תהודה מסלולית – הבדלי גרסאות

'''תהודה מסלולית''' (ב[[אנגלית]]: '''Orbital resonance''') או '''תהודת מסלול-מסלול''' (אנגלית: '''Orbit-orbit resonance''') היא מונח [[אסטרונומיה|אסטרונומי]] המציין מצב שבו שני [[גרם שמים|גרמי שמים]] או יותר מקיפים גוף אחר, [[מסה|מסיבי]] יותר, וקיים קשר פשוט בין זמני ההקפה שלהם כתוצאה מפעולה הדדית של [[כוח הכבידהה[[כבידה]]. היחס בין [[זמן הקפה|זמני ההקפה]] של הגופים שנמצאים בתהודה מסלולית שווה ליחס של שני [[מספרים זרים]] קטנים. תהודה מסלולית מתרחשת בין זוגות רבים של גופים ב[[מערכת השמש]], וכן במערכות אחרות, כלומר בין זוגות של [[כוכב לכת חוץ-שמשי|כוכבי לכת חוץ-שמשיים]]{{הערה|1=ידוע למשל על תהודה מסלולית בין שני כוכבי לכת במערכת של [[גליזה 876]]{{כ}}.}}. מבחינה [[מתמטיקה|מתמטית]], תהודה מסלולית היא פתרון אפשרי ל[[בעיית שלושת הגופים]].

גופים נוטים להיכנס לתהודה מסלולית כאשר פועל ביניהם [[כוח (פיזיקה)|כוח]] חזק יחסית לפחות בחלק מהמסלול שלהםממסלולם. לתהודה מסלולית יש תפקיד חשוב בתהליכים שהתרחשו לאחר [[ההיווצרות וההתפתחות של מערכת השמש|היווצרות מערכת השמש]], והיא מהווה את אחד הגורמים בעיצובה של מערכת השמש ובמיקומם הנוכחי של [[כוכב לכת|כוכבי הלכת]], של ה[[ירח]]ים שלהם, ושל שאר הגופים במערכת השמש.

[[קובץ:TheKuiperBelt Orbits Pluto Polar.svg|שמאל|ממוזער|250px|המסלולים של [[נפטון]] (בכחול) ושל ו[[פלוטו]] (באדום) סביב [[השמש]] שנמצאתהנמצאת במרכז. צבע בהיר יותר מסמן את קטע המסלול שנמצא מעל [[מישור המילקה]]. באיור מסומן המיקום של נפטון ופלוטו באפריל [[2006]]]]

תהודה מסלולית יכולה להיות מצב יציב, כמו למשלכגון במקרה של [[כוכב לכת ננסי|כוכב הלכת הננסי]] [[פלוטו]] ובין [[כוכב לכת|כוכב הלכת]] [[נפטון]] שיחס זמני ההקפה שלהם סביב [[השמש]] הוא 3 ל-2. המשמעות היא שעל כל שתי הקפות של פלוטו סביב [[השמש]], נפטון מקיף אותה שלוש פעמייםפעמים{{הערה|1=נהוג לרשום בקיצור: תהודה 3:2}}. בתהודה מסלולית יציבה, שינויי מסלול קטנים הנובעים מהשפעתם של גופים נוספים ב[[מערכת השמש]] מתוקנים בעזרת כוח המשיכה החזק בין שני הגופים.

תהודת סיבוב-מסלול (spin-orbit resonance) מתארת מצב שבו זמן הסיבובהסחרור הצירי של גוף סביב צירו מתאים לזמן ההקפה שלוהקפתו סביב גוף אחר, והיא נפוצה במערכות של [[כוכב לכת|כוכבי לכת]] עם [[ירח]]ים. בין ירח ובין כוכב הלכת אותו הוא סובב קיימים כוחות [[גאות ושפל]]. כך למשל, כוחות אלו גורמים ל[[מים]] ב[[אוקיינוס]]ים וב[[ים|ימים]] על -פני [[כדור הארץ]] להתרומם בצד הפונה אל [[הירח]] ובצד הנגדי. אולם, מהירות הסיבובהסחרור הצירי של כדור הארץ סביב צירו גבוהה ממהירות הסיבוב שלהקפת הירח סביבאת כדור הארץ ולכן אזור הגאות, שנראה במבט מרחוק כבליטה על -פני כדור הארץ, מתרחק תוך שעות ספורות, ולא ממוקם עוד על הקו המחבר בין כדור הארץ לירח. כתוצאה מכך, מופעל על הבליטה הזו [[מומנט]] ששואףהשואף להחזירה אחורה, או במילים אחרות פועל מומנט שמקטיןהמקטין את מהירות הסיבוב סביבהסחרור הצירהצירי בכל אחד משני הגופים.

בתהליך איטי הזה, בו [[אנרגיה קינטית]] הופכת ל[[חום (פיזיקה)|חום]], מהירות הסיבובהסחרור העצמי של כדור-הארץ ושל הירח קטנה, ואילו המרחק ביניהם גדל כתוצאה מ[[חוק שימור התנע הזוויתי]]. הירח המתרחק מכדור הארץ בקצב של 3.8 [[סנטימטר]] ב[[שנה]], כבר איבד את הסיבוב העצמי שלו, והוא נמצא במצב של [[סיבוב סינכרוני]] (Synchronous rotation) כתוצאה מ[[נעילת גאות]] (tidal locking). במצב זה, מהירות הסיבובהסחרור הצירי שלו סביב צירו משתווה למהירות הסיבובהקפתו שלו סביבאת כדור הארץ, וכתוצאה מכך, צד אחד שלו תמיד פונה אל כדור הארץ. לשם השוואה, המערכת של [[פלוטו]] ו[[כארון (ירח)|כארון]] נמצאת במצב מתקדם יותר, ובה כבר שני הגופים נמצאים בסיבוב סינכרוני, כלומר צד אחד של כל אחד מהם תמיד פונה אל עבר הגוף השני.

תיתכן גם תהודת סיבוב-מסלול מורכבת יותר, שאיננה מהווה סיבוב סינכרוני{{הערה|1=סיבוב סינכרוני הוא מצב של תהודת סיבוב-מסלול 1:1}}. כך למשל, עבור [[כוכב חמה]] מתקיימת תהודת סיבוב-מסלול 2:3. זמן ההקפה של כוכב חמה סביב צירו הוא 58.646 ימים, ואילו זמן ההקפההקפתו שלו סביבאת השמש הוא 87.969 ימים. יוצא שהוא מקיףמסתחרר את עצמוצירית שלוש פעמים על כלבכל שתי הקפות סביב השמש.

'''תהודה סקולרית''' (secular resonance) היא סוג נוסף של תהודה המתייחסת לסינכרון של [[נקיפה|נקיפת]] ציר הסיבוב{{הערה|1=ראו גם [[נקיפת ציר כדור הארץ]].}} בין שני גופים או לסנכרון של תזוזת ה[[פריהליון]] בין הגופים. כתוצאה מתהודה כזו, יכולה ה[[אקסצנטריות (מתמטיקה)|אקסצנטריות]] של מסלול הגוף הקטן יותר להשתנות לאורך הזמן. תהודה סקולרית הקיימת בין מספר [[אסטרואיד]]ים ובין [[שבתאי]] היא הגורם הראשי לאקסצנטריות הגבוהה של מסלולם<ref>{{הערה|המקרה הזה מכונה תהודה סקולרית <math>\nu </math>6.</ref>}}.

[[גופים קטנים במערכת השמש]] נוטים להיכנס לתהודה מסלולית עם כוכבי הלכת הסמוכים להם. כך למשל חלק מהאסטרואידים נמצאים בתהודה מסלולית עם כוכב הלכת [[צדק (כוכב לכת)|צדק]]. ניתן למצוא שם בעיקר אסטרואידים בעלי תהודה של 1:4, 1:3, 2:5 ו-1:2 עם צדק. מקרה פחות נפוץ הוא תהודה שלתהודת 2:3 או תהודה שלתהודת 1:1 עם מסלולו של צדק. אלו האחרונים ממוקמים לאורך המסלול שלו, סמוך ל[[נקודת לגראנז'|נקודות לגראנז']] L4 ו-L5, והם קרויים [[טרויה|טרויאנים]] (trojans) ו[[יוונים]] (greeks).

גופים רבים ב[[חגורת קויפר]] נמצאים בתהודה מסלולית עם נפטון. אלו שהתהודה שלהםשתהודתם היא 3:2, כמו התהודה שלכתהודת פלוטו עם נפטון, נקראים [[גוף טרנס-נפטוני|גופים טרנס-נפטוניים]] מסוג [[פלוטינו]]. - [[אורקוס]] הוא דוגמה לפלוטינו גדול יחסית. בין הגופים הרזוננטיים בחגורת קויפר ניתן למצוא מחזורי תהודה נוספים עם נפטון, כמו למשל 2:1, 5:2 ו-1:1 (טרויאנים של נפטון).

למערכת של ירחים הסובבים כוכב לכת יש נטייה לפתח תהודת מסלול-מסלול ותהודת סיבוב-מסלול. המערכת של [[צדק (כוכב לכת)|צדק]] מהווה דוגמה יפה למצב תהודה. הירח [[איו (ירח)|איו]] נמצא בסיבוב סינכרוני סביב צדק והוא נמצא בתהודה מסלולית 1:2 עם [[אירופה (ירח)|אירופה]], כלומר על כל שנישתי סיבוביםהקפות שלו סביבאת צדק אירופה מקיף את צדק פעם אחת. באופן דומה מתקיימת תהודה מסלולית 1:2 בין אירופה ל[[גנימד]]. המשמעות היא ששלושת הירחים נמצאים בתהודה מסלולית זה עם זה.

התהודה המסלולית בין שלושת הירחיםירחי שלצדק צדקהללו מהווה דוגמה ל[[תהודת לפלס]] שנקראתהקרויה על שם [[פייר סימון לפלס]], הראשון שהבחין בה במערכת של צדק. לפלס מצא שבמערכת כזו לא ייתכן מצב שבו שלושת הירחים ימצאו על קו ישר בצדבצדו אחדהאחד של צדק. כתוצאה מכך פועלים מומנטים חזקים על הבליטות הנוצרות עקב כוחות הגאות, וכמות גדולה של [[אנרגיה]] גדולה הופכת לחום. ההשפעה הגדולה ביותר היא על איו, שהחלקשחלקו הפנימי שלו מתחמם בצורה ניכרת. התהודה המסלולית היא ההסבר המקובל לקצב הגבוה של התופעות ה[[הר געש|געשיות]] על פניו של-פני איו. למעשה, התחזית לגבי הפעילות הגעשית על פני איוהזו פורסמה ב[[מאמר מדעי]] שלושה שבועות לפני שהיא ש[[תגלית|התגלתה]] על -ידי ה[[חללית]] [[וויאג'ר 1]].

המערכת של [[שבתאי]] מציגה מגוון של תהודות מסלוליות בין הירחים שלירחי כוכב הלכת. כך למשל, בין [[מימס]] ל[[טתיס (ירח)|טתיס]] קיימת תהודה 2:4, בין [[אנקלדוס]] ל[[דיוני]] קיימת תהודהתהודת 1:2, בין [[טיטאן (ירח)|טיטאן]] ל[[היפריון (ירח)|היפריון]] קיימת תהודהתהודת 3:4, ובין שני הירחים הסמוכים [[אפימתאוס (ירח)|אפימתאוס]] ו[[יאנוס (ירח)|יאנוס]] קיימת תהודהתהודת 1:1 שמכתיבההמכתיבה מסלול מורכב. כל 4 שנים לערך הם מחליפים מיקום, כשהירח הרחוק יותר משבתאי מחליף מקום עם חברו והופך לירח הקרוב יותר. בצורה זו נמנעת התנגשות בין שני הירחים שנעים סמוך זה לזה.

* [[תהודה]]

* [[חוק טיטיוס-בודה]]