Orbitinis rezonansas

Orbitiniu rezonansu vadinamas reiškinys, kai du dangaus kūnai, besisukantys aplink trečiąjį, periodiškai gravitaciškai veikia vienas kitą, paprastai dėl to, kad jų orbitinių periodų santykis yra santykis tarp dviejų nedidelių sveikųjų skaičių. Pavyzdžiui, 2:3 orbitinis rezonansas tarp Plutono ir Neptūno reiškia, kad Plutonas aplink Saulę per tam tikrą laiko tarpą apsisuka 2 kartus, o Neptūnas – 3.

Orbitinis rezonansas žymiai sustiprina bendrą kūnų gravitacinę sąveiką. Dauguma atvejų tokia sąveika nėra stabili, t. y. abiejų kūnų judesio kiekio momentai ir orbitos kinta tol, kol rezonansas daugiau nebeegzistuoja. Tačiau kai kuriais atvejais rezonansinė sistema būna stabili ir save koreguojanti, pavyzdžiui, 1:2:4 rezonansas tarp Jupiterio palydovų Ganimedo, Europos ir Ijo, arba jau minėtas 2:3 rezonansas tarp Plutono ir Neptūno.

Atskiras atvejis yra 1:1 rezonansas tarp kūnų su panašių skersmenų orbitomis. Tokiu atveju didesni Saulės sistemos kūnai išvalo savo orbitų kaimynystę nuo ten esančių kūnų – toks elgesys šiuo metu yra dalis planetos apibrėžimo.

Orbitinio rezonanso rūšys 

Vidutinio judėjimo orbitinis rezonansas susidaro, kai dviejų kūnų sukimosi periodų santykis yra santykis tarp dviejų sveikųjų skaičių. Tai gali arba stabilizuoti, arba destabilizuoti orbitas. Orbitos stabilizuojasi, kai kūnai niekada nepriartėja arti vienas kito. Tokio rezonanso pavyzdžiai:

 Plutonas yra stabilioje orbitoje, nepaisant to, kad jis kerta daug didesnio Neptūno orbitą. Taip yra todėl, kad 2:3 santykio rezonansas visada jį laiko dideliu atstumu nuo milžinės planetos. Daugybė kitų Neptūno orbitą kertančių kūnų buvo pašalinti iš savo orbitų dėl stiprių Neptūno sukeliamų trikdžių.
 Gliese 876b ir Gliese 876c egzoplanetos yra 2:1 orbitinio rezonanso būsenoje.

Mažų kūnų atveju daug labiau tikėtina, kad orbitinis rezonansas destabilizuos orbitas, pavyzdžiui, tokiu būdu susidarė Kirkvudo tarpai asteroidų žiede, Kasinio plyšys Saturno žieduose.

Sekuliarinis rezonansas atsitinka, kai sinchronizuojasi dviejų orbitų precesija. Mažas dangaus kūnas, esantis sekuliariniame rezonanse su didesniu, precesuos tokiu pačiu greičiu, kaip ir didesnis. Per ilgą laiko tarpą ši precesija pakeis mažojo kūno orbitos ekscentritetą ir posvyrį.

Orbitiniai rezonansai Saulės sistemoje 

Tik kelios planetos ir didieji palydovai šiuo metu yra orbitiniame rezonanse:
 2:3 Plutonas – Neptūnas
 2:4 Tetija – Mimas (Saturno palydovai)
 1:2 Dionė – Enceladas (Saturno palydovai)
 3:4 Hiperionas – Titanas (Saturno palydovai)
 1:2:4 Ganimedas – Europa-Ijo (Jupiterio palydovai)

Plutono orbitinis rezonansas 

Plutono orbita yra keliose rezonansinėse būsenose su Neptūnu:
 Vidutinio judėjimo 2:3 rezonansas
 Perihelio rezonansas, dėl jo perihelis yra virš ekliptikos plokštumos
 Perihelio ilgumos rezonansas su Neptūnu

Viena iš šių rezonansų pasekmių yra tai, kad, Plutonui kertant Neptūno orbitą, tarp jų yra bent 30 AV atstumas.

Jupiterio ir Saturno rezonansas praeityje 

Prieš maždaug 4 mlrd. metų Jupiteris ir Saturnas atsidūrė 2:1 santykio orbitiniame rezonanse – Saturnas apskriedavo aplink Saulę kartą per du Jupiterio apsisukimus. Manoma, kad dėl to Neptūnas buvo išsviestas iš savo ankstesnės vietos tarp Urano ir Saturno ir buvo išmestas toli link Koiperio žiedo.

Dangaus mechanika