為什麼水星和金星沒有衛星?
在宇宙中,恆星有圍繞自己公轉的行星,行星也可以有圍繞自己公轉的衛星。不過,這只是普遍規律,但不是絕對的定律。
比如在太陽系,就有兩顆行星沒有衛星,那就是水星和金星。
那麼,為何水星和金星沒有衛星呢?是巧合還是必然呢?今天咱們就來討論一下。
我們假設水星和金星有衛星,那麼這樣的衛星需要滿足什麼條件呢?如果它需要的條件根本不可能滿足,那這兩顆行星就必然不可能有衛星了。
上一期我們講過,每一顆天體都有一個所謂的希爾球範圍,在這個範圍內,它就有可能把天體束縛到自己的周圍。對於水星來說,希爾球半徑大約是17.5萬公里,金星的希爾球半徑則為大約100.4萬公里。因此,如果有衛星,這顆衛星首先要在行星的希爾球內。
這還不算完。
在太陽系中,這顆假設的衛星不止會受到太陽和行星的引力,還有很多其他的力,比如遠處木星的引力(這個真的需要考慮在內),還有太陽的輻射壓等很多力。因此,如果這顆衛星要穩定地存在於行星的周圍,要比希爾球的半徑更靠近行星1/2。也就是說,水星的衛星要在8.75萬公里以內,金星衛星要在50萬公里以內。注意,這還只是距離二者的最中心處,而不是表面。
而同時,衛星又不能距離行星太近,否則會被行星的引力撕碎。這個範圍,被稱作洛希極限。
洛希極限的計算方法也比較複雜,粗略的計算方法是,一個固體星球的洛希極限是它直徑的1.26倍。也就是說,水星的洛希極限是6146公里,金星的洛希極限則是15249公里。也就是說,它們的衛星要在這個範圍以外,希爾球以內才可以穩定存在,否則不是被引力撕碎就是會飛走。
因此,留給水星和金星衛星的位置,其實很小。
相比之下,地球的希爾球半徑達到了150萬公里,而洛希極限大約是16073公里,就給月球留下了足夠的空間(雖然我們目前也不知道月球到底是如何形成的)。
那麼,為何水星和金星的希爾球那麼小呢?主要原因,就在於它們距離太陽太近了。
事實上,金星還好,有100公里的希爾球,水星則小得可憐了。因為一旦稍微離水星遠一點,假設的衛星就會被太陽奪走,這是導致內行星難以擁有衛星的重要原因。
也因此,太陽系內希爾球最大的不是質量最大的木星,而是距離太陽最遠的海王星。
另外我們上一期在講地球為何只有一顆衛星的時候也提到過,由於早期木星軌道的不穩定性,導致木星四處亂竄,所以也讓內行星遭受了很多的變故。即使水星或者金星曾經有過衛星,或者有機會獲得衛星,也可能在此期間遭受命運的變故而失去。
因此,靠近太陽對於一顆行星來說,真的不是什麼好事。看這個樣子,水星和金星恐怕是要一直孤獨下去了……
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