Jotkin tällä sivustolla olevat kielet ovat mahdollisesti konekäännettyjä, ja ne saattavat sisältää virheitä. Auta meitä parantamaan sitä Lue englanninkielinen alkuperäinen
  1. Opi
  2. Navigator
Navigator · Moduuli 3

Avaruusrakennelmat

Kuusi numeroa määrittää minkä tahansa avaruuden kiertoradan: sen koon, muodon, kaltevuuden, suunnan ja missä kappale on sillä.

14 min

NASA/JPL/Space Science Institute

Tämä oppitunti on laadittu Local Solar System Tämä artikkeli on säätiön tiimin jäsenen kirjoittama ja pätevä arvioija voisi parantaa sitä. Oletko pätevä tässä aiheessa? Ehdota muokkausta

Orbit Sandbox -peli

Avaa koko sivu

Mikä on kiertorata? Heitä pallo sivuttain ja se kaatuu alas maahan. Heitä sitä nopeammin ja se laskeutuu kauemmas. Heitä se tarpeeksi nopeasti ja maa kaatuu pois sen alta yhtä nopeasti kuin se putoaa, joten se ei koskaan laskeudu: se jatkaa putoamistaan planeetan ympäri ja aina epäonnistuu. Se on kiertorata. Mikään ei pidä satelliittia pystyssä; se putoaa koko ajan.

Mitä tapahtuu:

Nopeus nyt
Korkeus nyt
Yksi kierros kestää
Alin korkeus
Korkein korkeus

Kokeile tätä

Putoaa taaksepäin Kiertoradat Escape-toiminnot

·

Hienosäätää kiertorataa (kiertoradan elementtejä ja Keplerin lakeja)

Tähtitieteilijät kuvaavat kiertorataa viidellä numerolla, joita kutsutaan kiertoradan elementteiksi.Vaihda niitä täällä; korkeus ja nopeus yllä seuraavat.

Nopein (periapsis)
Hitain (apokalypsi)
Kepler's 3rd law check: T² / a³
Kuinka käyttää sitä
Sivusuunnassa nopeus
Tämä yksi säädin päättää mitä tapahtuu. Liian hidas ja se putoaa takaisin. Tarpeeksi nopeasti ja se kiertää ympyrää. Nopeammin ja se heiluu ulos ellipsiksi. Nopeampi kuin paeta nopeus ja se lähtee ikuisesti. Värillinen palkki liukusäätimen alla näyttää, missä kukin alkaa valitussa korkeudessa.
Korkeus
Korkeammalla painovoima on heikompi, joten hitaampi nopeus riittää pysymään kiertoradalla, mutta korkeammalla painovoima on suurempi.
Aikanopeus
Todelliset kiertoradat kestävät tunteja, päiviä tai vuosia, joten aika kuluu nopeammin. Aika × 1000 tarkoittaa, että jokainen sekunti näytöllä on 1000 sekuntia (noin 17 minuuttia) avaruudessa. Planeetan pyörimisnopeus nopeutuu samalla määrällä. Näytetyt luvut ovat aina todellisia.
Maanpinta
Kultainen jälki on satelliitin alapuolella oleva polku, joka kiertää Maan kiertoradan alla, joten jokainen kierros kulkee eri paikan yli.
Kultainen nuoli
Mihin suuntaan se liikkuu ja kuinka nopeasti: mitä pidempi nuoli, sitä nopeammin.
Katsotaanpa ympärillemme
Vedä kuvaa kääntääksesi sitä, vieritä tai nipistä zoomataksesi.Himmeä ruudukko on Maan päiväntasaajan taso (tai Auringon ympärillä Maan kiertoradan taso).
Tietotaulukko (vaihtoehtoinen teksti)
Etäisyys ja nopeus kahdentoista yhtä suuren aika-askeleen päässä kiertoradalla
AikaväliEtäisyys Auringosta nytNopeus nyt

Kuusi numeroa. Tämä on kaikki mitä tarvitaan kuvaamaan minkä tahansa kiertoradan aurinkokunnassa, Kuun ja komeetan välillä. Opi lukemaan niitä ja voit kiinnittää mihin tahansa maailmaan, vuosia eteenpäin.

Maa laskeutuu Kuun harmaan pinnan taakse.
Maa laskeutuu Kuun taakse, kuvattu NASA:n Orion-avaruusaluksella Artemis I:llä. Credit: NASA

Kuusi numeroa kuvaavat mitä tahansa rataa aurinkokunnassa.

Katso.

Jotta voisit kuvailla, mihin satelliitti tai planeetta menee, sinun on vastattava muutamaan kysymykseen:

  1. Kuinka suuri on kiertorata?
  2. Mikä muoto se on: pyöreä tai venytetty?
  3. Kuinka kallistettu Onko se?
  4. Mihin suuntaan kallistuksenvaimennin on suunnattu?
  5. Mihin suuntaan venytetty osa osoittaa?
  6. Missä Missä ruumis on juuri nyt?

Jokainen vastaus on yksi numero. Yhdessä näitä kuutta lukua kutsutaan orbitaalielementeiksi, ja ne kuvaavat mitä tahansa rataa.

Hiekkalaatikossa Molniya-rata on ladattu. Venäläiset viestintäsatelliitit käyttävät tätä pitkää, kallistettua kiertorataa, jotta ne voivat loikoilla tuntikausia korkealla pohjoisen yläpuolella, missä geostationaariset satelliitit ovat vaikeasti nähtävissä. Valitse Sivunäkymä nähdäksesi kallistuksen ja kokeile liukusäätimiä.

Ymmärrän.

AlkuaineSymboliMitä se asettaa
Suuren akselin puoliValitse tämän vaihtoehdon avullaKoko
EpäkeskisyyseMuoto
KaltevuusKäytä vaihtoehtojaKiertotason kaltevuus vertailutasoon nähden
Nousevan solmun pituuspiiriΩSuunta, jossa kiertorata risteää vertailutason kanssa “ylöspäin”
Periapsis-argumenttiωMissä on lähin piste, mitattuna kiertoratatasossa nousevasta solmusta
Keskimääräinen poikkeama aikakaudellaM₀Missä ruumis on tiettynä hetkenä (aikakausi)

Planeettojen vertailutaso on yleensä planeetan kiertorata. ekliptiikka, Maan kiertoradan taso ja viitesuunta on maaliskuun päiväntasaaja. Maan satelliittien vertailutaso on maan päiväntasaaja.

Joitakin merkittäviä arvoja:

  • i = 0°: kiertorata sijaitsee vertailutasolla. A-M_BAR_Kiina geostationaarinen Satelliitin i = 0 ja e = 0 ympäri Maan päiväntasaajan.
  • i = 90°: polaarinen kiertorata, joka kulkee molempien napa-alueiden yli.
  • i > 90°: retrograde, kiertää taaksepäin.
  • Molnjan kiertoradalla käytetään tarkoituksellisesti arvoa i = 63,4°: tuolla kaltevuudella Maan pullistuma ei saa periapsista liikkumaan kiertoradan ympäri.

Mestari.

Kolme kulmaa ovat järjestetty joukko kierroksia. Piste kiertoratatasossa (x′ kohti periapsista, y′ 90° eteenpäin) siirtyy viitekehykseen R_z(−Ω) · R_x(−i) · R_z(−ω). Tämä on juuri se muunnos, jota käytetään JPL:n “Planeettojen likimääräisissä sijainneissa”, joita sivuston ohjeet käyttävät:

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

ja samankaltaisia ilmaisuja y:lle ja z:lle.

Planeetta taulukot antavat usein muunnelmia: Perihelion pituuspiiri ϖ = Ω + ω (hyödyllinen, kun i on pieni ja Ω on huonosti määritelty) ja keskimääräinen pituuspiiri L = ε + M. JPL:n taulukot listaavat a, e, i, L, ϖ, Ω ja niiden muutosnopeudet vuosisadassa, koska muut planeetat häiritsevät hitaasti jokaista rataa.

Miksi 63,4 astetta? Earth’s equatorial bulge (the J₂ term) makes the argument of periapsis precess at a rate proportional to (5 cos² i − 1). Se katoaa, kun cos² i = 1/5, eli i = 63.43° tai 116.57°: “kriittiset kaltevuudet”. Kaksi-kappaleongelmassa vakioina pysyvät alkiot ajautuvat hitaasti todellisuudessa; siksi alkiojoukkoihin liittyy aina epoksi, hetki jolloin ne ovat voimassa.

Kokeile sitä

Lataa Molniya-rata, valitse 'Sivunäkymä' ja muuta kallistuskulma 63.4 asteesta 0 asteen ja sitten 180 asteen välillä Kuvaile yhdellä lauseella mitä kukin kolmesta kulmaliukuista tekee radalle.

Pikatietovisa

3 nopeita kysymyksiä. Valitse vastaus nähdäksesi oletko oikeassa.

  1. Mikä elementti kertoo kuinka kalteva kiertorata on?

    1. A Epäkeskisyys
    2. B Kaltevuus
    3. C Suuren akselin puoli
    4. D Keskimääräinen poikkeama
    Näytä vastaus

    B. Kaltevuus

  2. Radan kaltevuus on suurempi kuin 90 astetta:

    1. A Mahdotonta.
    2. B Retrogradinen: keho kiertää taaksepäin
    3. C Aina kiertävä
    4. D Aurinkokunnan ulkopuolella
    Näytä vastaus

    B. Retrogradinen: keho kiertää taaksepäin Halleyn komeetta (162 astetta) ja Neptunuksen kuu Triton (noin 157 astetta) ovat retrogradeja.

  3. Mitkä kaksi elementtiä kuvaavat kiertoradan kokoa ja muotoa?

    1. A Kaltevuus ja solmu
    2. B Suurakselin puoli ja eksentrisyys
    3. C Periapsis-argumentti ja keskimääräinen poikkeama
    4. D Solmu ja keskiarvo poikkeama
    Näytä vastaus

    B. Suurakselin puoli ja eksentrisyys

Maaliviiva

  • Pelattiin interaktiivisella
  • Lue oppitunti
  • Otin haasteen vastaan
  • Osallistui tietovisaan

Merkitse oppitunti valmiiksi, jotta voit tallentaa sen edistymisesi tällä laitteella.

Tässä oppitunnilla käytetyt sanat

Lähteet

Tämä oppitunti on lisensoitu CC BY-SA 4.0.

Työkalut ja oppitunnit käyttävät yksinkertaistettuja malleja vain oppimista varten, eikä niitä saa käyttää navigointiin, tehtävän suunnitteluun tai mihinkään operatiiviseen päätökseen. Sertifikaatit ovat ilmaisia eivätkä akkreditoituja. Lue koulutussisältöä koskeva vastuuvapauslauseke