Kosár

A kosár jelenleg üres

Bejelentkezés &
Regisztráció

Jelenleg nincs belépve.

Válassza ki az oldal nyelvét

TERMÉKEINK

iPon FÓRUM

iPon Cikkek

Trójai holdak és más mesék

  • Dátum | 2015.09.10 08:01
  • Szerző | Jools
  • Csoport | EGYÉB

A Szaturnusz és holdjai sok szempontból olyanok, mintha egy külön kis bolygórendszert alkotnának a Naprendszeren belül, amelyben az univerzum számtalan jelensége tanulmányozható lehet. Az Enceladuson az árapályerők és az energiaátadás folyamata, az F gyűrűben az anyag szemcséinek összetapadása vizsgálható, a Titán pedig kiváló modellje lehet a Földhöz hasonló extraszoláris bolygóknak. A Szaturnusz rendszere ezeken túl otthont ad még egy különös égitest-típusnak is, benne több helyen is úgynevezett trójai objektumok találhatók.

Ezek eredetének megértéséhez vissza kell nyúlnunk az égi mechanika korai időszakába, egészen Isaac Newtonig. Newton előtt a csillagászok elsődlegesen a ma asztrometriának nevezett területre összpontosították erőfeszítéseiket, vagyis az égitestek helyének meghatározásával és mozgásának feltérképezésével foglalkoztak. Elődeink már több ezer éve is elég jól ismerték az égboltot ahhoz, hogy tudják, a több ezer éjjelente szabad szemmel látható fénypont között akad öt olyan, amelyik másként viselkedik, mint a többi. Napjainkban ezeket az égitesteket Merkúr, Vénusz, Mars, Jupiter és Szaturnusz néven ismerjük.

Johannes Kepler óta a tudósok azt is tudták, hogy minden bolygó ellipszis alakú pályán kering, Newton fellépéséig azonban senki sem értette, hogy ez miért van így. A brit fizikus gravitációs elmélete adta az univerzummal kapcsolatos későbbi modellek alapját. Newton a gravitációt bármely két test közti kölcsönös vonzóerőként írta le, amelynek nagysága egyenesen arányos a tömegek szorzatával, és fordítottan arányos a tárgyak közti távolság négyzetével. Ha tehát egy test tömegét megduplázzuk, gravitációja is kétszeresére nő, ha viszont a két test közti távolságot kétszerezzük meg, a tömegvonzás miatt fellépő erők negyedükre csökkennek.

Vihar a Szaturnuszon
Vihar a Szaturnuszon

Ezzel a hasznos képlettel felvértezve a matematikusok és a fizikusok belevetették magukat a munkába, hogy felvázolják a Naprendszer különböző égitestjeinek pályáját. A szakértők azonban rövidesen egy nagyon frusztráló problémával találták magukat szemben: míg két test pályájának előrejelzése viszonylag könnyű feladatnak bizonyult Newton törvényének segítségével, egy olyan égitest útját, amelyet két másik nagyobb tömeg is befolyásol, viszont lehetetlenül bonyolultnak látszott leírni.

Az azóta háromtest-probléma néven elhíresült probléma a fizika máig megoldatlan rejtélyeinek egyike. Bár magát az alapproblémát nem sikerült megfejteni, vannak olyan módszerek, amelyekkel megkerülhető a lehetetlen feladat, és kellően pontos válaszok adhatók az égitestek mozgásával kapcsolatban. A bolygóközi küldetések során napjainkban például úgy végzik a navigációt, hogy időről-időre meghatározzák a missziót befolyásoló égitestek pozícióját és sebességét, majd a friss adatokat visszatáplálják a rendszerbe, egyre pontosabb pályamodelleket alkotva. Egy másik megközelítésben pedig különböző megszorításokkal megpróbálják leegyszerűsíteni a három égitest által alkotott rendszert, majd matematikailag igyekeznek megjósolni a tagok mozgását.

Ez utóbbi metódus vezetett a trójai csoport felfedezéséhez. Az úgynevezett korlátozott kör háromtest-probléma lényege, hogy a rendszer legkisebb tagjának tömege elhanyagolhatónak tekinthető a két másik objektum tömegéhez képest. Ebben az esetben erre a kis égitestre mindkét nagyobb objektum kifejti gravitációs hatását, a rendszer legkisebb tagjának visszahatása a másik kettőre ugyanakkor elhanyagolható. Ebben a helyzetben jelentősen leegyszerűsödnek a mozgásokat leíró egyenletek.


Az 1700-as évek közepén a matematikusok azt vették észre, hogy ezen egyszerűbb egyenletek tükrében lehetnek olyan pályák, amelyeken haladva a Nap−Föld-rendszerben a kisebb objektumok pontosan annyi idő alatt kerülik meg központi csillagunkat, mint a Föld. Ezen égitestek a Földhöz (és a Naphoz) képest mozdulatlanok lennének, mivel a rájuk ható két nagyobb égitest gravitációs erőinek eredője egy helyben tartja ezeket. Leonhard Euler három ilyen pozíciót azonosított a Napot és a Földet összekötő képzeletbeli egyenes mentén, pár évvel később Joseph-Louis Lagrange pedig még két ilyen kitüntetett pontot talált a pályáján haladó Föld előtt, illetve mögött. Ma ezt az öt pozíciót összefoglalóan Lagrange-pontoknak nevezzük.

Az öt pont közül az Euler által felfedezett három meglehetősen instabil: ha az itt tartózkodó objektum a legkisebb mértékben is letér optimális pályájáról, például egy külső erő eredményeként, rögtön kizuhan viszonylagos nyugalmi helyzetéből. Az L4 és L5 Lagrange-pontok viszont másként viselkednek. Ha az itt tartózkodó objektumok elkezdenek elsodródni, a fellépő Coriolis-erők visszaterelik ezeket a Lagrange-pont irányába. Ennek eredményeként a helyzet úgy néz ki, mintha ezen helyeken a Lagrange-pont körül, mint valamiféle láthatatlan tömeg körül keringenének a tárgyak.

A 18. századi matematikusok számára mindez papíron ugyan gyönyörűnek hatott, abban azonban senki sem hitt, hogy a valóságban is létezhetnek ilyen pályákon haladó égitestek. Több mint száz évnek kellett eltelnie az első ilyen objektum felfedezéséig: az 1906-ban azonosított 588 Achilles a Nap−Jupiter-rendszer L4 Lagrange-pontjában kering, és mint ilyen, az első trójai aszteroida.

A következő évtizedekben egy sor hasonló objektumot találtak a különböző bolygók L4 és L5 pontjaiban. A Jupiter kapcsán egy érdekes elnevezési módszer is elkezdett kibontakozni: az L4 pont körül csoportosuló égitesteket a trójai háború emlékére görög tábornak, az L5 pont környékének objektumait pedig trójai tábornak nevezték el, az egyes égitesteknek pedig ehhez méltón a két szembenálló oldal hőseinek neveit adták. (Két aszteroida még az elnevezési rendszer általánossá válása előtt, azt figyelembe nem véve kapott nevet, ennek köszönhető, hogy a 617 Patroclus és a 624 Hektor örökre az ellenséges vonalak mögött ragadt.)

Helene
Helene

Hozzászólások

Nem vagy bejelentkezve, a hozzászóláshoz regisztrálj vagy lépj be!

Eddigi hozzászólások:

  • 2.
    2015. 09. 12. 04:24
    Szívesen el laknék ott az L4 vagy 5 pontban... az egyetlen jó környék ami manapság eszembe jut...
  • 1.
    2015. 09. 10. 14:37
    Remek cikk, köszönjük!

    Érdekes, hogy az első oldalon lévő lagrange-pontokat ábrázoló képen nem veszik figyelembe a Holdat és annak tömegét, pedig ugyanúgy van a Föld és a Hold között- és körül is 5 lagrange-pont...
    Külön poén, hogy a a Nap-Föld lagrange-pointjainál most is van pár műhold. Hogy mikre nem bukkan az ember... :-)