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Centro de Astrofísica da Universidade do Porto

A simple model of the chaotic eccentricity of Mercury

G. Boué, J. Laskar, F. Farago

Resumo
Mercury’s eccentricity is chaotic and can increase so much that collisions with Venus or the Sun become possible. This chaotic behavior results from an intricate network of secular resonances, but in this paper, we show that a simple integrable model with only one degree of freedom is actually able to reproduce the large variations in Mercury’s eccentricity, with the correct amplitude and timescale. We show that this behavior occurs in the vicinity of the separatrices of the resonance g1 - g5 between the precession frequencies of Mercury and Jupiter. However, the main contribution does not come from the direct interaction between these two planets. It is due to the excitation of Venus’ orbit at Jupiter’s precession frequency g5 .We use a multipolar model that is not expanded with respect to Mercury’s eccentricity, but because of the proximity of Mercury and Venus, the Hamiltonian is expanded up to order 20 and more in the ratio of semimajor axis. When the effects of Venus’ inclination are added, the system becomes nonintegrable and a chaotic zone appears in the vicinity of the separatrices. In that case, Mercury’s eccentricity can chaotically switch between two regimes characterized by either low-amplitude circulations or high-amplitude librations.

Palavras chave
planets and satellites: dynamical evolution and stability – planets and satellites: individual: Mercury – chaos – methods: analytical – methods: numerical – celestial mechanics

Astronomy and Astrophysics
Volume 548, Página A43_1
dezembro 2012

>> ADS>> DOI

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é uma nova, mas muito aguardada, estrutura de investigação com uma dimensão nacional. Ele concretiza uma visão ousada, mas realizável para o desenvolvimento da Astronomia, Astrofísica e Ciências Espaciais em Portugal, aproveitando ao máximo e realizando plenamente o potencial criado pela participação nacional na Agência Espacial Europeia (ESA) e no Observatório Europeu do Sul (ESO). O IA é o resultado da fusão entre as duas unidades de investigação mais proeminentes no campo em Portugal: o Centro de Astrofísica da Universidade do Porto (CAUP) e o Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL). Atualmente, engloba mais de dois terços de todos os investigadores ativos em Ciências Espaciais em Portugal, e é responsável por uma fração ainda maior da produtividade nacional em revistas internacionais ISI na área de Ciências Espaciais. Esta é a área científica com maior fator de impacto relativo (1,65 vezes acima da média internacional) e o campo com o maior número médio de citações por artigo para Portugal.

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