Os astrônomos têm uma maneira sistemática e estabelecida de dizer o que orbita ou não o que? (por exemplo, "Marte orbita a Terra")

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Um objeto distante o suficiente pode orbitar a Lua e a Terra (e o Sol) - Marte, por exemplo, faz isso. Um objeto na Terra-Lua L2 também está orbitando a Terra e a Lua.

Um comentário recente sobre esse comentário:

de acordo com a sua maneira de pensar, todos os corpos do sistema solar orbitam Mercúrio, exceto o Sol, que é simplesmente bobo. Ou o Sol também orbita Mercúrio? Acho que o uso da palavra órbita não é viável nem compartilhado por quase ninguém.

Então, eu gostaria de perguntar se os astrônomos têm uma maneira estabelecida e sistemática de dizer o que orbita ou não o que ocorre no sistema solar e, nesse caso, um link para apontar no futuro seria muito apreciado!

É possível que não haja nada "oficial", apenas o uso técnico da linguagem. Por exemplo, Phil Plait observa que ele usou incorretamente a palavra "órbita" para o movimento da sonda Hayabusa , que não orbita o asteróide Ryugu. Mas paira sobre a superfície.

Então, o que Phil quer dizer quando fala em orbitar? Resumo o significado da seguinte maneira: O objeto A está em órbita em torno do objeto B se A se mover em torno de B (isto é, a verdadeira anomalia de A aumenta de 0 a 360 graus de maneira bastante regular) principalmente como resultado do campo gravitacional de B.

Portanto, embora Marte se mova ao redor da Terra, seu movimento não se deve principalmente ao campo de gravitação da Terra, portanto não está em órbita. No entanto, o movimento da lua é principalmente devido ao campo gravitacional da Terra. Está em órbita ao redor da Terra.

A lua também está em órbita ao redor do sol: se move ao redor do sol e a razão desse movimento é principalmente o campo gravacional do sol.

Um corpo no ponto L2 do Sol da Terra não está em órbita ao redor da Terra (é fixado em relação à Terra). Está em órbita ao redor do sol. Um corpo no ponto L2 da Lua da Terra (que provavelmente é muito instável) está orbitando a Terra e orbitando o sol. Seu movimento em relação à Terra é principalmente devido à Terra (e secundariamente devido à lua). Seu movimento em relação ao sol é devido à gravidade do sol.

Cruithne tem uma ressonância de 1: 1 com a Terra, mas sua posição não se deve principalmente à gravidade da Terra. Está em órbita ao redor do sol, não da Terra.

Hayabusa não está em órbita em torno de um asteróide, está mantendo a posição pelos propulsores. Da mesma forma, um jato Jumbo está voando sem orbitar, seu movimento não se deve principalmente à gravidade.

Essa idéia pode ser aguçada pela noção de uma esfera de Hill . Dentro da esfera Hill, um corpo orbitará. Fora dele, o corpo não irá orbitar.

Essa é uma pergunta clara, pois me fez pensar mais profundamente sobre a palavra "órbita". A resposta que menciona os baricentros tem um ponto, mas no final, trata-se um pouco de quadros de referências.

Vamos pegar uma declaração relativamente incontroversa e torná-la controversa.

"A lua orbita a terra".

Eu nunca teria contestado essa afirmação, exceto que, depois de traçar o caminho da Lua e da Terra juntos em relação ao SSB, percebi que a Lua está realmente orbitando o sol (SSB) e está apenas sendo fortemente perturbada porque acontece com a Terra. estar em estreita proximidade com a influência gravitacional da Terra.

Se diminuirmos o zoom, diremos a seguir que estamos todos apenas orbitando o núcleo galáctico e simplesmente porque estamos próximos do Sol, nossa órbita galáctica é fortemente perturbada pelo Sol.

No entanto, dependendo dos tamanhos relativos das influências, podemos fazer inferências práticas (sensatas).

Então, "Marte orbita a Terra"?

Não, porque se colocarmos um quadro de referência em Marte e tentarmos explicar o movimento da Terra e do Sol, obteremos resultados sem sentido.

Se colocarmos um quadro de referência no Sol ou no SSB e tentarmos explicar o movimento da Terra e do Sol, isso se tornará muito mais claro.

"A Lua orbita a Terra"?

Na verdade, sim, se colocarmos uma referência na Terra, podemos explicar o movimento da Lua com bastante sensibilidade.

E assim por diante.

Aqui está um artigo escrito decentemente sobre esses quadros de referência: https://www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/

Aqui está o vídeo sugerido por @uhoh:
https://www.youtube.com/watch?v=z52WWLE8bBo

Tome sistemas binários em estrela como exemplo.

Circumbinar, o planeta orbita duas estrelas , ou, você poderia dizer que orbita o centro de massa ou o baricentro.

Também podemos imaginar uma estrela com uma anã marrom / júpiter pesada orbitando-a e um planeta orbitando um pouco mais adiante. Não há um ponto preciso em que a anã marrom / pesada Júpiter deixe de ser um sistema binário e se torne outro planeta orbitando a estrela. Como não há um local preciso em que o sistema mude, eu ficaria muito surpreso se houver uma resposta oficial verificável. Eu apostaria dinheiro que não existe.

A astronomia está cheia de situações como essa. Às vezes, podem ser definidas definições, como as qualificações para ser um planeta. Às vezes é mais difícil definir uma definição precisa, por exemplo, qual é o menor tamanho que uma lua pode ter?

Não há um ponto de comutação preciso onde um planeta orbitando duas estrelas se torna dois planetas orbitando uma estrela e não precisa existir. Não há problema em dizer que uma anã marrom de massa suficientemente baixa pode ser um Júpiter pesado.

É mais fácil dizer que Marte orbita o Sol, mas, em certo sentido, Marte orbita o centro de massa do Sol + Vênus + Terra e Lua (e todas as pequenas coisas lá também). Ambas as declarações têm verdade nelas.

Vênus e Terra juntos, quando alinhados, criam um baricentro a apenas 70.000 km do centro do Sol, ou cerca de 0,03% da distância que Marte está do Sol (um pouco menos de 1 parte em 3.000).

Acredito (mas não posso fazer as contas), que é mais preciso dizer que Marte orbita o barcentro de Vênus / Terra / Sol mais de perto do que orbita o Sol. Ambos provavelmente se desviam de uma órbita perfeita de Kepler até certo ponto. A massa de Marte também desempenha um papel no desvio de uma órbita Kepler pura, pelo menos em termos de velocidade orbital, e há as perturbações dos planetas externos, Júpiter e Saturno principalmente e a dilatação relativística também tem um efeito minúsculo (mais perceptível em Mercúrio).

Quando a NASA quer pousar uma nave em Marte, eles precisam levar em conta a influência gravitacional de vários planetas, não apenas Marte orbitando o Sol, embora eu colete os primeiros pousos lunares, eles foram capazes de ignorar os efeitos relativitísticos. Com Marte, eles provavelmente precisam levar em consideração a relatividade.

Também é importante lembrar de converter para o sistema métrico quando necessário, mas discordo.

Uma maneira seria olhar para a fase do movimento radial de cada objeto, ou seja, fazer uma curva de velocidade radial para cada objeto. As coisas em órbita entre si terão seus movimentos antifásicos entre si. Assim, como um objeto se move em uma direção, o outro deve se mover na direção oposta à medida que orbita em seu centro de massa. A quantidade de movimento dependerá das massas relativas, mas o sinal do movimento deve ser oposto a cada objeto.

Se você seguiu a órbita da Terra em relação à de Marte, às vezes eles se moverão em direções opostas, mas às vezes eles se moverão na mesma direção. Assim, eles não podem estar em órbita um com o outro. O caso Terra / Lua será o mesmo, mas você deverá subtrair o efeito Terra / Sol primeiro.

E se eu lhe dissesse que tecnicamente falando, a Lua não orbita a Terra, e a Terra não orbita o Sol, e que o Sol orbita algo que não é nada? Bem-vindo ao mundo dos baricentros, que parecem ser ignorados na ciência do ensino fundamental, embora por um bom motivo. Seria um bocado para os alunos aprenderem.

No sistema Terra-Lua, a Terra não orbita a Lua, e a Lua não orbita a Terra. Em vez disso, eles orbitam um centro de massa comum, conhecido como Baricentro Terra-Lua, ou apenas baricentro, se a situação for inequívoca (como você verá mais adiante, você pode ter vários baricentros).

A Lua puxa a Terra com a mesma força que a Terra puxa na Lua. Portanto, a órbita se parece mais com isso:

A Lua tem aproximadamente 1,2% da massa da Terra. Portanto, a Lua deve orbitar aproximadamente 83x mais longe (é apenas ) do baricentro do que a Terra. O eixo semi-principal da Lua tem 385000 km. Portanto, o eixo semi-principal da Terra em torno do baricentro Terra-Lua (não o Sol) é de aproximadamente 4500 km. E é esse o caso, como mostrado abaixo. O símbolo do diamante é o que o Space Engine usa para os símbolos do baricentro.$\frac{100}{1.2}$

Se ampliarmos, vemos a órbita da Terra em torno do baricentro:

Como a Lua tem uma massa tão baixa em comparação com a Terra, o baricentro está realmente localizado dentro da Terra. À medida que a Lua se afasta lentamente da Terra nos próximos cem milhões de anos, o baricentro lentamente deixa a superfície da Terra.

O baricentro pode estar localizado fora do planeta? Com certeza pode. O sistema Pluto-Charon se parece um pouco com isso:

No Space Engine, ele se parece com isso (o brilho aumentou para que você possa realmente vê-lo):

E o sistema Sol-Terra? Bem, o problema é que o Sol também é afetado por todos os outros planetas do sistema solar. A soma de todas essas interações é onde o Baricentro Solar Sistêmico está localizado. Porém, ele não viaja em um círculo agradável, mas é principalmente afetado por Júpiter, já que Júpiter é o planeta mais maciço do Sistema Solar. Se parece com isso:

E as estrelas binárias? Bem, é praticamente a mesma coisa. Aqui está$\alpha$ Centauri.

Ok, última coisa, que tal sistemas com 3 ou mais estrelas? Bem, aqui está a coisa. os bariêntes podem orbitar outros bariêntes. O sistema Castor é um sistema sextuplo (6). Aqui está o que parece:

Esses três pontos de luz são na verdade duas estrelas que orbitam muito próximas umas das outras, para que pareçam uma estrela. Então, para responder à sua pergunta, não, eles realmente não orbitam nada, mas orbitam um baricentro comum, e determinamos o que orbita o que, vendo se ele gira em torno desse baricentro.