حد روش
المحتويات
في البداية، حد روش في الفلك (بالإنجليزية:Roche limit) أو نصف قطر روش هو المسافة التي يتماسك فيها جرم سماوي بفعل جاذبيته ويتحلل إذا أثرت عليه قوى المد ناشئة عن اقتراب جرم سماوي آخر لا يستطيع مقاومتها. ونتناول فيما يلي مزيدًا من التفاصيل.
من جهة ثانية، ويمكن لبعض التوابع الصناعية والطبيعية الدوران والبقاء داخل حد روش حيث تربطهم بالجرم الرئيسي قوى أخرى غير الجاذبية. ومثال على ذلك قمر المشتري المسمى ميتيس (قمر)، وكذلك قمر زحل المسمى بان (قمر) يعتبران نموذجان لتلك التوابع التي تتماسك كتلتها بوساطة مقاومة المد الكبيرة التي تتحلى بها. وفي أحوال قصوي فقد تفقد بعض الأجسام الموجودة على أسطح التوابع استقراها عليه وتنفصل إلى الفضاء بفعل قوى المد. أما جرم أقل تماسكا مثل شهاب فقد ينقسم عند مروره بالقرب من جرم سماوي كبير داخل حد روش.
من جانب آخر، وينطبق حد روش على الأقمار الصناعية التي تنهار بسبب قوى المد المؤثرة عليها من الجرم الذي تدور حوله.
علاوةً على ذلك، في داخل حد روش يتشوه الشكل الكروي للجرم السماوي بسبب شدة تجاذب جزئه المواجه للجرم السماوي الأخر عن شدتها بالنسبة لجزئه البعيد عن الجرم السماوي الآخر (قوى المد والجزر) ، وقد يتفتت وتدور حبيبات المادة في أفلاك حول الجرم السماوي الآخر. بينما خارج ذلك الحد فهي تميل إلى أن تتحد بعضا البعض، حيث تكون قوى التجاذب بينها أقوى من تأثير قوى الشد عليها من الجرم الآخر. ويرجع اسم حد روش إلى العالم الفرنسي «إدوارد روش» الذي حسب ذلك الحد لأول مرة نظريا عام 1848.
إضافةً إلى ذلك، وبما أن قوى المد تتغلب على قوى الجاذبية داخل حد روش فلا يمكن لتابع كبير أن يضم إليه حبيبات أو أجسام أصغر داخل حد روش. وفي الواقع فإن جميع أفلاك الكواكب تكون موجودة داخل حد روش، ماعدا دائرة E-Ring حول المشتري ودائرة فوبيس التابع لزحل فهما شواذ لتلك القاعدة. وقد يكونا هاذان الاثنان بقايا الكواكب الابتدائية لتلك الكواكب.
حسابات الأقمار المائعة
- هناك تقريب أفضل يأخذ تفلطح الرئيسي وكتلة القمر بعين الاعتبار كما يلي:
- حيث تفلطح الرئيسي.
- اقرأ كذلك
- قوانين كبلر
- نقاط لاغرانج
- حيز روش
- مد وجزر المجرات
من جهة ثانية، من الصعوبة بمكان حساب حد روش بدقة للأقمار المائعة بطريقة جبرية. كان روش قد اشتق التقريب التالي
وهذا يعطينا حد روش ، بالعلاقة
.
،
والتي يمكن تبسيطها إلى:
علاوةً على ذلك، يمكن التخلص من نصف قطر القمر في العلاقة عبر إعادة كتابتها بدلالة الكثافتين
.
أمثلة
وعلى صعيد آخر، معادلات حد روش تربط بين أقل نصف قطر مداري مستقر ونسبة كثافة الجرمين ونصف قطر الجسم الرئيس. بالتالي، استنادا للبيانات أعلاه، يمكن حساب حد روش لهذه الأجرام. لقد تم حساب هذا بصورة مضاعفة لكل واحد، بفرض حالات الصلابة والميوعة. تم أخذ متوسط الكثافة للمذنبات بحدود 500 kg/m³.
من جانب آخر، الجدول التالي يعرض متوسط الكثافة ونصف قطر الاستواء لبعض أجرام النظام الشمسي.
ومن ناحية أخرى، من الواضح أن هذه الأجسام هي خارج حد روش الخاص بها بعوامل مختلفة، من 21 للقمر (حد روش الخاص به كمائع) كجزء من منظومة الأرض والقمر، حتى الآلاف لحالة الأرض والمشتري.
من جهة ثانية، الجدول التالي يعطينا حد روش بوحدات الكيلومتر وفي نصف القطر الرئيس.
اشتقاق الصيغة
في هذا الإطار، تعتمد المسافة الحدية التي يمكن للأقمار الاقتراب منها دون الانهيار على صلابة الأقمار. يمكن لقمر صلب أن يحافظ على شكله حتى تعمل قوى المد والجزر على تمزيقه.
حسابات الأقمار الصلبة
ويكون حد روش حين تتوازن قوة الجاذبية مع قوة المد والجزر
حيث نصف قطر الثانوي، كتلة الرئيسيي، و كتلة الثانوي.
ومن جهة أخرى، قوة المد والجزر المؤثرة على الكتلة باتجاه الرئيسي الذي نصف قطره وكتلته ، على بعد بين مركزي الجسمين، يمكن التعبير عنها على وجه التقريب بالصورة
وفي السياق ذاته، حيث هو نصف قطر الرئيسي، تمثل كثافة الرئيسي، و كثافة القمر. يمكن كتابة هذا بصورة أخرى كما يلي
.
من جهة ثانية، قوة سحب الجاذبية للكتلة باتجاه قمر كتلته ونصف قطره يمكن التعبير عنها بحسب ـقانون التجاذب المادي.
كذلك، يمكن اعتبار أقمار كروية على سبيل التبسيط والتقريب هنا. حد روش لقمر كروي صلب هو المسافة، ، من الرئيسي حيث تكون قوة الجاذبية المؤثرة على كتلة اختبارية واقعة على سطح الجسم مساوية إلى قوة المد والجزر التي تسحب الكتلة بعيدا عن سطح الجسم:
وفي هذا السياق، يمكن اشتقاق الصيغة السابقة من علاقات قوى المدر والجزر، بافتراض كتلة صغيرة موجودة على سطح القمر الأقرب للرئيسي. ستكون هناك قوتان مؤثرتان على هذه الكتلة: قوة الجاذبية التي تسحبها باتجاه مركز القمر، وقوة الجاذبية التي تسحبها باتجاه الرئيسي. بافتراض أن القمر بحالة سقوط حر حول الرئيسي وأن قوة المد والجزر تتعلق فقط بقوة جذب الرئيسي. هذا الفرض هو تبسيط بحكم أن السقوط الحر ينطبق فقط على مركز الكوكب.
أو
،
📝 هل في هذه المقالة خطأ؟
إذا وجدت معلومة تحتاج تصحيحاً أو إضافة، أو أردت حذف المقالة، أرسل لنا طلباً وسنراجعه.
ما رأيك في هذه المقالة؟