¿Es la órbita de la Tierra elíptica?
¿Es la órbita de la Tierra elíptica?
¿Es la órbita de la Tierra elíptica? La Tierra es el entorno en el que vivimos, pero en nuestras vidas, la mayoría de la gente no sabe mucho sobre la Tierra. Relativamente pocos. En general, nos encontraremos con muchas preguntas sobre la órbita de la Tierra durante el estudio. Averigüemos si la órbita de la Tierra es elíptica. ¿Es la órbita de la Tierra elíptica? 1
La órbita elíptica es un compromiso de la atracción gravitacional de la Tierra sobre los cuerpos celestes cercanos. Un sistema con un solo planeta y una estrella no tiene sentido. Durante la formación del sistema solar primitivo, los planetas primitivos fueron golpeados por asteroides y una serie de otras perturbaciones, creando órbitas elípticas. Esto se llama teoría de la migración planetaria.
Primero que nada: las órbitas también son órbitas elípticas, pero son órbitas elípticas especiales.
Para que la Tierra se mueva a lo largo de una órbita perfectamente circular, las condiciones son muy altas: primero, los demás planetas del Sol deben desaparecer, y luego las estrellas más cercanas al Sol también deben desaparecer, de lo contrario desaparecerán. tienen un impacto sobre la Tierra producen un impacto que provoca cambios en la órbita terrestre.
Dada una determinada cantidad de energía, existen innumerables órbitas posibles para que la Tierra orbite alrededor del Sol, y una órbita circular es solo una de ellas. Si desea que la Tierra se mueva en una órbita circular, la energía y el impulso de la Tierra deben cumplir ciertas condiciones. La relación entre la energía cinética de la Tierra Ek y la energía potencial Ep debe ser Ek = -Ep/2, o cuando Ek = -Ep/2, la dirección del movimiento de la Tierra es perpendicular a la línea Sol-Tierra. Esta condición es tan dura que incluso si la Tierra está en la órbita circular correcta, la más mínima perturbación cambiará este estado y hará que la Tierra entre en una nueva órbita elíptica.
Después de todo, es la gravedad la que hace el trabajo.
¿La órbita de la Tierra es elíptica? 2
¿Por qué la órbita de la Tierra es elíptica?
La órbita de la Tierra es elíptica
I. La órbita de la Tierra alrededor del Sol es de hecho elíptica porque la velocidad del movimiento de la Tierra no coincide con su ubicación.
Según la fórmula de la fuerza centrípeta F=mv/r en movimiento circular, donde F es la fuerza centrípeta, aquí la fuerza gravitacional GMm/r que recibe la tierra del sol, m es la masa del tierra, y v es la velocidad de rotación de la tierra, r es la distancia promedio entre el sol y la tierra, con una magnitud de 149 millones de kilómetros, M es la masa del sol, con una magnitud de 1.9819x10^30 kilogramos. , G es la constante gravitacional, con una magnitud de 6,67x10^-11 N-m/kg.
Por lo tanto, la fórmula anterior se convierte en F=mv/r=GMm/r, y se obtiene v=√GM/r, y G y M deben ser ciertos. Se puede ver que la velocidad del. El movimiento de la Tierra es sólo el mismo que el del Sol en relación con la distancia entre la Tierra. Las diferentes distancias de posición corresponden a diferentes velocidades. Cuanto mayor es la distancia, menor es la velocidad.
Análisis teórico de la formación de una órbita elíptica
Si la velocidad real del movimiento de la Tierra es mayor que la velocidad del movimiento circular calculada teóricamente, entonces la trayectoria del movimiento de la Tierra se desviará. debido al movimiento circular y la abertura se hará más grande, la razón es, por supuesto, que la velocidad de la fuerza centrípeta requerida para realizar el movimiento circular es mayor que la fuerza gravitacional del sol. A medida que la trayectoria de la Tierra se aleja del centro del círculo, la dirección de la gravedad del Sol sobre la Tierra ya no es perpendicular a la dirección del movimiento de la Tierra, y el movimiento de la Tierra es acelerado por el componente gravitacional en la dirección opuesta. /p>
El movimiento de la tierra se ralentiza hasta que la fuerza gravitacional que experimenta es mayor que la fuerza centrípeta correspondiente a la velocidad real y la dirección gravitacional es perpendicular a la dirección del movimiento, la tierra deja de alejarse del sol y comienza acercarse al sol (por supuesto). En el proceso de alejarse del sol, la fuerza gravitacional del sol disminuirá, pero la fuerza centrípeta que necesita disminuir debido a la disminución de la velocidad también disminuye, y la tasa decreciente es mayor que la tasa decreciente de la gravedad. , lo que significa que tarde o temprano la Tierra se acercará al Sol bajo la influencia de la gravedad del Sol), este punto de inflexión es el afelio.
Después del afelio, la Tierra se ve afectada por la fuerza gravitacional en la dirección del movimiento y acelera gradualmente bajo este efecto. Cuando la Tierra se acerca al Sol, la dirección de la gravitación. La fuerza cambia cada vez más rápido hasta que vuelve a ser perpendicular a la dirección del movimiento, en este momento la velocidad del movimiento de la Tierra alcanza el valor máximo, que es mayor que la velocidad que se debe alcanzar al hacer un movimiento circular en esta posición, por lo que la Tierra. se aleja nuevamente del sol. ..., una y otra vez, la trayectoria del movimiento es una elipse.
3. Lo anterior es un resultado de análisis que supone que la velocidad real de la Tierra es mayor que la velocidad calculada teóricamente requerida para el movimiento circular. ¿Cuál es la situación real?
Según investigaciones realizadas por científicos, la velocidad real de la Tierra girando alrededor del sol es de 30,3 kilómetros por segundo. Entonces, ¿cuáles son los resultados del cálculo teórico? Calculémoslo a continuación. Según la distancia entre el sol y la tierra en el perihelio r = v = √GM/r = √6.67x10^-11x1.9819x10^30/(1.471x10^11)≈29.97 kilómetros/segundo, se puede ver que la La velocidad real es mayor que el valor de cálculo teórico. Por lo tanto, según el análisis anterior, la órbita de la Tierra es elíptica.
De hecho, durante la formación de sistemas estelares, la velocidad real de los cuerpos celestes no puede ser completamente consistente con los valores de cálculo teóricos. Excepto en aquellos cuerpos celestes con grandes desviaciones, o caen en el centro del astro. cuerpo celeste o volar solo moviendo el centro del cuerpo celeste, los demás cuerpos celestes con desviaciones menores pueden moverse en forma elíptica. Las órbitas de la mayoría de los cuerpos celestes del universo son elípticas. ¿Es la órbita de la Tierra elíptica? 3
¿Qué es una órbita geosincrónica?
Una órbita geosincrónica es una órbita terrestre artificial progrado de un satélite cuyo período de operación es igual al período de rotación de la Tierra (23 horas, 56 minutos y 4 segundos). ). Sin tener en cuenta las perturbaciones orbitales, los satélites en órbita geosincrónica pasan por el mismo lugar de la Tierra a la misma hora todos los días. Para los observadores en tierra, los satélites aparecen en la misma dirección a la misma hora todos los días. Una órbita geosincrónica circular con una inclinación de 0 se denomina órbita de satélite geoestacionario.
Órbita terrestre geoestacionaria
El periodo orbital del satélite es igual al periodo de rotación de la Tierra en el espacio inercial (23 horas, 56 minutos y 4 segundos), y la dirección es lo mismo, a la misma hora todos los días La órbita de un satélite cuando la misma trayectoria bajo el punto estelar coincide con el plano ecuatorial se llama órbita geoestacionaria. Cuando la órbita coincide con el plano ecuatorial se denomina órbita geoestacionaria, es decir, la posición del satélite y del suelo permanece relativamente sin cambios.
Una órbita geosincrónica circular con inclinación cero se denomina órbita geoestacionaria porque un satélite que opere en dicha órbita siempre estará en algún lugar por encima del ecuador y será estacionario con respecto a la superficie de la Tierra. La altitud del suelo de un satélite en dicha órbita es de aproximadamente
36.000 kilómetros. Su cobertura es muy amplia, excepto partes muy pequeñas de los polos norte y sur, sólo tres de estos satélites están distribuidos uniformemente en el ecuador de la Tierra para lograr una comunicación global
.
Para alcanzar una órbita geoestacionaria se deben cumplir las siguientes condiciones:
La dirección de marcha del satélite es la misma que la dirección de rotación de la Tierra
La inclinación orbital; el ángulo es 0°;
La excentricidad orbital es 0, es decir, la órbita es circular
La dirección de funcionamiento del satélite es la misma que la dirección de rotación de la Tierra;
La dirección de funcionamiento del satélite es la misma que la dirección de rotación de la Tierra. La dirección de rotación es la misma.
La inclinación orbital es 0°.
La excentricidad orbital es 0; , es decir, la órbita es circular y la órbita es circular;
Período orbital Igual o igual al período de rotación de la Tierra, la altitud de un satélite geoestacionario es de 35.786 kilómetros.
Funcionamiento
Los satélites geosincrónicos, es decir, los satélites de órbita geosincrónica, también conocidos como satélites geoestacionarios, son satélites artificiales que operan en órbitas geosincrónicas.
El llamado satélite de órbita sincrónica se refiere al satélite cuya altitud es de 35.786 kilómetros de la Tierra. La dirección de operación del satélite es consistente con la dirección de rotación de la Tierra.
La órbita de operación se encuentra en una órbita circular dentro del. plano ecuatorial terrestre. El periodo es igual al tiempo que tarda la Tierra en girar una vez (día sidéreo, día no solar), es decir, 23 horas, 56 minutos y 4 segundos. La velocidad orbital del satélite en órbita es. unos 3,07 kilómetros/segundo, que es igual al ángulo de rotación de la Tierra. s, igual a la velocidad angular de rotación de la Tierra. Utilizando tres satélites de comunicaciones en órbita geosincrónica, se pueden lograr comunicaciones globales excepto en los dos polos.
Clasificación de satélites
Los satélites geosincrónicos se dividen en satélites geoestacionarios de órbita sincrónica, satélites sincrónicos de órbita inclinada y satélites sincrónicos de órbita polar. Cuando la inclinación de la superficie orbital de un satélite geoestacionario es de cero grados, es decir, el satélite se desplaza por encima del ecuador de la Tierra. Dado que la dirección del movimiento es consistente con la dirección de rotación de la Tierra, el período de movimiento es sincrónico con el de la Tierra. Por lo tanto, cuando la gente mira el satélite desde la Tierra, se siente como si estuviera suspendido en el espacio. Es estacionario, por lo que una órbita sincrónica con inclinación cero se llama órbita geoestacionaria, y los satélites que operan en una órbita geoestacionaria se llaman satélites geoestacionarios. .