WikiSort.ru - Космос

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте

Сфероид Маклорена — сплюснутый сфероид, возникающий в случае вращения самогравитирующего жидкого тела с однородным распределением плотности с постоянной угловой скоростью. Сфероид назван в честь шотландского математика Колина Маклорена, предположившего такую форму Земли в 1742 году.[1] На самом деле Земля существенно менее сплюснутая, поскольку не является однородной и обладает плотным железным ядром. Сфероид Маклорена считается простейшей моделью эллипсоидальной фигуры вращения в состоянии равновесия, поскольку обладает постоянной плотностью.

Формула Маклорена[2]

Угловая скорость для сфероида Маклорена

Для сплюснутого сфероида с большой полуосью и малой полуосью угловая скорость задаётся формулой Маклорена

где является эксцентриситетом меридионального сечения сфероида, — плотность, гравитационная постоянная. Формула предсказывает два возможных типа фигуры равновесия при , одной из них является сфера ( ), другой является плоский сфероид ( ). Максимальная угловая скорость возникает при эксцентриситете , значение скорости равно , то есть выше этой скорости фигуры равновесия не существует. Это противоречит данным. Причиной противоречия может быть наличие двух нереалистичных предположений: одно состоит в однородности распределения плотности, другое — в том, что форма поверхности представляет собой простую квадрику. Угловой момент задаётся выражением

где — масса сфероида, — средний радиус, то есть радиус сферы такого же объёма, что и сфероид.

Устойчивость

Для сфероида Маклорена с эксцентриситетом более 0,812670[3] эллипсоид Якоби с тем же угловым моментом обладает меньшей полной энергией. Если такой эллипсоид состоит из вязкой жидкости и не испытывает возмущений, способных нарушить симметрию вращения, то он вытянется и примет форму эллипсоида Якоби, при этом часть энергии перейдёт в тепловую форму. Для аналогичного сфероида из невязкой жидкости возмущения приведут к незатухающим колебаниям.

Сфероид Маклорена с эксцентриситетом более 0,952887[3] динамически неустойчив. Даже если объект состоит из невязкой жидкости и не теряет энергию, малые возмущения будут расти по экспоненциальному закону. Динамическая неустойчивость подразумевает вековую неустойчивость.[4]

Примечания

  1. Maclaurin, Colin. A Treatise of Fluxions: In Two Books. 1. Vol. 1. Ruddimans, 1742.
  2. Chandrasekhar, Subrahmanyan. Ellipsoidal figures of equilibrium. Vol. 10. New Haven: Yale University Press, 1969.
  3. 1 2 Poisson, Eric. Gravity: Newtonian, Post-Newtonian, Relativistic / Eric Poisson, Will. Cambridge University Press, 2014. — P. 102–104. ISBN 1139952390.
  4. Lyttleton, Raymond Arthur. The Stability Of Rotating Liquid Masses. — Cambridge University Press, 1953. ISBN 9781316529911.

Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".

Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.

Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии