대형 위성의 공전이 좌회전인 이유

태양계의 위성 중 직경이 1,000km를 넘는 것은 15개 있습니다. 그 중에서 역방향(오른쪽)으로 공전하는 위성은 해왕성의 위성 트리톤뿐입니다. 다른 위성들은 모두 왼쪽으로 돌고 있습니다.

한편으로 행성으로부터 멀리 떨어진 곳을 도는 위성은 대체로 직경이 작고 우회전을 하는 것도 많습니다.

대형 위성이 근방에 많고 거의 좌회전인 것은 우연일까요? 위성이 모두 태양의 인력에 끌려 낙하해 온 것으로 낙하의 도중에 각각의 행성에 포착되었다고 상정하면 위성은 모두 황도면의 연장면상부터 태양을 향해 낙하해 온 것에 한정됩니다. 그 이외는 태양에 흡수되었거나 태양을 도는 혜성이 되었거나 혹은 토성 밖을 타원궤도로 도는 심우주역 소행성이 됩니다.

낙하해 오는 소천체는 태양에 가까워짐에 따라 빨라지고 수성이나 금성은 이동속도가 빠르기 때문에 위성이 탄생하기는 어려웠을지도 모릅니다. 목성, 토성, 천왕성, 해왕성은 태양으로부터 멀리 위치해 있고 공전속도도 상대적으로 느리면서 질량도 커 위성을 포착하기 쉽다고 생각됩니다.

태양이 향하던 소천체가 도중에 목성을 만난 경우 이 소천체가 직경 1,000km 이상의 비교적 큰 것이라면 목성의 공전궤도에 대해 직각으로 진입해 온 경우에는 직진하는 관성도 크기 때문에 위성이 될 수 없을 것입니다.

그러나 혜성과 같은 궤도를 그리면서 같은 진행방향으로 바깥쪽에서 목성의 공전궤도에 가까워지고 게다가 목성이 진행되는 전방으로 진입하는 경로라면 목성의 인력을 보다 장시간 받으면서 소천체의 진행방향을 보다 변화시킬 것입니다.

또 태양의 인력과 목성의 인력을 가산하여 받는 시기가 있다는 점도 더해질 것입니다. 지구에서 발사한 우주기기의 가속방법에 스윙바이라는 방법이 있습니다, 목성에 접근하는 소천체도 이것과 다소 비슷한 접근이 되면 가속, 감속, 방향도 크게 변화시킬 것으로 생각됩니다. 특히 진행방향 앞을 통과해 가는 감속 스윙바이는 소천체를 주회궤도에 포착하는 경우가 있을 것

반대로 뒤로 진입해 왔을 때는 목성의 인력을 받는 시간이 짧아 오른쪽에 목성, 왼쪽에 태양이라 소천체는 그 궤도를 다소 변화시킬지도 모르지만 결국은 떠나버릴 것입니다.

소천체가 목성의 전방으로 떨어지는 경우는 충돌의 가능성도 높지만 위성으로서 포착될 가능성도 높지 않을까요. 모든 행성은 좌회전을 하고 있기 때문에 이 만남에서 포착된 위성은 모두 좌회전이 됩니다.

미소한 천체는 질량도 작기 때문에 자신의 진행방향을 목성 등에 의해 변경되기 쉽고 통과 직후에도 목성의 인력에 위성이 될 가능성이 있습니다. 마찬가지로 옆으로의 돌입에 대해서도 위성이 될 가능성이 있다고 생각됩니다. 미소한 천체는 오히려 전방에서 접근하면 진로가 변경되기 쉬워 흡수되어 버릴 것입니다.

해왕성은 태양계의 최외측에 있어 공전속도도 제일 느리고 태양으로부터 멀기 때문에 낙하하는 트리톤의 속도가 그다지 증가하지 않아 뒤쪽에서 간신히 위성에 도입된 것으로 추정됩니다.

명왕성은 원래 연성이었는지 태양계에 참가한 후 카론을 포착했는지, 어느 쪽이 포착했는지 모르기 때문에 행성과 위성의 관계가 아닌 것 같습니다.　　

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 衛星の公転はなぜ左回り
http://home.ajisai.ne.jp/~suisen/onboro/body08.html