Гравитация Солнца пронизывает всю Солнечную систему, но каждая планета создает вокруг себя область, где ее притяжение доминирует. Это и есть сфера Хилла — зона вокруг астрономического тела, внутри которой спутники остаются «верными» этому телу. Планета удерживает свой спутник, несмотря на сильное притяжение объекта, вокруг которого она обращается сама. Если объект выходит за пределы сферы Хилла, Солнце перехватывает его.

Радиус сферы Хилла зависит от двух факторов: массы планеты и расстояния до звезды. Формула проста: чем массивнее планета и чем дальше она от Солнца, тем больше ее зона влияния:

Земля: сфера Хилла простирается на 1,5 миллиона километров. Луна находится всего в 384 тысячах километрах от нас — глубоко внутри «безопасной зоны».

Юпитер: самая большая планета Солнечной системы обладает сферой Хилла радиусом 53 миллиона километров. Этим объясняется, почему у газового гиганта такая большая «армия» спутников (95).

Меркурий: из-за близости к Солнцу и малой массы радиус его сферы Хилла всего 220 тысяч километров. Поэтому у него нет спутников — они бы сразу перешли под контроль звезды.

Сфера Хилла защищает спутники от «похищения» звездой, но есть и другая угроза — сама планета. Если луна подойдет слишком близко, гравитационные силы разорвут ее на части. Здесь в игру вступает предел Роша — внутренняя граница, за которой начинается зона разрушения.

Спутник Марса Фобос — идеальный пример баланса между двумя пределами. Он вращается внутри сферы Хилла Марса (радиус — 1,1 миллиона километра), поэтому Солнце не может его «украсть». Но одновременно он медленно сползает к планете, сокращая дистанцию на 1,8 сантиметров в год. Когда Фобос пересечет предел Роша Марса (~5,5 тысяч километров от центра), приливные силы превратят его в кольцо обломков. Так один объект иллюстрирует оба правила: сфера Хилла защищает от внешних угроз, а предел Роша диктует внутренние «правила выживания».

Для системы Земля-Луна этот предел составляет 18,4 тысячи километров (от центра Земли). Луна находится в 384 тысячах километрах, поэтому ей ничего не угрожает.

Комета ISON в 2013 году подошла к Солнцу на 1,2 миллиона километров — внутри предела Роша звезды. Приливные силы раздробили ее ядро, оставив только пылевой шлейф.

Спутник Юпитера Ио находится вне предела Роша планеты, но гравитация гиганта и его соседей (Европы, Ганимеда) деформирует Ио. Это вызывает приливный нагрев, который разогревает недра Ио, делая его самым вулканически активным телом Солнечной системы. Здесь каждые 1,5 года извергается лавой область размером с Францию.

Гравитационная стабильность спутников зависит от двух факторов: внешней границы (сфера Хилла) — защита от звезды, внутренней границы (предел Роша) — защита от самой планеты.

Оба предела работают как «стражи», определяя зону, где спутник может существовать безопасно.

Луна не улетает к Солнцу, потому что Земля удерживает ее в своей гравитационной «крепости» — сфере Хилла. Но космос полон драматических сценариев: одни спутники разрушаются от близости к планетам, другие «воюют» за стабильность орбит. Даже далекие планетные системы, вроде TRAPPIST-1, подчиняются тем же законам. Гравитация — не просто сила притяжения. Это архитектор, который рисует карту Солнечной системы и диктует, где кому на ней быть.