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小行星双星的潮汐演化:由黏度主导,无视刚度

地球与行星天体物理 2015-11-24 v4

摘要

小行星双星潮汐演化的速率由动力学Love数除以品质因子定义。常见(常不合理)的近似是用静态Love数代替动力学Love数。由于静态Love数近似正比于刚度的倒数,这导致了一种流行谬误:潮汐演化速率由刚度与品质因子的乘积决定:kl/Q1/(μQ)\,k_l/Q\propto 1/(\mu Q)\,。实际上,动力学Love数依赖于潮汐频率以及受潮汐扰动物体的所有流变参数(不仅仅是刚度)。我们证明在小行星双星中,其组分的刚度在潮汐摩擦和潮汐滞后中几乎不起作用,从而对潮汐相互作用的强度(潮汐力矩、潮汐耗散、轨道的潮汐诱导变化)几乎没有影响。决定潮汐演化的关键量是有效黏度η\,\eta\,与潮汐频率χ\,\chi\,的乘积。该乘积与力矩依赖关系的功能形式取决于黏性与自引力竞争中的胜者。因此给出一个定量判据,以区分两种机制。对于较高的ηχ\,\eta\chi\,值,我们得到kl/Q1/(ηχ)  \,k_l/Q\propto 1/(\eta\chi)\;而对于较低的值我们得到\,而对于较低的值我们得到\,k_l/Q\propto \eta\chi\,$。我们的研究基于小行星可被视为Maxwell体的假设。该近似适用于低频下的刚性岩石,此处也用于碎石堆,因为缺乏更好的模型。未来,随着我们对弱重力场中颗粒混合物力学的了解更多,我们可能不得不用其他流变参数修正潮汐理论,这些参数在黏弹性体描述中不会出现。

关键词

引用

@article{arxiv.1506.09157,
  title  = {Tidal Evolution of Asteroidal Binaries. Ruled by Viscosity. Ignorant of Rigidity},
  author = {Michael Efroimsky},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1506.09157},
  year   = {2015}
}