Wie "gesperrt" sind Pluto und Charon? Wie viel librate jeder, wenn man ihn vom anderen sieht?

Diskussion unten Sind alle oder einige geostationäre Satelliten durch Gezeiten mit der Erde verbunden? hat mich an Pluto und Charon denken lassen. Laut Wikipedia :

Charon und Pluto umkreisen sich alle 6,387 Tage. Die beiden Objekte sind gravitativ aneinander gebunden, so dass jedes das gleiche Gesicht zum anderen behält. Dies ist ein Fall von gegenseitiger Gezeitensperre im Vergleich zu Erde und Mond, wo der Mond immer dieselbe Seite zur Erde zeigt, aber nicht umgekehrt. Die durchschnittliche Entfernung zwischen Charon und Pluto beträgt 19.570 Kilometer (12.160 Meilen). Die Entdeckung von Charon ermöglichte es den Astronomen, die Masse des Plutonischen Systems genau zu berechnen, und gegenseitige Verdeckungen enthüllten ihre Größe. Bis zur Entdeckung von Plutos äußeren Monden Ende 2005 gab es jedoch keine Hinweise auf die individuellen Massen der beiden Körper, die nur geschätzt werden konnten. Details in den Umlaufbahnen der äußeren Monde zeigten, dass Charon ungefähr 12% der Masse von Pluto hat.

Frage: Wie "verriegelt" sind Pluto und Charon? Wie viel librate jeder, wenn man ihn vom anderen sieht? Die Umlaufbahn von Charon hat eine Exzentrizität von nur etwa 0,0002, aber ich denke, die gesamte scheinbare Librationsbewegung hängt von der Neigung der Umlaufbahn und der Ausrichtung der Rotationsachse jedes Körpers ab.

Bezogen auf die Quantifizierung der Mondlibrationsbewegung:

Um eine Vorstellung davon zu geben, wie die Libration aussieht, sind hier zwei GIFs der Libration unseres Mondes von Wer macht diese faszinierenden Simulationen der Mondphasen? Und wie?

Lunar_libration_with_phase_Oct_2007.gif

Quellen: oben und unten

Lunar_libration_with_phase2.gif

Antworten (3)

Hier ist das Ergebnis, das mit der SPICE-Bibliothek von NAIF erzielt wurde:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Grafik zeigt den Azimut und die Höhe von Charon, wie sie von einem Beobachter auf der Oberfläche von Pluto mit Position: Breite = 45° und Länge = 0 gesehen werden (az und el sind korrigiert für Einweg-Lichtzeit und stellare Aberration).

Dies ist wahrscheinlich eine bessere Ansicht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sie würden keine Änderung des Azimuts oder der Höhe sehen.

BEARBEITEN : Die von SPICE verwendeten Datendateien sind: "pck00010.tpc" und "plu055.bsp".

pck00010.tpc :
Begriffe der Nullmeridiankonstante (W0) für Pluto und Charon stammen von: Archinal, BA, A'Hearn, MF, Conrad, A., Consolmagno, GJ, Courtin, R., Fukushima, T., Hestroffer, D ., Hilton, JL, Krasinsky, GA, Neumann, G., Oberst, J., Seidelmann, PK, Stooke, P., Tholen, DJ, Thomas, PC, and Williams, IP „Erratum to: Reports of the IAU Working Gruppe für kartografische Koordinaten und Rotationselemente: 2006 & 2009."

Die Ausrichtung des Pluto-Nordpols ist konstant: RA = 132,993°, DEC = -6,163°.

plu055.bsp :
Ephemeriden für Plutos Satelliten aktualisiert, um New Horizons-Daten aufzunehmen. Diese Ephemeride ist die Grundlage der Arbeit, über die auf dem DPS-Treffen 2015 berichtet wurde.

+1Sehr interessant, danke! Meine Vermutung ist, dass dies die geometrische Libration ist, die sich aus allen Werten ergibt, die SPICE für Charon für Neigung (relativ zu Plutos Äquator) und Exzentrizität verwendet, die beide sehr klein sein werden. Meine Vermutung ist, dass davon ausgegangen wird, dass jedes verbleibende Hin- und Herschaukeln nach dem ersten Verriegeln längst gedämpft ist, was wahrscheinlich ziemlich vernünftig ist.
Mir ist aufgefallen, dass Charons Neigung und Exzentrizität, die in Wikipedia aufgeführt sind, sich von denen in dieser Antwort unterscheiden (die wahrscheinlich neuer sind; nach dem Vorbeiflug von New Horizons). Können Sie sehen, welche Werte SPICE für dieses Diagramm verwendet?
@uhoh Einige Informationen in "Bearbeiten" hinzugefügt. Für die Neigung und die Exzentrizität sind sie nicht in einer Datei fest codiert, sie müssen ausgehend vom Zustandsvektor berechnet werden, aber ich bekomme e = 0,12 für Charon.
Das Bild "Tabelle 1" sagt "Mittlere Orbitalelemente (Halbachse, Umlaufzeit, Exzentrizität und Neigung) für Charon sind plutozentrisch", aber es ist falsch, denn wenn ich die Berechnungen mit dem baryzentrischen Zustandsvektor von Charon durchführe, bekomme ich e von 0,000057 bis 0,000260 (Die Epoche der Elemente in dieser Tabelle ist nicht klar).
Das GIF der Libration unseres Mondes entfernt die Bewegung am Himmel und hinterlässt nur die Libration (offensichtliches Neigen und Rollen der Oberfläche aufgrund konstanter Rotation, aber variabler Umlaufgeschwindigkeit und Neigung) und Größenänderungen aufgrund von Entfernungsänderungen. Ist Libration überhaupt ansprechbar? Ich denke, die 0,05-Grad-Azimutvariation plus einige ähnliche Dreiecke im rotierenden Rahmen deuten auf ungefähr die gleiche Menge an Libration hin, und die Exzentrizität gibt die scheinbare Größenvariation an, bin mir aber noch nicht sicher.

Hier ist ein Papier mit Informationen über Pluto und Plutos Monde. Ich glaube, dass viele der Informationen von der New Horizons-Mission stammen. SA Stern, der PI für New Horizons, ist als Hauptautor aufgeführt.

Hier ist ein Screenshot von oben auf Seite 3 dieses PDF:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

0 Neigung sowie nahezu null Exzentrizität.

Es gäbe kein Auf und Ab wie in Ihren Gifs von unserem Mond. Charon würde ziemlich bewegungslos am Himmel von Pluto schweben. Und Pluto, der eingefroren in Charons Himmel schwebt.

Körper Große Halbachse (km) Zeitraum (Tage) Exzentrizität Neigung Radius (km) GM( k M 3 S 2 ) Dichte( k G M 3 )
Pluto 6.3872 1187 ± 4* 869,6 ± 1,8 1860 ± 13
Charon 19.596 6.3872 0,00005 0,0° 606 ± 3* 105,88 ± 1,0 1702 ± 21
Styx 42.413 20.1617 0,00001 0,0° 1,8 bis 9,8† 0,0000 ± 0,0001
Nix 48.690 24.8548 0.00000 0,0° 54 × 41 × 36‡ 0,0030 ± 0,0027
Kerberos 57.750 32.1679 0.00000 0,4° 2,6 bis 14† 0,0011 ± 0,0006
Hydra 64.721 38.2021 0,00554 0,3° 43 × 33‡ 0,0032 ± 0,0028
Ich denke, dass ein Objekt, wenn es zum ersten Mal kaum gezeitengesperrt wird, immer noch um fast +/- 90 Grad schwingt und diese Schwingungen langsam weiter dämpfen. Diese Art des Schaukelns könnte viel länger als 6 Tage dauern, und daher reichen die Vorbeiflugbilder von New Horizons möglicherweise nicht aus, um dies auszuschließen.
Mir fehlen Informationen darüber, "wie gesperrt sie sind?" Die Vorbeiflugbilder von New Horizons geben uns also nicht genügend Informationen, um eine verbleibende Oszillation auszuschließen?
@uhoh warum +/- 90? Sollte es nicht +/- 180 Grad sein?
@qqjkztd ja ich denke du hast recht! Das musste ich auch hier korrigieren
Eine Exzentrizität von 0,00005 bedeutet, dass die Entfernung für alle, die sich fragen, um ungefähr 2 km variiert. Ein Teil von zehntausend.

Charon wurde vom Astronomen des United States Naval Observatory, James Christy, mit dem 1,55-Meter-Teleskop der United States Naval Observatory Flagstaff Station (NOFS) entdeckt.[19] Am 22. Juni 1978 untersuchte er stark vergrößerte Bilder von Pluto auf fotografischen Platten, die zwei Monate zuvor mit dem Teleskop aufgenommen worden waren. Christy bemerkte, dass periodisch eine leichte Verlängerung auftrat. Die Ausbuchtung wurde auf Platten vom 29. April 1965 bestätigt. Die Internationale Astronomische Union gab Christys Entdeckung am 7. Juli 1978 offiziell der Welt bekannt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Charons Entdeckung an der Flagstaff-Station des Naval Observatory als zeitvariable Ausbuchtung auf dem Bild von Pluto (links oben zu sehen, aber rechts nicht vorhanden). Negatives Bild.

Wenn wir nur diese kleine Ausbuchtung sehen, wenn wir von der Erde aus nach Charon suchen, woher sollen wir dann wissen, wie "verriegelt" Pluto und Charon sind? Es gibt bessere bodenbasierte und Hubble-Bilder, die beide Objekte als getrennte Punkte, aber ohne Oberflächendetails zeigen.

Ist es möglich, anhand der Bilder, die von New Horizons während eines kurzen Vorbeiflugs aufgenommen wurden, festzustellen, wie fest sie sind? Brauchen wir die Bilder eines Orbiters des dualen Systems Pluto-Charon?

Zitate und Bilder aus Wikipedia .

Mit vier Dezimalstellen Genauigkeit zu Charons Exzentrizität denke ich, dass mehr Informationen verfügbar sind als diese unscharfen Bilder. New Horizons hat einige Daten zum Ansatzbeispiel genommen. Schauen Sie sich zum Beispiel die Genauigkeit aller Orbitalparameter an: en.wikipedia.org/wiki/Charon_(moon) Ich denke, es ist viel mehr bekannt, als Ihre Antwort vermuten lässt.
Es gibt bessere Bilder von Pluto und Charon
Auch Pluto, Charon und die anderen Monde werden in HST-Bildern aufgelöst, die während der Voranflugkampagne von New Horizons aufgenommen wurden, um nach Trümmern, Ringen und anderen Satelliten zu suchen. Zusätzliche Informationen über die Umlaufbahn und die Körper selbst wurden auch während der gegenseitigen Pluto-Charon-Ereignisse in den Jahren 1985-1990 erhalten
@matteol: Diese Bilder sind besser, aber sie zeigen nicht, wie gesperrt Pluto und Charon sind.
Wie "gesperrt" sind Pluto und Charon? Wie viel librate jeder, wenn man ihn vom anderen sieht?
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