Някои езици на този сайт могат да бъдат машинно преведени и да съдържат грешки. Помогнете да го подобрим Прочетете оригинала на английски език
  1. Научи се
  2. Навигатор
Навигатор · Модул 3

Орбитални елементи

Шест числа определят всяка орбита в космоса: нейния размер, форма, наклон, ориентация и къде се намира тялото върху нея.

14 мин

NASA/JPL/Space Science Institute

Този урок е изготвен от Local Solar System Член на екипа на Фондацията и може да бъде подобрен от квалифициран рецензент. Квалифициран ли сте в тази област? Предложете редакция

Пясъчник на орбитата

Отваряне на цялата страница

Какво е орбита? Хвърли топката настрани и тя ще се изкриви до земята. Хвърли я по-бързо и ще падне по-далеч. Хвърли я достатъчно бързо и земята под нея ще се изкриви толкова бързо, колкото пада, така че никога няма да се приземи: тя продължава да пада около планетата и винаги пропуска. Това е орбита.

Какво се случва:

Скорост сега
Височина сега
Една обиколка отнема
Най-ниска височина
Най-висока височина

Опитай това.

Отпада отново Орбити Ескапи

·

Фина настройка на орбитата (орбитални елементи и законите на Кеплер)

Астрономите описват орбитата с пет числа, наречени орбитални елементи, които се променят тук; височината и скоростта по-горе следват.

Най-бързо (периапс)
Най-бавно (апопсис)
Kepler's 3rd law check: T² / a³
Как да го използваме
Скорост настрани
Този един контрол решава какво ще се случи. Твърде бавно и тя пада назад. Достатъчно бързо и тя се върти в кръг. По-бързо и тя се люлее навън в елипса. По-бързо от скоростта на бягство и си тръгва завинаги. Цветната лента под плъзгача показва къде всеки започва на избраната височина.
Височина
По-високо, гравитацията е по-слаба, така че по-ниска скорост е достатъчна, за да останете в орбита.
Скорост на времето
Времето е по-бързо тук, защото реалните орбити отнемат часове, дни или години. Време × 1000 означава, че всяка секунда на екрана е 1000 секунди (около 17 минути) в космоса. Въртянето на планетата се ускорява със същото количество.
Наземна писта
Златната следа на земята е пътеката директно под спътника, Земята се върти под орбитата, така че всяка обиколка преминава през различни места.
Gold arrow
Накъде се движи и колко бързо: колкото по-дълга е стрелката, толкова по-бързо.
Гледайки се наоколо
Слабата мрежа е равнината на екватора на Земята (или, ако се разглежда около Слънцето, равнината на орбитата на Земята), а светлината от нея се разпространява по цялото небе.
Таблица с данни (алтернативен текст)
Разстояние и скорост на дванадесет равни времеви стъпки около орбитата
Стъпка във времетоРазстояние от Слънцето сегаСкорост сега

Шест числа. Това е всичко, което е необходимо за описване на всяка орбита в Слънчевата система, от Луната до кометата. Научете се да ги четете и можете да определите къде ще бъде всеки свят, години напред.

Земята залязва зад сивата повърхност на Луната.
Земята залязва зад Луната, заснето от NASAКосмическият кораб Орион на Артемида I. Credit: NASA

Шест числа описват всяка орбита в Слънчевата система.

Вижте.

За да опишете къде отива спътник или планета, трябва да отговорите на няколко въпроса:

  1. Колко голяма? Каква е орбитата?
  2. Каква форма? Кръгла ли е или опъната?
  3. Колко наклонен Нали?
  4. По кой начин Наклонът е с лице?
  5. По кой начин Разтегнатата част сочи ли?
  6. Къде В орбита е тялото в момента?

Всеки отговор е едно число. Заедно тези шест числа се наричат Орбитални елементи, и те описват всяка орбита.

В пясъчника се зарежда орбитата на Молния. Руските комуникационни спътници използват тази дълга, наклонена орбита, така че те висят с часове високо над далечния север, където геостационарните сателити трудно се виждат. Отметка Изглед от страна за да видите наклона и играйте с плъзгачите.

Разбирам.

ЕлементСимволКакво определя
Голяма полуосИзбериРазмер
ЕксцентрицитетиФорма
НаклонИзтегляне на картатаНаклон на орбиталната равнина спрямо референтната равнина
Дължина на възходящия възелΩПосока, в която орбитата пресича референтната равнина и се движи “нагоре”
Аргумент на периапсисаωКъдето се намира най-близката точка, измерена в орбиталната равнина от възходящия възел
Средна аномалия в епохатаМ₀Където тялото е в даден момент (епохата)

За планетите, референтната равнина обикновено е еклиптика, равнината на орбитата на Земята, а референтната посока е мартското равноденствие. За спътниците на Земята референтната равнина е екватора.

Някои значими стойности:

  • i = 0°: орбитата е в референтната равнина. А геостационарна орбита Спътник има и = 0 и е = 0 около екватора на Земята.
  • i = 90°: a полярен орбита, преминаваща над двата полюса.
  • i > 90°: ретроградно, обикаля назад.
  • Орбитата на Молния използва i = 63,4° нарочно: при този наклон изпъкналостта на Земята не кара периписиса да се отклонява около орбитата.

Господарю.

Трите ъгъла са подредена съвкупност от въртения. Точка в орбиталната равнина (x′ към перигея, y′ на 90° напред) се пренася в референтната система от R_z(−Ω) · R_x(−i) · R_z(−ω). Това е точно трансформацията в “Приблизителните позиции на планетите” на Лабораториите за въздух и плазма, която се използва от сайта:

x = (cos ω cos Ω − sin ω sin Ω cos i) x′ + (−sin ω cos Ω − cos ω sin Ω cos i) y′

и подобни изрази за y и z.

Планетарните маси често дават варианти: Дължина на перихела ϖ = Ω + ω (полезно, когато i е малък и Ω е слабо дефиниран), а средна дължина L = ε + M. Таблиците на JPL изброяват a, e, i, L, ϖ, Ω с техните скорости на промяна за век, тъй като другите планети бавно нарушават всяка орбита.

Защо 63,4°? Earth’s equatorial bulge (the J₂ term) makes the argument of periapsis precess at a rate proportional to (5 cos² i − 1). Тя изчезва, когато cos² i = 1/5, т.е. i = 63,43° или 116,57°: „критичните наклона“. Елементите, които остават постоянни в проблема с двете тела се движат бавно в реалния свят; затова множества от елементи винаги идват с определена степен на неизвестност. епоха, в момента, в който те са валидни.

Опитай го!

Заредете орбитата на Молния, отметнете 'Страничен изглед', след това променете наклона от 63.4 градуса на 0 и на 180 Опишете в едно изречение какво прави всеки от трите плъзгача с орбитата.

Бърз тест

3 Изберете отговор, за да видите дали сте прави.

  1. Кой елемент ви казва колко наклонена е орбитата?

    1. A Ексцентрицитет
    2. B Наклон
    3. C Голяма полуос
    4. D Средна аномалия
    Покажи отговора

    B. Наклон

  2. Орбита с наклон по-голям от 90 градуса е:

    1. A Невъзможно е.
    2. B Ретроградно: тялото се движи назад
    3. C Винаги кръгла
    4. D Извън Слънчевата система
    Покажи отговора

    B. Ретроградно: тялото се движи назад Халеевата комета (162 градуса) и спътникът на Нептун Тритон (около 157 градуса) са ретроградни.

  3. Кои два елемента описват размера и формата на орбитата?

    1. A Наклон и възел
    2. B Голяма полуос и ексцентрицитет
    3. C Аргумент на периапсиса и средна аномалия
    4. D Възлови и средни аномалии
    Покажи отговора

    B. Голяма полуос и ексцентрицитет

Финалната линия

  • Игра с интерактивните
  • Прочетете урока
  • Приемете предизвикателството
  • Направих теста

Маркирайте урока завършен, за да го запазите в напредъка си на това устройство.

Думи в този урок

Източници

Този урок е лицензиран CC BY-SA 4.0.

Инструментите и уроците използват опростени модели само за обучение, те не трябва да се използват за навигация, планиране на мисии или оперативни решения. Сертификатите са безплатни и неакредитирани. Прочетете отказа от отговорност за образователното съдържание