受星际气流影响的平均运动共振中的尘埃粒子

本文研究了在 Poynting-Robertson 效应、径向恒星风以及星际气流作用下，被捕获在与圆轨道行星的平均运动共振中的尘埃粒子的轨道演化。针对任意轨道倾角，解析推导了 Tisserand 参数的长期时间导数。由 Tisserand 参数的长期时间导数，获得了偏心率和倾角的长期时间导数之间的一般关系。在平面情形下（即初始尘埃粒子位置矢量、初始尘埃粒子速度矢量和星际气流速度矢量均位于行星轨道平面内的情形），可以直接计算偏心率的长期时间导数。通过对运动方程进行数值积分，我们在三维情形和平面情形下均证实了我们的解析结果。比较了在有和无星际气流两种情况下，受 Poynting-Robertson 效应和径向恒星风作用而被捕获在外侧平均运动共振中的尘埃粒子的偏心率演化。确定了平面情形下轨道演化的定性特征。存在两类主要的长期轨道演化：第一类中，偏心率和近日点幅角趋近于某些特定值；第二类中，偏心率发生振荡，而近日点幅角迅速移动。