Астронет > Полость Роша

Астронет: А. В. Тутуков, "Физика Космоса", 1986 Полость Роша
http://variable-stars.ru/db/msg/1188549

Полость Роша

Критические эквипотенциальные поверхности
и полости Роша в двойной звёздной системе
с отношением масс компонентов ${\mathfrak M}_2/{\mathfrak M}_1$ =0,215.

- область вокруг звезды, внешней границей к-рой служит поверхность равного потенциала, содержащая т.н. первую точку Лагранжа. Положим, что массы звёзд ${\mathfrak M}_1$ и ${\mathfrak M}_2$ , вращающихся по круговым орбитам вокруг общего центра масс О, сосредоточены в их центрах (рис.). Периоды собств. вращения звёзд совпадают с орбитальным периодом. В системе координат, вращающейся вместе с двойной системой, на каждую покоящуюся пробную частицу действуют три силы: силы притяжения со стороны ${\mathfrak M}_1$ и ${\mathfrak M}_2$ , возрастающие с приближением к гравитирующим массам, и центробежная, нарастающая при удалении от оси вращения. По соотношению действующих сил всё пространство можно разделить двумя поверхностями равного потенциала (внутр. критической и внеш. критической) на четыре области. Внутр. критич. поверхность, содержащая точку L₁ (т.н. первую точку Лагранжа), ограничивает две области, прилегающие к тяготеющим массам ${\mathfrak M}_1$ и ${\mathfrak M}_2$ . В первой из этих областей (I) сила притяжения звезды ${\mathfrak M}_1$ превосходит как силу притяжения со стороны звезды-спутника, так и центробежную силу. Аналогично в полости II, прилегающей к ${\mathfrak M}_2$ , преобладает сила притяжения последней. В области III, заключённой между критич. поверхностями с точками L₁ и L₂ (второй точкой Лагранжа), суммарная сила гравитации масс ${\mathfrak M}_1$ и ${\mathfrak M}_2$ превосходит центробежную силу. В области IV (за внеш. критич. поверхностью с точкой L₂) действие центробежной силы преобладает и вещество системы, попадающее сюда, оказывается для нее утерянным. Полость, содержащая одну из гравитирующих масс и выделенная поверхностью с точкой L₁, наз. полостью Роша. При совпадении периодов собств. вращения звёзд с их орбитальным периодом размеры П.Р. и положение точек Лагранжа полностью определяются отношением масс звёзд-компонентов двойной системы. Если один из компонентов двойной звезды заполняет свою П.Р., то вещество его может свободно перетекать в полость звезды-спутника. При этом оно вытекает из окрестности точки L₁ в виде сравнительно тонкой струи. Если в ходе эволюции компонентов будут заполнены П.Р. обоих компонентов, то вокруг системы образуется общая оболочка, к-рая может заполнить полость, содержащую точку L₂. Вещество, покидающее эту точку даже с небольшой скоростью, как правило, уходит из системы, ускоряясь в переменном гравитац. поле двойной звезды. Существование П.Р. приводит к тому, что компонент, к-рый эволюционирует быстрее, первым заполняет П.Р. и начинает отдавать вещество второму компоненту. Перераспределение вещества в системе может очень сильно изменить её характеристики (см. Эволюция тесных двойных звезд).

При рассмотрении системы планета-спутник вводится понятие о пределе Роша - миним. радиусе круговой орбиты, на к-рой спутник не разрушается под действием притяжения центрального тела (приливных сил). Если масса спутника много меньше массы планеты, то предел Роша $a_R=2,46 (\rho_{сп}/\rho_{пл})^{1/3} R$ , где $\rho_{сп}$ и $\rho_{пл}$ - значения ср. плотности спутника и планеты, R - радиус планеты. Внутри сферы с радиусом a_R невозможна также гравитац. конденсация вещества с образованием единого тела. Такова, вероятно, причина образования колец Сатурна, Юпитера, Урана.

Лит.:
Белецкий В.В., Очерки о движении космических тел, 2 изд., М., 1977.

(А.В. Тутуков)

А. В. Тутуков, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru