Обязательно ли гравитация планеты-гиганта "остановит" вращение спутника (размером с Землю) в положении "всегда обращен одной стороной", или есть какие-то устойчивые соотношения периодов вращения и обращения, кроме 1:1? Или таки будет стремиться к 1:1, но это стремление может занять миллиарды лет?
Планета совсем необязательно должна быть гигантом. Та же Земля совсем не гигант, но ее луна синхронизирована с ней.
Синхронизация спутника возникает из-за приливных сил, которые деформируют спутник, делая его форму слегка вытянутой вдоль направления спутник-планета. Так как по объему спутника гравитационное поле материнской планеты неоднородно, такая НЕшарообразная форма луны приводит к возникновению своеобразного "рычага" (момента сил) , который будет, конечно, влиять на вращение этого спутника.
С точки зрения энергии, постоянное совпадение направления деформации спутника с направлением на планету соответствует минимальной потенциальной энергии луны в гравитационном поле ее планеты - то есть, такое состояние будет устойчивым, равновесным. К такому равновесному состоянию стремится ЛЮБАЯ система тел. Другими словами, рано или поздно любой спутник синхронизируется со своей планетой, это лишь вопрос времени.
Обязательно, состояние МИНИМАЛЬНОЙ энергии в данном случае ОДНО.
Синхронное вращение является равновесным состоянием в небесной механике. Если изначально период обращения спутника вокруг планеты и период его обращения вокруг оси различны, возникают приливные волны, тормозящие или разгоняющие вращение вокруг оси.
Большинство крупных лун в Солнечной системе синхронизированы со своими центральными телами, так как их орбиты довольно малы, а приливные силы усиливаются обратно пропорционально кубу расстояния. Заметными исключениями являются нерегулярные спутники газовых гигантов, чьи орбиты пролегают существенно дальше орбит крупных спутников.
вопрос не массы, а только времени. Кстати, и земля тоже синхронизируется с Луной - затормаживает суточное вращение. Если они не сгорят, когда Солнце станет красным гигантом - то миллиардов через 10-20 лет будут обе вращаться одной стороной друг к другу.
⇢