Wie funktionieren Hufeisenbahnen?

Die Form der Hufeisenbahn tritt nur im Bezugssystem der Erdumlaufbahn auf. Es ist eine Manifestation eines Drittkörperproblems, und die Umlaufbahn befindet sich in einem beschleunigten Referenzrahmen. Die Schleife, die diese ausgedehnte Hufeisenform hat, hat keine zentrale Gravitationsquelle innerhalb der Schleife. Infolgedessen ist die Umlaufbahn eine „Pseudo-Umlaufbahn“.

Aus der Perspektive eines Inertialsystems in heliozentrischen Koordinaten befindet sich dieser Asteroid auf einer Kreisbahn (topologisch einem Kreis) um die Sonne. Wenn die Umlaufbahn näher an der Sonne liegt als die Umlaufbahn der Erde, hat der Asteroid eine kürzere Umlaufzeit oder entsprechend eine größere Geschwindigkeit. Es wird schließlich die Erde einholen, aber es wird nicht unbedingt durch die Schwerkraft in die Erde gezogen. Es interagiert mit dem Gravitationsfeld der Erde in seinem Rahmen mit einem effektiven und abstoßenden Potential$L^2/2mr$,$L$= Drehimpuls$r$= Entfernung von der Erde. Das Gravitationspotential plus dieses effektive Potential drückt den Asteroiden in einen höheren Orbitalradius. Die Lagrange-Punkte$L_4$und$L_5$wirken dann als Attraktorpunkte im Rotationssystem des Asteroiden. Seine Umlaufgeschwindigkeit ist jetzt kleiner und entfernt sich von der Erde. Schließlich nähert sich die Erde dem Asteroiden und der Vorgang wiederholt sich.

Dies ist eine Umlaufbahn vom Typ „Hunter-Chaser“. Je dünner das Hufeisen ist, desto kleiner ist der Drehimpuls L in Bezug auf die Erde bei naher Annäherung. Dadurch kann die Gravitationsanziehung größer werden. Dies ist eine physikalische Art, darüber nachzudenken. Technisch gesehen erfordert dieses Problem die Verwendung der Hills-Methode für das 3-Körper-Problem.

Keine direkte Antwort auf Ihre Frage, aber in Bezug auf Hufeisenbahnen.

Vor einigen Jahren wurde ein Artikel veröffentlicht, der zeigte, dass sich mit der Zunahme der Masse der Erde während der Entstehung des Sonnensystems ein nahes Objekt in einer hufeisenförmigen Umlaufbahn relativ zur Erde, wie dieser Asteroid, fast zwangsläufig ebenfalls bilden und wachsen würde, angesichts all der Trümmer schwammen herum, wurden aber später instabil und stürzten auf die Erde.

Ich war nicht organisiert genug, um die Referenz zu notieren, und ich bin mir nicht sicher, wie gut diese Theorie mit der Kollision marsgroßer Körper übereinstimmt, die heutzutage die akzeptierte Erklärung zu sein scheint; aber wenn dieser ziemlich plausible Hufeisenmechanismus beteiligt wäre, dann wäre für erdähnliche Planeten in anderen Sonnensystemen ein Mond mit einem ähnlichen Massenverhältnis und einer ähnlichen Entfernung wie bei uns keine Seltenheit, sondern fast unvermeidlich.