Az orbitális rezonancia van, a csillagászat , a helyzet, ahol a pályáját két égi objektumok és a forradalom körül súlypontja közös, van időszakok forradalom és összemérhető , azaz akiknek aránya a szám racionális . Ez egy speciális esete a mechanikai rezonanciának, amelyet közepes mozgású rezonanciának is neveznek . Orbital rezonancia általánosan jegyezni hol és két egész szám .
Például a Naprendszerben a Plútó törpe bolygó 2: 3 arányban rezonál a Neptunusz bolygóval , vagyis a Plútó két fordulatot hajt végre a Nap körül, míg a Neptunusz hármat. Ez a rezonancia stabil: a Plútó pályájának zavarát a Neptunusz vonzása korrigálná.
Az orbitális rezonanciát nem szabad összetéveszteni a spin-pálya rezonanciával, amely az a helyzet, amikor ugyanazon égitest objektumának forgási és forradalmi ideje arányos.
Ha kettőnél több tárgy rezonanciában van, mint például a három galilei hold, Io , Európa és Ganymede esetében , akkor Laplace-rezonanciáról beszélünk .
Közzététele óta a Newton-törvények , a probléma a stabilitás a pályák már foglalkoztatta sok matematikusok, mint Laplace vagy Poincaré (tézis „A probléma a három szervek és az egyenleteket dinamika”). Mivel a két test problémájának megoldása nem veszi figyelembe a bolygók közötti kölcsönhatásokat , a kis kölcsönhatások biztosan felhalmozódnak, és végül megváltoztatják a pályákat; különben új mechanizmusok felfedezése marad, amelyek fenntartják az egész stabilitását. Laplace volt az, aki megtalálta az első válaszokat a Jupiter holdjainak figyelemre méltó táncának magyarázatára . Mondhatjuk, hogy ez a vizsgálati terület azóta is nagyon aktív maradt, és még mindig vannak rejtélyek, amelyeket meg kell tisztázni (például a kis holdak kölcsönhatása az óriásbolygók gyűrűinek részecskéivel ).
A rezonancia általában:
A bolygók (vagy holdak) periodikus gravitációs hatása destabilizálhatja pályájukat. Ez magyarázza a "tiltott sávok" létezését az aszteroidaövben , amelyben a testek száma lényegesen alacsonyabb. Ezeket a zenekarokat, az úgynevezett Kirkwood vakanciákat , állítólag a Jupiter pályájával való rezonancia hozta létre, amely testek kidobását okozta volna.
A rezonancia ellenkező hatást eredményezhet: stabilizálhatja a pályákat és megvédheti bizonyos testeket a gravitációs zavaroktól. Így a Plútót és a többi plutinót 2: 3 arányú rezonancia védi a pályájukról az óriási Neptunusz bolygóval . A Kuiper-övben található egyéb tárgyak szintén más rezonanciában vannak ezzel a bolygóval: 1: 2, 4: 5 stb. A fő aszteroidaövben a stabil 3: 2 és 1: 1 rezonanciákat a Hilda csoport, illetve a Jupiter trójai aszteroidái foglalják el .
Amikor több objektum keringési periódusa egyszerű egész számokból áll, Laplace-rezonanciáról beszélünk . Ez a helyzet a Jupiter , Ganymede , Európa és Io holdjaival , amelyek 1: 2: 4 arányú rezonanciában vannak.
A Naprendszer bolygóinak (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars; Jupiter, Szaturnusz, Uránus, Neptunusz) forradalmi periódusainak aránya megközelítőleg a következő:
Stabil és hozzávetőleges jellege miatt nem beszélünk megfelelően ezekről a bolygókról.
Vannak olyan objektumok, amelyek pályája 1: 1 közepes mozgású rezonanciában van . Ezek a trójaiak , a kvázi műholdak és a patkópályán lévő koorbitorok .
A Naprendszer nagy bolygóira vagy holdjaira csak öt ilyen rezonancia létezik (sokkal több az aszteroidák , gyűrűk és kis műholdak esetében):
A plutóniai rendszer közel áll egy nagyon összetett rezonancia rendszerhez: Plútó: Charon: Styx: Nix: Kerberos: Hydra ≈ 1: 1: 3: 4: 5: 6 (a plutóniai rendszer barycenterje körüli periódus szempontjából).
A forradalmi időszakok közötti egyszerű egész összefüggések összetettebb kapcsolatokat rejtenek:
Szemléltetésképpen, a nagyon híres 2: 1 arányú Io-Europe rezonancia esetében, ha a forradalmi periódusok valóban ebben a pontos arányban lennének, az átlagos mozgások (a periódus inverzei) kielégítenék a következő egyenletet:
Az adatok ellenőrzésével azonban –0,739 5. nap –1 értéket kapunk, ami túl nagy érték ahhoz, hogy figyelmen kívül hagyhassuk .
Valójában a rezonancia pontos, de tartalmaznia kell a periastron precesszióját is . A javított egyenlet (amely a Laplace-kapcsolatok része)
Más szavakkal, az Io átlagos mozgása jóval kétszerese Európának, figyelembe véve a periastron precesszióját. A periapszison elhelyezkedő megfigyelő látta volna, hogy a holdak ugyanott érkeznek-e az együttálláshoz. A többi rezonancia hasonló egyenleteket elégít ki, a Mimas-Tethys pár kivételével. Ez utóbbi esetben a rezonancia kielégíti a következő kifejezést
Az összekapcsolódási pont a két hold csomópontjai között félúton ingadozik.
A legmarkánsabb rezonancia, a három galilei műholdé , magában foglalja azt a kapcsolatot, amely korlátozza a holdak pályájuk helyzetét:
ahol a holdak átlagos hosszúsága. Ez a megszorítás lehetetlenné teszi a holdak hármas együttállását. A grafikon szemlélteti a holdak helyzetét 1, 2 és 3 Io periódus után.
Ez a rezonancia stabil.