21.3. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ГРУПП ВТОРИЧНЫХ ТЕЛ
В табл. 2.5.1 и разд. 18.10.1 было установлено, что регулярные тела Солнечной системы принадлежат к определенным группам. Учитывая выводы разд. 21.2, попытаемся теперь исследовать эти группы более детально. Физические параметры как для планетной системы, так и для систем спутников приведены в табл. 2.1.1 — 2.1.3. Нашим общим методом будет сравнение каждой группы вторичных тел с их соседями справа и слева в пределах одного и того же пояса на диаграмме гравитационной потенциальной энергии (рис. 21.2.1).
Начнем с системы Юпитера, которую следует сравнить с планетной системой и системой Сатурна. Планеты-гиганты, галилеевы спутники Юпитера и внутренние спутники Сатурна (от Януса до Реи включительно) попадают в один и тот же интервал энергий (с учетом общего наклона пояса, о котором говорилось выше).
Имеется заметное сходство между группой из четырех больших тел в планетной системе и спутниками в системе Юпитера: четыре планеты-гиганта соответствуют четырем галилеевым спутникам. Однако наблюдается и различие: в то время как в системе планет-самое внутреннее тело этой группы, Юпитер, несомненно является самым большим телом, массы тел в группе галилеевых спутников слегка увеличиваются с ростом расстояния. В этом отношении система Юпитера является промежуточной между группой планет-гигантов и внутренними спутниками Сатурна, где массы тел быстро возрастают в направлении наружу. Последняя группа состоит из шести спутников и колец. (Различие в распределении массы среди внутренних спутников Сатурна, в группе галилеевых спутников и среди планет-гигантов рассматривается в разд. 23.6 - 23.8.} Кольца Урана, открытые в 1977 г. [450, 455, 462], попадают в пределы того же самого пояса гравитационной потенциальной энергии, который охватывает систему внутренних спутников Сатурна.
Пятый спутник Юпитера, Амальтея, движется по орбите, расположенной гораздо ближе к планете, чем орбиты галилеевых спутников. Он пападает в тот же пояс энергий, что планеты земной группы. Его можно рассматривать как аналог Марса, в то время как другие планеты земной группы не имеют соответствующих аналогов, вероятно, из-за того, что последние располагались бы ближе к поверхности Юпитера. Масса Амальтеи не известна. Ее диаметр оценивается приблизительно в Поскольку диаметр Ио составляет около его объем приблизительно в раз превышает объем Амальтеи. Отношение масс этих двух спутников не известно. Отношение объемов Ио и Амальтеи имеет тот же порядок величины, что и отношение объемов Юпитера и Марса, равное 9000, но это близкое согласие, по-видимому, случайно.
Наиболее удаленная от центра группа спутников Юпитера (VI, VII и X) носит рудиментарный характер. Это может быть связано с ее близостью к внешней границе устойчивости для образования спутников, которая расположена ближе к этой группе, чем к любой другой группе на диаграмме. Хотя эта группа спутников Юпитера попадает в пределы пояса, включающего внешние спутники Сатурна и спутники Урана, никакого другого сходства с этими двумя группами она не имеет.
В планетной системе Плутон и Тритон можно отнести к одному и тому же поясу (Тритон был позднее захвачен Нептуном, так как Луна Землей).
Спутники Урана образуют наиболее регулярную группу из всех групп вторичных тел в том смысле, что у всех у них наклонения орбит и эксцентриситеты близки к нулю, а расстояния между телами почти пропорциональны их радиусам орбит Данная группа расположена далеко за пределами
синхронной орбиты и гораздо ближе точки Лагранжа. Следует отметить, что это относится и к галилеевым спутникам, которые также образуют весьма регулярную группу. Фактически эти две группы можно рассматривать как типичные примеры образования спутников в отсутствие возмущающих факторов.
Титан, Гиперион и Япет объединяются в отдельную группу, названную нами «внешними спутниками Сатурна». Отнесение этих трех тел к одной группе не вполне убедительно, и группа является наиболее нерегулярной из всех в смысле последовательности радиусов орбит и масс. Однако она занимает диапазон гравитационных потенциальных энергий, которые очень близки к гравитационным потенциальным энергиям спутников Урана. Кроме того, если сравнить эту группу с обоими ее соседями по горизонтали, мы найдем, что нерегулярная группа в системе Сатурна представляет собой переход между рудиментарной группой в системе Юпитера и регулярной группой в системе Урана. В этом отношении имеется аналогия с группой галилеевых спутников, в которой почти равные размеры тел представляют собой промежуточный случай между быстрым уменьшением в размерах в направлении от центрального тела в группе планет-гигантов и быстрым увеличением в размерах в направлении от центрального тела в системе внутренних спутников Сатурна. Вероятная причина этих систематических тенденций рассматривается в разд. 23.6—23.8.