Was ist die Mindestgröße, um ein natürlicher Satellit zu sein?

Hier gibt es zwei Fragen, eine terminologische Frage und eine über Orbitaldynamik und Satellitenmasse.

Die Internationale Astronomische Union legt manchmal Kriterien dafür fest, ob astronomische Körper in bestimmte Klassen passen. Bekanntlich haben sie die Definition von „Planet“ so formalisiert, dass Pluto ausgeschlossen wurde. Mir ist nicht bekannt, dass sie eine Untergrenze für die Masse eines natürlichen Satelliten angegeben haben (also bekomme ich das Kopfgeld nicht, da ich so oder so keine Dokumentation gefunden habe). Aber für den Rest dieser Antwort werde ich "natürlichen Satelliten" als jeden natürlich vorkommenden Körper in einer stabilen Umlaufbahn um einen anderen Körper definieren, der kein Stern ist.

Mit dieser Definition gibt es aus dem von Tuomas angegebenen Grund keine klare Untergrenze für die Masse eines natürlichen Satelliten. Das Vakuum des Weltraums ist jedoch unvollkommen und die Erdatmosphäre verschwindet wirklich nur allmählich in das interplanetare Medium. Je kleiner ein Objekt ist, desto mehr wird es vom Luftwiderstand beeinflusst, und dies gilt auch dann, wenn der Luftwiderstand sehr gering ist, wie es bei Satelliten im Orbit der Fall ist. Es ist also zu erwarten, dass Staub weniger Umlaufbahnen übersteht als Kieselsteine.

In noch kleinerem Maßstab werden einzelne Atome und Moleküle als Teil der erweiterten Atmosphäre, entweder der Thermosphäre oder der Exosphäre, betrachtet und nicht als Satelliten behandelt. In der Thermosphäre gibt es immer noch genügend Partikel-zu-Partikel-Kollisionen, um sie als Gas zu behandeln, sodass diese Partikel nicht einmal selbst in der Umlaufbahn sind, da sie dazu neigen, zu kollidieren, bevor sie den ganzen Weg zurückgelegt haben. Dies gilt, obwohl die ISS genau in der Mitte der Thermosphäre kreist.

Aber weiter oben liegt die Exosphäre, wo einzelne Atome kaum jemals kollidieren. Einige von ihnen befinden sich vermutlich in Umlaufbahnen, die mindestens einige Perioden dauern, bevor sie mit einem anderen Atom kollidieren, aber viele andere sind dabei, in die dickere Atmosphäre zurückzufallen oder nach außen zu fliegen, nachdem sie einen besonders großen zufälligen Tritt von anderen Partikeln erhalten haben die Thermosphäre unten. Die Teilchen, die es schaffen, eine Weile zu kreisen, erfüllen die Definition, die ich für einen natürlichen Satelliten gegeben habe, aber es ist sicherlich wahr, dass das Wort nicht allgemein für sie verwendet wird.

Es gibt also keine untere Grenze dafür, dass etwas ein natürlicher Satellit im weitesten Sinne ist. Es ist möglich, dass ein Teilchen so klein ist, dass die Leute es normalerweise nicht als Satellit bezeichnen würden, aber ich glaube nicht, dass es dafür einen genauen Schwellenwert gibt.

Solange der Satellit viel kleiner ist als das Objekt, das er umkreist, hat die Masse keinen Einfluss auf seine Umlaufbahn.

Dies liegt daran, dass, obwohl die Gravitationskraft vom Produkt der Massen beider Objekte abhängt, die Beschleunigung des umlaufenden Objekts diese Kraft dividiert durch seine Masse ist. Daher behält jede Änderung seiner Masse seine Beschleunigung und damit Geschwindigkeit bei und umkreist daher ungefähr so ​​​​wie zuvor (solange es keine signifikanten Änderungen am Baryzentrum gibt, umkreisen die beiden Objekte; Gravitationswellen ändern die Dinge, aber nur in sehr extremen Fällen wie nahes Schwarzes Loch und/oder Neutronenstern-Binärdateien)

Dies wird komplizierter, wenn mehr als ein Satellit den Körper umkreist, und die Stabilität in diesen Fällen oft schwer zu bestimmen ist (Aspekte wie Bahnresonanzen und Phase spielen in diesen Fällen eine Rolle).

BEARBEITEN: Erklärung hinzugefügt, warum die Masse die Umlaufbahn nicht beeinflusst