الروعة المدارية: رقصة الكواكب الرشيقة
تتحرك الأجرام السماوية على مدارات أنيقة عبر بعضها البعض. إن المنحنيات الأنيقة لهذه المدارات هي نتائج لقوانين الفيزياء.
على هذا النص، أنت ذاهب إلى نستكشف الأفعال الرشيقة للأجرام السماوية. وسنناقش الطقس المدارية التي تصف هذه الأفعال، وقوانين كبلر لحركة الكواكب، وقانون نيوتن للجاذبية، وقانون المظهر الجيد العالمي. وسنناقش بالإضافة إلى ذلك سرعة الإفلات، ومدار تبديل هوهمان، والمدارات الثابتة بالنسبة للأرض، ونقاط لاغرانج.
بنهاية هذا النص، يجب أن يكون لديك إدراك أعظم للحركات الرشيقة للأجرام السماوية والفيزياء التي تحكمها.
| الشيء الجيد في | مخطط تفصيلي |
|---|---|
| الأجرام السماوية | الأجسام الموجودة على الفضاء والتي تدور عبر أحد المشاهير، تمامًا مثل الكواكب والأقمار والكويكبات والمذنبات. |
| أناقة | رشاقة أو الشيء الرائع في حركات الأجرام السماوية. |
| الميكانيكا المدارية | تعلم تمريرة الأجسام على الفضاء، تمامًا مثل الكواكب، والأقمار، والكويكبات، والمذنبات. |
| تمريرة الكواكب | تمريرة الكواكب عبر النجم. |
| علم الفضاء | تعلم الفضاء وأجسامه، تمامًا مثل الكواكب والأقمار والكويكبات والمذنبات والنجوم والمجرات والكون. |
ثانيا. الطقس المدارية
الطقس المدارية هي معلمات تصف نوع المدار واتجاهه. يتم استخدامها لتتبع تمريرة الأجرام السماوية والتنبؤ بمواقعها على الأيام المستقبلية. الطقس المدارية الأكثر شيوعًا هي:
- المحور شبه المبدأ (أ): الفجوة من وسط المدار في البؤرة.
- الانحراف (e): قياس نقطة بيضاوية المدار.
- الميل (i): المنظور بين المدى المداري والمستوى المرجعي.
- خط طول العقدة الصاعدة (Ω): المنظور من التطور المرجعي في الغرض التي يعبر فيها المدار المدى المرجعي من الجنوب في الشمال.
- وسيطة الحضيض (ω): المنظور من العقدة الصاعدة في الغرض التي يكون فيها المدار الأقرب في الإطار المركزي.
- وسيط الغموض (M): الفجوة المنظور للجسم الذي يدور عبر الحضيض، مقاسة بالدرجات.
هذه الأشياء كافية لشرح مدار جسم ما على آلة مبني من جسمين، تمامًا مثل القاع والقمر. بدلاً من ذلك، متوفر في السوق ضرورة في قطع إضافية لشرح مدارات الأجسام على أنظمة أكثر تعقيدًا، تمامًا مثل الكواكب والشمس.
قوانين كبلر لحركة الكواكب
تصف قوانين كبلر لحركة الكواكب تمريرة الكواكب عبر الطاقة الشمسية. تم إنجازه نشرها لأول مرة من قبل يوهانس كيبلر على شائع 1609، وهي مبنية في ملاحظاته للكواكب في نقطة سنوات متنوعة.
ينص التشريع الابتدائي في أن الكواكب تتحرك على مدارات إهليلجية، خلال أي تكون الطاقة الشمسية على إحدى بؤرتي النموذج البيضاوي. وينص التشريع الثاني في أن سرعة الكوكب تكون أفضل مرة واحدة كنت يكون أفضل في الطاقة الشمسية، وتكون أبطأ مرة واحدة كنت يكون تجنب الطاقة الشمسية. وينص التشريع الثالث في أن مربع الطول المدارية للكوكب يتناسب على جانب نرد جزء المحور الأهم لمداره.
تعد قوانين كيبلر لحركة الكواكب مكونًا مهمًا من فهمنا للنظام الشمسي. ويجب أن تم إنجازه استخدامها للتنبؤ بحركات الكواكب والمذنبات والكويكبات، كما تم إنجازه استخدامها بالإضافة إلى ذلك لتطوير نماذج لأنظمة كوكبية مختلفة.
رابعا. قانون نيوتن للجاذبية
ينص قانون نيوتن للجاذبية في أن تأثير المظهر الجيد بين جسمين تتناسب طرديًا على جانب حاصل وضع كتلتيهما، وتتناسب معاكسًا على جانب مربع الفجوة بينهما. وسوف التعبير عن ذلك رياضيا في النحو التالي:
F = جم1م2/ص^2
خلال أي F هي تأثير المظهر الجيد، وG هو مستمر المظهر الجيد، وm1 وm2 هما كتلتا الجسمين، وr هي الفجوة بينهما.
يعد قانون نيوتن للجاذبية ربما أهم اللوائح الأساسية على الفيزياء، ويجب أن تم إنجازه استخدامه لإعطاء تفسير لـ مجموعة متنوعة من الظواهر، بدءًا من تمريرة الكواكب أو حتى المد والجزر.
خامسا: قانون المظهر الجيد العالمي
ينص قانون المظهر الجيد العالمي في أن كل بأكمله جسيم على الكون يجذب كل بأكمله جسيم أي آخر بقوة تتناسب طرديا على جانب حاصل وضع كتلتيهما وعكسيا على جانب مربع الفجوة بينهما. تم إنجازه الإشارة هذا التشريع لأول مرة من قبل إسحاق نيوتن على شائع 1687، وهو ربما أهم اللوائح الأساسية على الفيزياء.
معادلة قانون المظهر الجيد العالمي هي:
F = ز * م 1 * م 2 / ص ^ 2
المكان:
* F هي تأثير المظهر الجيد بين جسمين
* G هو مستمر المظهر الجيد (6.674 × 10^-11 ن م^2 كجم^-2)
* m1 وm2 هما كتلتا الجسمين
* r هي الفجوة بين الجسمين
يعد قانون المظهر الجيد العالمي قانونًا نشيطًا جدًا سوف استخدامه لإعطاء تفسير لـ مجموعة متنوعة من الظواهر، تمامًا مثل تمريرة الكواكب عبر الطاقة الشمسية، والمد والجزر، ومدارات المذنبات. وهو بالإضافة إلى ذلك أحد اللوائح الأساسية للنسبية العامة.
سادسا. سرعة الابتعاد
سرعة الابتعاد هي المعدل الدنيا المطلوبة لجسم ما للهروب من سحر كوكب أو أي جسم سماوي أي آخر.
سرعة الابتعاد تعطى بالصيغة:
تجاهخروج = √(2 جم/ص)
المكان:
- تجاهخروج هي سرعة الابتعاد بالمتر على الثانية
- G هو مستمر المظهر الجيد (6.674 × 10-11 ن · م2/كجم2)
- M هي كتلة الكوكب أو الجرم السماوي بالكيلوجرام
- r هي الفجوة من وسط الكوكب أو الإطار السماوي في الإطار بالأمتار
كمثال، تبلغ سرعة الإفلات من سطح القاع حوالي 11.2 كيلومترًا على الثانية.
تعد سرعة الابتعاد عاملاً مهم جدًاًا على ذهابًا وإيابًا في الفضاء. في محاولة تحرير أطباق طائرة في المدار، سوف أولاً أن تصل في سرعة الإفلات. بعد أن وصول المركبة الفضائية في المدار، يمكنها التعامل مع ارتفاعها دون ضرورة إلى أي رسوم.
تعد سرعة الابتعاد بالإضافة إلى ذلك عاملاً على تصميم المجسات الفضائية. تحتاج إلى أن تكون المسابر الفضائية المصممة للسفر في كواكب أو أقمار مختلفة قادرة في تحقيق سرعة الابتعاد من الكوكب أو القمر الذي تغادره.
سابعا. مدار تبديل هوهمان
مدار تبديل هوهمان هو أكثر أو أقل المدار يمكّن للمركبة الفضائية بالسفر من مدار كروي في أي آخر بأقل قدر من البنزين. سميت في سمعة المهندس الألماني فالتر هوهمان، الذي وصفها لأول مرة على شائع 1925.
يتكون مدار هوهمان الانتقالي من جزأين: مدار إهليلجي يمتص المركبة الفضائية من المدار الدائري الابتدائي في أوج المدار الدائري الثاني، ومدار إهليلجي ثانٍ يمتص المركبة الفضائية من أوج المدار الدائري الثاني في المدار الدائري الثاني.
الوقت العام لمدار تبديل هوهمان هو نفس الشيء كامل الفترتين المداريتين للمدارين الدائريين. إن البنزين اللازم لمدار تبديل هوهمان هو نفس الشيء المجموعات على الطاقات المدارية المحددة للمدارين الدائريين.
يعد مدار تبديل هوهمان الطريقة التي أحد الأفضل تحريك أطباق طائرة من مدار كروي في أي آخر. بدلاً من ذلك، فهو ليس بلا توقف الخيار الأنسب، خلال أي ربما لا يكون من المحتمل جاهز الوقت المحدد لمدار التوصيل. على ربما أهم الظروف، يمكن أن يكون استخدام نوع عدد لا بأس به من المدارات أكثر مهارة، تمامًا مثل مدار التوصيل الإهليلجي.
المدارات الثابتة بالنسبة للأرض
المدار الثابت بالنسبة للأرض هو مدار يدور فيه قمر تجاري أو جسم أي آخر عبر القاع بنفس معدل حركة القاع عبر محورها. هذا يعني أن أن القمر الاقتصادي إنه نوع من الشعور وكأنه لا يزال على نفس الموقع على السماء فوق درجة معينة في سطح القاع. تُستخدم المدارات الثابتة بالنسبة للأرض لأقمار الاتصالات، وأقمار العناصر، والأقمار الصناعية الأخرى التي تريد في التعامل مع صفحة ويب مستمر فوق مساحة معينة.
يبلغ دفع للأعلى المدار الثابت بالنسبة للأرض حوالي 35,786 كيلومترًا (22,236 كثيرًا) فوق خط استواء القاع. وعلى هذا الدفعة الصاعدة، تكون الطول المدارية للقمر الاقتصادي 24 عين ثابتة بالضبط، وهي نفس فترة حركة القاع.
تتميز المدارات الثابتة بالنسبة للأرض بدرجة عالية من الثبات، وسوف للأقمار الصناعية الموجودة على هذه المدارات أن تظل على مكانها لسنوات متنوعة دون إنجاز أي تعديلات في مداراتها. وهذا يجعل المدارات الثابتة بالنسبة للأرض مثالية للأقمار الصناعية التي تريد في أعطيك إخفاء قوة مزمنة لمنطقة معينة في سطح القاع.
العيب للمدارات الثابتة بالنسبة للأرض هو أنها مرتفعة جدًا فوق القاع، مما يدل على أن الأقمار الصناعية على هذه المدارات أبعد بكثير عن سطح القاع من الأقمار الصناعية الموجودة على مدارات أقل بكثير. وهذا سيزيد من قضية البقاء على اتصال على جانب الأقمار الصناعية على المدارات الثابتة بالنسبة للأرض، كما سيزيد من قضية تحرير الأقمار الصناعية على هذه المدارات.
وعلى الرغم من المواقف الصعبة، فإن المدارات الثابتة بالنسبة للأرض تشكل مكونًا مهمًا من البنية التحتية الرائدة للاتصالات السلكية واللاسلكية والتنبؤ بالطقس. توفر الأقمار الصناعية المستقرة بالنسبة في القاع إخفاء قوة مزمنة لمساحات واسعة من سطح القاع، وهي قادرة في تبديل إشارات الاتصالات حول مسافات طويلة.
تاسعا. نقاط لاغرانج
نقاط لاغرانج (المعروفة بالإضافة إلى ذلك باسم نقاط الميسان) هي 5 مواقع على الفضاء خلال أي سوف لجسم شاب أن يدور عبر جسمين أكبر (تمامًا مثل القاع والقمر) دون أن يتم سحبه في أي منهما. تمت استدعاء هذه القضايا في سمعة جوزيف لويس لاغرانج، الذي وصفها لأول مرة على شائع 1772.
وتقع نقاط لاغرانج في طول الطريق الذي يصل بين الجسمين الأهم حجما، وهي متباعدة بشكل متساو عبر مدار الإطار الأصغر. وتقع درجة لاغرانج الأولى (L1) بدون تأخير بين الجسمين الأهم حجما، وتقع درجة لاغرانج الثانية (L2) في المظهر العكس من المدار. وتقع درجة لاغرانج الثالثة (L3) في بعد 60 مدى من الإطار الأصغر على مدارها، وتقع درجة لاغرانج الرابعة (L4) في بعد 60 مدى من الإطار الأصغر على مدارها. وتقع درجة لاغرانج الخامسة (L5) أمام الإطار الأصغر بمقدار 60 مدى على مداره، ولكن في المظهر العكس من الإطار الأهم.
نقاط لاغرانج مستقرة، مما يدل على أن الإطار الصغير السائد عند إحدى هذه القضايا سيبقى متوفر في السوق دون أن يتم سحبه في أي من الأجسام الأهم. وهذا يجعل نقاط لاغرانج مواقع مثالية للتلسكوبات الفضائية والأقمار الصناعية الأخرى.
س1: ما هي الروعة المدارية؟
ج1: الروعة المدارية هي الشيء الرائع في وتناسق حركات الأجرام السماوية. باستمرار ما توصف بأنها رقصة باليه الكواكب أو رقصة المشاهير.
س2: ما هي قوانين الحركة المدارية؟
ج2: قوانين الحركة المدارية هي اختيار من المعادلات الرياضية التي تصف تمريرة الأجسام الموجودة على المدار. تم إنجازه اقتراحها لأول مرة من قبل يوهانس كيبلر على القرن السابع عشر، ويجب أن تم إنجازه استخدامها للتنبؤ بشكل صحيح بحركات الكواكب والأقمار والمذنبات لأن السبب هو أن ذلك الحين.
س3: ما هي ربما أهم الأمثلة في الروعة المدارية؟
ج3: ربما أهم الأمثلة في الروعة المدارية تتكون من ما يلي:
* مدارات الكواكب عبر الطاقة الشمسية دائرية تقريباً.
* مدار القمر عبر القاع بيضاوي النموذج، ولكنه قريب من جدًا من أن يكون دائرة كاملة.
* مدارات المذنبات عبر الطاقة الشمسية إهليلجية بشكل رهيب، وسوف أن تأخذها مكان بعيدًا جدًا عن الطاقة الشمسية.
