8.8. РЕЗОНАНСЫ МЕЖДУ ВРАЩЕНИЕМ И ОРБИТАЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
У всех спутников, вращения которых известны, периоды вращения равны орбитальным периодам. Вероятно, это обусловлено приливами, вызываемыми их центральными телами, которые полностью затормозили синодическое вращение спутников. Формально такой резонанс описывается соотношением
где орбитальный период, период вращения рассматриваемого тела и
Период вращения Меркурия равен 59 сут, что составляет точно 2/3 от его орбитального периода [141]. Следовательно, Меркурий захвачен в резонанс между вращением и орбитальным движением. Согласно Голдрайху и Пилу [193], это соответствует конечному состоянию, вызванному солнечными приливами.
Поразителен случай Венеры. Она имеет обратное вращение с периодом около 243 сут. По-видимому, период вращения Венеры находится в резонансе 5/4 с периодом обращения Земли относительно Венеры [141, 193]. Удивительно, что Земля может захватить Венеру в такой резонанс [237]. Новые измерения вызывают сомнения в реальности этого резонанса [101].
Другой вид резонанса вращения и орбитального движения возникает в случае движения спутников вокруг вращающегося
тела, подобного планете. Аллан [27] обратил внимание на тот факт, что если гравитационный потенциал планеты зависит от долготы, то на спутник будет действовать сила в тангенциальном направлении, которая может вызвать перенос энергии между вращением планеты и орбитальным движением спутника. В случае равенства периода обращения спутника и периода вращения планеты имеем резонанс 1/1. Спутник будет захвачен в точке с определенным фазовым углом, относительно которой он может совершать либрации. Не имеется примеров синхронных естественных спутников, но теория применима к геостационарным искусственным спутникам.
Существуют также резонансы более высокого порядка (при больших значениях но они оказываются существенными только для спутников с большим наклонением или большим эксцентриситетом. Тело, находящееся на круговой орбите в экваториальной плоскости, не подвергается подобному воздействию. Возможно, такие резонансы играли важную роль в ходе эволюции системы Земля — Луна (см. гл. 24).