¿Qué órbita en el sistema solar es el círculo más perfecto?

Ninguna órbita es perfectamente circular. La primera ley de Kepler establece que cada órbita es una elipse. Sin embargo, la excentricidad de la elipse varía para diferentes planetas.

Cuanto más baja es la excentricidad, más cerca de un círculo se encuentra una elipse. Venus, con una excentricidad de James Bond de .007 tiene una órbita planetaria más cercana a un círculo en nuestro sistema solar. Neptuno sigue a .008. Mercurio tiene la excentricidad más alta: 0.2.

Una representación muy exagerada, amateur, fuera de escala de las órbitas de Mercurio y Venus:

En realidad, ambas órbitas son círculos casi concéntricos.

Entre las lunas, el Tritón de Neptuno tiene una excentricidad de .00002, un círculo casi perfecto, seguido de Rea de Saturno en .001 y Titania de Urano en .0011.

Supongo que la órbita más circular del sistema solar pertenece a partículas en los anillos de Saturno. Entrar en una órbita perfectamente circular no es natural. No hay ninguna preferencia real por estar en uno normalmente. Incluso si coloca un objeto en una órbita perfectamente circular, pequeñas perturbaciones lo harán excéntrico. Por lo tanto, debe tener algún tipo de fuerza circularizando la órbita. Para las lunas, las mareas pueden hacer esto. Es por eso que muchas de las lunas de los planetas gigantes están en órbitas casi circulares, como lo señaló Sandhya Ramesh en su respuesta. Tritón es un gran ejemplo porque es grande y la órbita retrógrada conduce a una amortiguación de marea significativa. Las lunas de los planetas gigantes que se encuentran en órbitas más excéntricas tienen que forzarse para mantenerlas allí. Por ejemplo, Io, Europa y Ganímedes están en resonancias de movimientos medios 2: 1 que aumentan sus excentricidades. Esta es la razón por la que Io tenía volcanes y Europa probablemente tiene un océano bajo la superficie.

Sin embargo, incluso la excentricidad de Tritón, en 1.6e-5, es grande en comparación con las partículas en los anillos principales de Saturno. La mayoría de ellos tienen excentricidades entre 1e-8 y 1e-7. La razón es que constantemente chocan entre sí en colisiones de muy baja velocidad. Estas colisiones disipan energía y circulan las órbitas. Si coloca un cuerpo en los anillos con una alta excentricidad, golpearía otras cosas con fuerza y ​​se “ralentizaría” en relación con ellas. Eso terminaría circulando la órbita.

Las partículas en los anillos A y B de Saturno se topan unas con otras varias veces en cada órbita (que se mide en horas). Estas colisiones generalmente ocurren a velocidades de aproximadamente 1 cm / s, por lo que son muy lentas y suaves. Las partículas no están en órbitas perfectamente circulares porque tienen tamaños finitos y hay cizalladura kepleriana. Es decir, las partículas más cercanas al planeta orbitan más rápido que las que están más lejos. Entonces, si tiene dos partículas en órbitas perfectamente circulares que están más cerca que la suma de sus radios, eventualmente una golpeará a la otra (suponiendo que no estén inclinadas, y las inclinaciones también son extremadamente pequeñas en los anillos A y B). Esa colisión les dará pequeñas excentricidades. Entonces obtienes una “excentricidad libre” natural que está determinada básicamente por el tamaño de los cuerpos y la tasa fija de cizalladura Kepleriana. También hay algo de “agitación” que ocurre debido a la autogravedad de las partículas, especialmente en el anillo A donde se forma la gravedad.

Aunque es cierto que las órbitas de los planetas son elipses en lugar de círculos, incluso la órbita más elíptica (Mercurio) sigue siendo muy circular:

La forma de una elipse se caracteriza por su excentricidad. Un círculo tiene una excentricidad igual a cero. Cuanto más cercano a 1 sea el valor de la excentricidad, más obviamente se vuelve elíptico. La excentricidad de Mercurio es 0.2, como se muestra arriba.

Si reinstalamos a Plutón como planeta, su órbita tiene una excentricidad de 0.25:

Si consideramos los cometas, obtenemos órbitas mucho más evidentemente excéntricas. El cometa Halley tiene una excentricidad de 0.97:

(Todas las imágenes de Wolfram | Alpha)

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