ספירת היל

ספירת היל (באנגלית: Hill sphere) של גרם שמיים הוא האזור שבו הוא שולט במשיכה של לוויינים טבעיים. כדי להישמר על ידי כוכב לכת, לירח חייב להיות מסלול שנמצא בתוך ספירת היל של כוכב הלכת. לירח הזה, בתורו, תהיה ספירת היל משלו. כל גוף במרחק זה נוטה להפוך ללווין של הירח, ולא של כוכב הלכת עצמו. ראייה פשוטה אחת של היקף מערכת השמש היא ספירת היל של השמש ביחס לכוכבים מקומיים ולגרעין הגלקטי.

במונחים מדויקים יותר, ספירת היל מתקרבת לתחום ההשפעה הכבידתי של גוף קטן יותר מול הפרעות מגוף מסיבי יותר. היא הוגדרה על ידי האסטרונום האמריקאי ג'ורג' ויליאם היל , בהתבסס על עבודתו של האסטרונום הצרפתי אדוארד רוש . ספירת היל מכונה גם לעיתים ספירת רוש.

בתמונה משמאל, ספירת היל של כדור הארץ המשתרעת בין נקודות לגראנז' L1 ו-L2, השוכנות לאורך קו המרכזים של שני הגופים. אזור ההשפעה של הגוף הקטן הוא הקצר ביותר בכיוון זה, ולכן הוא פועל כגורם מגביל לגודל ספירת היל. מעבר למרחק הזה, עצם שלישי במסלול סביב העצם הקטן יבלה לפחות חלק ממסלולו מחוץ לספירת היל, ויהיה מוטרד בהדרגה מכוחות הגאות והשפל של הגוף המרכזי (למשל השמש), ובסופו של דבר יקיף את כדור הארץ.

עבור כל אנרגיה נתונה של הגוף השלישי (שנחשב בעל מסה זניחה) יש משטח בעל מהירות אפס במרחב שאי אפשר לעבור אותו. זהו קו מתאר של אינטגרל יעקובי . כאשר האנרגיה נמוכה, משטח מהירות האפס מקיף את הגוף השני (הקטן מבין השניים) לחלוטין, מה שאומר שהגוף השלישי לא יכול לברוח. באנרגיה גבוהה יותר, יהיו פערים או צווארי בקבוק אחד או יותר שבאמצעותם האובייקט השלישי עשוי להימלט מהעצם השני ולעבור למסלול סביב העצם הראשון. אם האנרגיה נמצאת ממש בגבול בין שני המקרים הללו, אזי העצם השלישי לא יכול לברוח, אבל משטח מהירות האפס המגביל אותו נוגע במשטח מהירות אפס גדול יותר סביב העצם הראשון באחת מנקודות לגראנז' הסמוכות (ויוצר חרוט-נקודה כמו שם). בצד הנגדי של כוכב הלכת הוא מתקרב לנקודת לגראנז' השנייה. משטח מגביל זה של מהירות אפס סביב העצם השני הוא בעצם "ספירת היל" שלו.

הערות שוליים

קישורים חיצוניים
 Can an Astronaut Orbit the Space Shuttle?
 The moon that went up a hill, but came down a planet Archived 2008-09-30 at the Wayback Machine

כבידה
מדעי החלל