在大行星中,为什么只有金星与水星这两个行星没有卫星?
水星没有卫星。无独有偶,太阳系八大行星中,金星也没有卫星。这只是意外或巧合吗?不是。
事实上,作为太阳系内拥有45亿年以上漫长历史的成员,水星和金星根本就不可能拥有卫星,虽然它们很可能历史上曾经有过卫星,但只能是昙花一现,它们的卫星轨道必定是不稳定的,要么很快飞走了,要么不久之后就坠毁在行星上。
在理解这个问题之前,需要先了解几个基本概念。
一、希尔球
希尔球,又称洛希球,粗略来说,是环绕在天体(像是行星)周围的空间区域,那里被它吸引的天体(像是卫星)受到它的控制,而不是被它绕行的较大天体(像是恒星)所控制。因此,行星若要能保留住卫星,则卫星的轨道必须在行星的希尔球内。同样的,月球也会有它的希尔球,任何位于月球的希尔球内的天体将会成为月球的卫星,而不是地球的卫星。
二、洛希极限
洛希极限(Roche limit)是一个天体自身的重力与第二个天体造成的潮汐力相等时的距离。当两个天体的距离少于洛希极限,天体就会倾向碎散,继而成为第二个天体的环。
三、同步轨道
同步轨道的概念大家应该够了解:一颗顺行卫星如果处于同步轨道上,那么它的公转周期与行星的自转周期相同,也就是说,它永远位于行星的同一经度的上空。
四、潮汐摩擦与潮汐牵引
当两个天体相互靠近到天体的尺寸不能忽略的时候,它们之间就会有非常明显的潮汐现象。
由于天体尺寸不能忽略,那么天体上离对方较近一侧的物质,因为离对方更近,将比离对方较远一侧的物质,受到更大的引力,这将使两个天体都在两者连线方向被拉长,或者说,在朝向对方的位置,以及相反的位置,将形成两个突起。下面为了简化问题,我们只讨论卫星对行星的潮汐作用,因为行星对卫星的潮汐作用,在本问题中影响不大。