движения: например, они присутствуют в периодах обращения вокруг Солнца у Юпитера и Сатурна (5: 2), Сатурна и Урана (3: 1), Нептуна и Урана (2: 1), и это не полный список. Примеры других резонансов будут приведены в следующих разделах.

Резонансы в движениях соседних планет крайне сложно объяснить приливами, поскольку расстояния между планетами очень велики, и величина приливных воздействий оказывается исчезающее малой. Для примера можно привести величину амплитуды суммарного приливного эффекта, который все планеты Солнечной системы, выстроившись с одной стороны от Солнца (парад планет), могли бы вызвать в теле Солнца. Этот эффект не превышает 2 мм! Тем не менее, версия, что состоящая из многих элементов Солнечная система за 4,6 млрд лет своего существования могла войти в коллективный (резонансный) режим колебаний благодаря слабым, но систематическим и действующим очень длительное время приливным эффектам, не имеет на сегодня обоснованных альтернатив.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Почему массивные небесные тела обладают сферической формой?
• 2. Есть ли приливы и отливы на Луне? Обоснуйте свой ответ.
• 3. Пусть на рис. 3.1 рассматривается влияние на Землю не Луны, а планеты Юпитер в момент его противостояния, когда расстояние от Земли до Юпитера 4,2 а. е. Чему будет равна разность сил притяжения к Юпитеру для точек С, D и точки А? Во сколько раз уменьшится эта разность по сравнению со случаем с Луной? Насколько существенно на Земле приливное воздействие Юпитера?
• 4. Почему в озерах приливные эффекты практически незаметны?
• 5. Существует мнение, что приливное воздействие Луны оказывает влияние на процессы внутри растений, животных и человека. Выскажите свое мнение на этот счет и обоснуйте его, используя рассуждения по предыдущему вопросу.
• 6. Подвергается ли наша атмосфера приливным влияниям со стороны Луны? Ответ обоснуйте.
• 7. Опишите явление синхронного вращения планеты и ее спутника.
• 8. Что такое резонансное вращение планет?