¿Es posible una órbita perfectamente circular?

"Perfectamente" es una palabra graciosa.

Los círculos perfectos son una abstracción matemática. Los objetos reales no son "perfectos". Entonces, suponer un "planeta perfectamente esférico" es suponer algo que no existe ni podría existir. Todos los planetas reales están hechos de átomos y cualquier cosa hecha de pequeños cúmulos de materia no puede ser perfectamente esférico. Incluso si construyeras un planeta que fuera lo más esférico posible, estaría distorsionado por su rotación y las mareas. Así que no hay planetas perfectamente esféricos.

Ahora dices "poner en una órbita perfectamente circular". Esto es como dibujar una línea que es exactamente$\pi$cm de largo Nuevamente estás suponiendo algo que no existe y que no podría existir.

Lo que podemos hacer es considerar un modelo matemático de la gravedad. Si modelas el sol y el planeta como "partículas" (es decir, masas puntuales) y modelas la gravedad con la ley de gravedad universal de Newton, y si le das al modelo el sistema con la cantidad exacta de energía para dar un círculo perfecto, entonces el el sistema permanecerá en un círculo perfecto, nunca se volverá elíptico.

Si usa la relatividad general para modelar la gravedad, entonces la liberación de radiación gravitacional significará que no son posibles las órbitas circulares, todas las órbitas se moverán en espiral hacia adentro, sin embargo, no se volverán elípticas. Algo similar sucederá con los modelos cuánticos de la gravedad.

Entonces, su pregunta solo puede responderse en el contexto de un modelo matemático de gravedad.

Respuesta corta:

Sí. Si ignora el efecto de marea y la relatividad y cualquier cambio en la masa (los planetas irradian luz y pierden atmósfera y agregan polvo espacial y meteoritos todo el tiempo, por lo que la masa no es constante), entonces en un sistema de dos cuerpos sin efectos externos, el la órbita permanecería perfectamente circular. No habría ninguna fuerza exterior que afectara a la órbita circular. Una órbita circular es imposible porque nada puede ser tan exacto, pero en una simulación por computadora podría configurarla y permanecería circular.

Respuesta larga:

Para que su escenario funcione, necesitaría darles una dureza infinita tanto al planeta como a la luna, para que no se doblen en absoluto y la masa fija y el espacio tendrían que estar completamente vacíos de cualquier otra cosa. No hace falta decir que eso es imposible. Pero sólo en la gravedad newtoniana.

La relatividad crea un decaimiento muy, muy pequeño en las órbitas, en su sistema de un planeta/luna que sería casi insignificante pero habría una espiral muy pequeña hacia adentro. El efecto relativista en una órbita se notó por primera vez con la órbita de Mercurio alrededor del sol (y Mercurio no está cayendo hacia el sol, se notó por otros efectos, pero no entremos en eso aquí).

De manera similar, cualquier pérdida de masa, ganancia de masa o arrastre orbital (porque el espacio está lleno de partículas diminutas, partículas que se mueven rápidamente, fotones y neutrinos, todos los cuales causan un arrastre diminuto, pero al menos en simulación, calculable), entonces los dos cuerpos El sistema tendría una espiral imperceptiblemente pequeña y no sería un círculo perfecto. Se podría decir en cierto sentido que se vuelve elíptica, pero sería más como una fuerza constante muy pequeña donde, una vez que era elíptica, podría volver a ser más circular. No todas las perturbaciones o el arrastre en una órbita hacen que esa órbita sea más elíptica, puede funcionar en cualquier dirección.

Vale la pena señalar que "caer" o decaer hacia el planeta no "crearía" una órbita elíptica. Un círculo es una elipse. Usted preguntó específicamente sobre 2 sistemas corporales, donde, ignorando las mareas, caer dentro o fuera sería más una espiral lenta. Una elipse no es el resultado de una órbita en descomposición o perturbada. Una elipse es la órbita de referencia. Las perturbaciones y el decaimiento orbital ocurren en la parte superior de la elipse (si eso tiene sentido), no causan la elipse.

En un sistema de 3 o más cuerpos, obtienes perturbaciones orbitales en las órbitas. Esos a menudo permanecen estables, son solo variaciones que en su mayoría se mueven hacia adelante y hacia atrás. Ver Variación de excentricidad y Precesión absidal .

No. La fricción de las mareas perturbará tu órbita fuera de la esférica. Debido a que su planeta y su luna no tienen una forma óptima, esto sucederá más rápido que si se les permitiera tomar la forma de gota líquida que tendrían naturalmente. Una vez que haya logrado la forma equilibrada y la órbita equilibrada alrededor del baricentro, su sistema aún no es del todo circular debido a los efectos de la relatividad general.

Esta es la naturaleza de la bestia; las órbitas circulares son intrínsecamente inestables y quieren caer en elipses de precesión.