Care este orbita

Orbite în astronomie - calea de corp ceresc în spațiu. Deși orbita poate fi numit traiectoria unui corp, de obicei, a însemnat mișcarea relativă a corpurilor care interacționează: de exemplu, orbitele planetare în jurul soarelui, sateliții în jurul unei planete sau de o stea în sistemul de stele relativ complex centru comun de masă. satelit artificial „merge pe orbită“, atunci când începe să se miște într-un traseu circular în jurul Pământului sau la soare. Termenul „orbita“ este de asemenea folosit în fizica atomică în descrierea configurațiilor de electroni.

Orbita absolută și relativă

orbita absolută se numește corpul modul în cadru, care într-un anumit sens, pot fi considerate universale, și, prin urmare, absolut. Acest sistem este considerat universul pe scară largă, luată ca un întreg, și se numește „sistem inertial.“ Cale care orbitează relativ în organism numit un cadru de referință, care se mișcă pe orbita absolută (pe un traseu curbat, cu o viteză variabilă). De exemplu, orbita satelit indică de obicei, dimensiunea, forma și orientarea față de pământ. În primă aproximație, această elipsă, dintre care accentul este Pământul, iar planul este fix în raport cu stelele. Evident, aceasta este o orbită relativă așa cum este definită în raport cu Pământul, care se mișcă în jurul soarelui. Un observator aflat la distanță ar spune că satelitul se deplasează în raport cu stelele de pe un traseu elicoidal complex; este orbita sa absolută. Este clar că forma orbitei depinde de cadrele mișcării de referință observatorului.

Nevoia de a distinge între apare orbita absolută și relativă, deoarece legile lui Newton sunt valabile numai într-un cadru de referință inerțial, astfel încât acestea pot fi folosite doar pentru orbite absolute. Cu toate acestea, suntem mereu de-a face cu orbitele relative ale corpurilor cerești, pentru că ei văd mișcarea din care circulă în jurul Soarelui și rotirea Pământului. Dar, în cazul în care observatorul absolut orbita terestră este cunoscută, puteți fie transfera toate orbită relativă în absolută sau să introducă legi ale ecuațiilor Newton, adevărata referință în sistemul Pământului.

orbită absolută și relativă este ilustrată de dublă stea. De exemplu, Sirius aparent cu ochiul liber singura stea atunci când este privită dintr-un telescop mare este o pereche de stele. Modul în care fiecare dintre ele pot fi urmărite separat în raport cu steaua vecină (ținând cont de faptul că ei înșiși sunt în mișcare). Observațiile au arătat că cele două stele nu sunt doar de cotitură în jurul valorii de unul pe altul, dar, de asemenea, muta în spațiu în așa fel încât între ele există întotdeauna un punct în mișcare într-o linie dreaptă, la o viteză constantă (fig. 1). Acest punct este numit centrul de masă. Practic, acesta este asociat cu un sistem de referință inerțial, și traiectoriile de stele în legătură cu acesta sunt orbita lor absolută. În continuare departe de centrul de masă al stelei, deci este mai ușor. Cunoașterea orbitelor absolute a permis astronomilor să calculeze separat masa Sirius A și Sirius B.

Dacă măsurăm poziția Sirius B, în ceea ce privește Sirius A, obținem orbita relativă. Distanța dintre cele două stele este întotdeauna egală cu suma distanțelor lor din centrul de masă, astfel încât orbita relativă are aceeași formă ca și absolută, iar dimensiunea este egală cu suma lor. Cunoscând dimensiunea orbita relativă și perioada orbitala, este posibil, folosind legea a treia a lui Kepler, pentru a calcula o masă totală de stele.

Un exemplu mai complicat este mișcarea pământului, lună și soare. Fiecare dintre aceste organisme se deplasează în orbita sa în raport cu totalul centrului absolut al masei. Dar, ca soarele depășește cu mult toate în greutate, luate pentru a reprezenta Luna și Pământul sub forma unei perechi, centrul de masă, care se deplasează pe orbita eliptica relativă în jurul Soarelui. Cu toate acestea, această orbită relativă este foarte aproape de absolut.

Mișcarea centrului Pământului de masă a Pământului - Luna măsurată cu precizie prin cele mai telescoape radio, distanța până la stațiile interplanetare care definesc. În 1971, atunci când zboară aparat „Mariner 9“ pe Marte prin variatii periodice distantele pentru a determina amplitudinea mișcării Pământului, cu o precizie de 20-30 m Centrul de masă al sistemului Pământ -. Luna se află în interiorul pământului, la 1700 km sub suprafata, iar raportul de masă al Pământului iar Luna este 81.3007. Cunoscând masa totală a acestora găsit în parametrii orbitei relativă, puteți găsi și greutatea fiecăruia dintre corpurile cu ușurință.

Vorbind despre mișcarea relativă, putem selecta în mod aleatoriu un punct de pornire: orbita relativă a Pământului în jurul Soarelui este exact la fel ca orbita relativă a Soarelui în jurul Pământului. Proiecția orbitei pe sfera cerească se numește „ecliptica“. Pe parcursul anului, soarele se mișcă de-a lungul eclipticii cu aproximativ 1 ° pe zi, iar când este privit din Soare, este exact în același mod se mișcă Pământul. planul ecliptic este înclinată față de planul ecuatorului ceresc este de 23 ° 27“, adică acesta este unghiul dintre ecuator pământului și planul orbitei. Toate orbite din sistemul solar indică planul eclipticii.

Orbitele lunii și planetelor

În exemplul lunii arată cum se descrie orbita. Această orbită relativă, al cărui plan este înclinat cu aproximativ 5 ° la ecliptica. Acest unghi este denumit „înclinația“ orbita Lunii. Planul orbitei Lunii traversează ecliptica pe „linia de noduri“. Unul dintre ei, în cazul în care Luna trece de la sud la nord, numit „nod ascendent“, iar celălalt - „de sus în jos“.

În cazul în care Pământul și Luna au fost izolate de influența gravitațională a altor organe ale nodurilor pe orbita lunară întotdeauna va avea o poziție fixă pe cer. Dar, din cauza influenței Soarelui asupra mișcării Lunii este mișcarea inversă a nodurilor, adică, se deplasează de-a lungul eclipticii la vest, ceea ce face o rotație completă în 18,6 ani. În mod similar, orbitele nodurilor sateliți artificiali sunt deplasate datorită influenței tulburătoare a umflatura ecuatorial Pământului.

Terenul nu este situat în centrul orbitei lunare, iar intr-unul din focarele sale. Prin urmare, la un moment dat în orbita Lunii este cel mai aproape de Pământ; un „perigeu“. Punctul opus este cel mai departe de Pământ; Acest „punctul culminant.“ (. Termeni de soare corespunzătoare - „periheliu“ și „afeliu“) jumătate din suma distanțelor în perigeul și Apogee numit distanța medie; este egală cu jumătate din diametrul mai mare (axa majoră) a orbitei, de aceea este numit „axa majoră.“ Perigeul și Apogee numit „abside“ și conectarea-le - axa majoră - „linia de abside.“ Dacă nu tulburări de Soare și planete, linia abside ar avea o direcție fixă în spațiu. Dar, din cauza Perturbarea lunar linia abside orbita se mută la est, cu o perioadă de 8,85 ani. Același lucru se întâmplă cu liniile de absidelor sateliți sub influența umflatura ecuatorial Pământului. La absidele planete linie (între periheliu și afeliu) merge mai departe sub influența celorlalte planete.

Dimensiunea orbital lungimea axei semimajore este determinată, iar -values forma sa numit „excentricitate“. Excentricitatea orbitei lunar se calculează folosind formula:

(Distanța de la Apogee - distanța medie) / distanța medie

sau formula

(Distanța medie - distanța perigeu) / distanța medie

Pentru apogeului și perigeu planetelor din aceste formule se înlocuiește cu afeliu și periheliu. Excentricitatea orbitei circulare este zero; toate orbite eliptice este mai mică de 1,0; într-o orbită parabolică este egal cu exact 1,0; este mai mare de 1,0 în orbite hiperbolice.

Orbit complet definit daca specificat dimensiune (o distanță medie), forma (excentricitate), înclinația, poziția nodului ascendent și poziția perigeu (la Luna) sau periheliu (planete). Aceste valori sunt numite „elemente“ orbita. Elementele orbita satelitului artificiale sunt definite la fel ca și pentru luna, dar de obicei, nu în ceea ce privește ecliptica, și la planul ecuatorial al Pământului.

orbita Lunii în jurul Pământului într-un timp numit „perioadă siderală“ (27.32 zile); după ce a revenit în poziția relativă inițială la stele; este adevărat perioada orbitala. Dar în acest timp soarele se mișcă de-a lungul ecliptica si Luna necesare două zile pentru a fi în faza inițială, și anume, în poziția aceeași față de soare. Acest interval de timp se numește „perioada sinodică“ luna (aprox. 29,5 zile). În același mod planetele se învârt în jurul Soarelui în perioada sideral, și sunt supuse unui ciclu complet de configurații - de la „steaua de seară“ la „Luceafărul“ și înapoi - pentru perioada sinodică. Unele elemente ale orbitele planetelor sunt listate în tabel.

Distanta medie a satelitului de la componenta principală determinată de viteza sa, la o anumită distanță fixă. De exemplu, Pământul devine o orbită aproape circulară la o distanță de 1 UA (Unitate astronomica) de la soare, la o viteză de 29,8 km / s; orice alt organism care are la aceeași distanță cu aceeași viteză, se va deplasa, de asemenea, într-o orbită cu o distanță medie de la soare 1 UA indiferent de forma orbitei și direcția mișcării sale. Astfel, pentru un corp la o dimensiune punct dat depinde de valorile vitezei orbitale, iar forma - din direcția vitezei (vezi Fig.).

Acest lucru este direct legat de orbitele sateliților artificiali. Pentru a afișa prin satelit în orbita dorită, trebuie să-l livreze la o anumită înălțime deasupra solului și îi spune o anumită viteză într-o anumită direcție. Și trebuie să fie făcut cu mare precizie. Dacă este necesar, de exemplu, a trecut pe orbită la o altitudine de 320 km și nu se abate de la ea cu mai mult de 30 km, nu ar trebui să varieze viteza la înălțimea estimată 310-330 km (7.72 km / s) este mai mare de 5 m / s, iar direcția vitezei trebuie să fie paralelă cu suprafața pământului la termen ° 0,08

Cele de mai sus este relevant pentru comete. De obicei, se mișcă în orbite foarte alungite, care ajung de multe ori excentricitățile 0.99. Și, deși distanța medie și perioadele orbitale sunt foarte mari, la periheliu, ei pot apropia planetele mari, cum ar fi Jupiter. În funcție de direcția din care cometa zboară spre Jupiter, el poate, prin atracția sa pentru a mări sau micșora viteza (vezi fig.). În cazul în care viteza scade, cometa se va muta într-o orbită mai mică; în acest caz, se spune că este „capturat“ planeta. Toate comete cu perioade mai puțin de câteva milioane de ani, probabil au fost capturate în acest fel.

În cazul în care viteza cometei la Soare va crește, iar creșterea orbitei sale. Și cu viteza de abordare a unui anumit creștere limită orbită accelerată rapid. La o distanță de 1 UA de la Soare, această limită de viteză este de 42 km / s. Cu o viteza mai mare a corpului se mișcă de-a lungul o orbită hiperbolică și nu a mai revenit la periheliu. Prin urmare, această limită de viteză numită „viteză fugar“, cu orbita Pământului. Mai aproape de viteza fugar Soare este mai mare, și departe de soare - mai puțin.

Cand o cometa se apropie de a lui Jupiter de la distanță, viteza este aproape de a scăpa de viteză. Prin urmare, zboară în apropierea lui Jupiter, cometa este suficient doar pentru a crește ușor viteza sa de a depăși limita și nu du-te înapoi la apropierea de soare. O astfel de cometa numit „aruncat“.

Escape viteza de pe Pământ

Conceptul de viteză de evacuare este foarte importantă. De altfel, aceasta este, de asemenea, adesea menționată ca o rată de „îngrijire“ sau „evadare“ și chiar „parabolic“ sau „viteza de evacuare.“ Această din urmă Termenul este folosit în programul spațial, atunci când vine vorba de o lansează alte planete. După cum sa menționat deja, pentru conducerea pe un nivel scăzut de sateliți pe orbită circulară de care are nevoie pentru a spune viteza de aproximativ 8 km / s, care se numește „primul spațiu“. (Mai precis, în cazul în care nu interferează cu atmosfera, suprafața Pământului ar fi egală cu 7.9 km / sec.) Odată cu creșterea suprafeței Pământului a vitezei orbita satelitului devine mai alungită: Creșterile medii ale distanței. Când se atinge viteza de evacuare, unitatea va părăsi Pământul pentru totdeauna.

Se calculează viteza critică este destul de simplu. energia cinetică a corpului în apropierea pământului trebuie să fie egală cu forța gravitațională atunci când se deplasează corpul de la suprafața Pământului „la infinit“. Deoarece atracția scade rapid cu înălțimea (pătratul distanței invers), este posibil să se limiteze activitatea în regiunea raza Pământului:

Aici, energia cinetică a stânga în mișcare de greutate corporală la o rată, iar distanța mg raza Pământului de lucru dreapta gravitație (R = 6371 km). Din această ecuație, găsim viteza (și acest lucru nu este o aproximare, iar expresia sa exactă):

Deoarece accelerația gravitațională la suprafața Pământului este g = 9,8 m / s2, viteza fugar este egală la 11,2 km / s.

Soarele in sine, impreuna cu planetele din jur și corpurile mici ale sistemului solar se mișcă în orbita sa galactic. În ceea ce privește cel mai apropiat soare stele călătorește la 19 km / s în direcția punctului în constelația Hercules. Acest punct este numit „vârful“ al mișcării solare. Și, în general, întregul grup mai apropiate stele, inclusiv soarele, centrul galaxiei orbitează orbita rază 251016 km la o viteză de 220 km / s și o perioadă de 230 Mill. S. Aceasta orbita este destul de complicată, pentru că mișcarea soarelui este în mod constant expus la perturbări de la alte stele masive și nori de gaz interstelar.