土星环中小天体的随机轨道迁移

卡西尼号探测器在土星环中发现了许多产生螺旋桨结构的小卫星。我们研究了这些嵌入土星环中的20-50米大小天体的动力学演化。我们解析地估计了与环粒子各种相互作用过程对小卫星偏心率和半长轴的重要性。对于低环面密度，发现偏心率和半长轴演化的主要效应来自碰撞以及与卫星附近粒子的引力相互作用。对于高面密度，与自引力尾流的引力相互作用变得重要。我们还进行了包含多达四分之一百万粒子的逼真的三维碰撞N体模拟。使用了一组新的伪剪切周期边界条件，与先前的研究相比，计算成本降低了一个数量级。我们的解析估计在2倍因子内得到确认。在短时间尺度上，演化总是由碰撞和与自引力环粒子的引力相互作用引起的随机效应主导。这些效应导致小卫星半长轴的随机游走。由于碰撞阻尼，小卫星的偏心率迅速达到一个平衡值。100个轨道周期后，小卫星半长轴的平均变化为10-100米。这转化为方位角方向数百公里的偏移。我们预计这种偏移很容易被观测到。