Beberapa bahasa di laman ini mungkin diterjemahkan oleh mesin dan mungkin mengandungi ralat. Bantu memperbaiki ia Baca bahasa Inggeris asal
Unsur
  1. Belajar
  2. Navigator
Navigator · Modul 3

Unsur

Enam nombor mengikat setiap orbit di ruang: saiznya, bentuknya, kemiringannya, orientasinya dan di mana badan itu berada.

14 min

NASA/JPL/Space Science Institute

Pelajaran ini telah dirakam oleh seorang anggota pasukan Local Solar System Foundation dan boleh diperbaiki oleh seorang penilai yang berkelayakan. Adakah anda berkelayakan dalam subjek ini? Cadangkan penyuntingan

Orbit Kotak Pasir

Buka halaman penuh

Apa itu orbit? Lempar bola ke sisi dan ia melengkung ke bawah ke tanah. Lemparkannya lebih cepat dan ia akan mendarat jauh. Lemparkannya cukup pantas dan bumi akan melengkung di bawahnya secepat ia jatuh, jadi ia tidak pernah mendarat: ia terus jatuh mengelilingi planet dan selalu terlepas. Itu adalah orbit. Tiada apa yang menahan satelit; ia jatuh sepanjang masa.

Apa yang berlaku:

Kelajuan sekarang
Tinggi sekarang
Satu pusingan mengambil
Tinggi terendah
Tinggi tertinggi

Cuba ini

Tergelincir ke belakang Orbit Escape

·

bagi

Astronom menggambarkan orbit dengan lima nombor yang dipanggil unsur- unsur orbit. Ubah mereka di sini; ketinggian dan kelajuan di atas mengikut.

Terpantas (periapsis)
Paling perlahan (apoapsis)
Periksa undang-undang Kepler ke- 3: T² / a³
Bagaimana untuk menggunakannya
Kelajuan
Satu kawalan ini memutuskan apa yang berlaku. Terlalu perlahan dan ia jatuh ke belakang. Cukup pantas dan ia berputar dalam bulatan. Lebih cepat dan ia bergoyang keluar menjadi elips. Lebih pantas daripada kelajuan lari dan ia meninggalkan selamanya. Bar berwarna di bawah pelarik menunjukkan di mana masing-masing bermula pada ketinggian dipilih.
Tinggi
Di mana ia bermula. lebih tinggi, graviti adalah lemah, jadi kelajuan yang perlahan cukup untuk kekal dalam orbit.
Kelajuan masa
Orbit sebenar mengambil masa jam, hari atau tahun, jadi masa berjalan lebih cepat di sini. Masa ×1,000 bermakna setiap saat pada skrin adalah 1,000 saat (kira-kira 17 minit) dalam ruang. Putaran planet dipercepatkan dengan jumlah yang sama. Nombor yang dipaparkan sentiasa yang sebenar.
Trek tanah
Jejak emas di atas tanah adalah laluan tepat di bawah satelit. Bumi berputar di bawah orbit, jadi setiap pusingan melepasi tempat yang berbeza.
Panah Emas
Cara ia bergerak dan berapa cepat: semakin panjang anak panah, semakin pantas.
Melihat sekeliling
Seret untuk memutar paparan, tatal atau petik untuk zum. Grid pudar adalah bidang ekuator Bumi (atau, sekeliling Matahari, bidang orbit Bumi).
Jadual data (alternatif teks)
Jarak dan kelajuan pada dua belas langkah masa yang sama di sekeliling orbit
Langkah masaJarak dari Matahari sekarangKelajuan sekarang

Enam nombor. Itu sahaja yang diperlukan untuk menerangkan orbit mana-mana dalam sistem suria, dari Bulan ke komet. Belajar untuk membacanya dan anda boleh menetapkan di mana mana-mana dunia akan menjadi, tahun depan.

Bumi di belakang permukaan kelabu Bulan.
Bumi di belakang Bulan, difoto oleh NASA's Orion spacecraft on Artemis I. Credit: NASA

Enam nombor menggambarkan orbit mana-mana dalam sistem suria.

Lihat

Untuk menerangkan ke mana satelit atau planet pergi, anda perlu menjawab beberapa soalan:

  1. Berapa besar orbit?
  2. Bentuk apa Adakah ia: bulat atau melengkung?
  3. Berapa lengkung betul ke?
  4. Ke mana arah lengkungan?
  5. Ke mana bahagian yang diperpanjangkan menunjuk?
  6. Dimana Di orbit mana mayat itu sekarang?

Setiap jawapan adalah satu nombor. Bersama-sama enam nombor ini dipanggil UnsurDan mereka mengemukakan sebarang orbit.

Di dalam kotak pasir, orbit Molniya dimuatkan. Satelit komunikasi Rusia menggunakan ini panjang, orbit miring jadi mereka tergantung selama berjam-jam tinggi di atas utara jauh, di mana satelit geostationary sukar untuk dilihat. Tanda Paparan Sisi untuk melihat lengkung, dan mainkan dengan peleret.

Faham

UnsurSimbolApa yang ia tetapkan
Paksi utamaPilih satu barisSaiz
EkscentricitieBentuk
Kelengkungan_BuangKelengkungan bidang orbit terhadap bidang rujukan
Longitud nod naikΩArah di mana orbit melepasi bidang rujukan pergi “atas”
Argumen periapsisωDi mana titik terdekat terletak, diukur dalam bidang orbit dari nod naik
Anomali purata pada epokM₀unit-formatDi mana badan berada pada masa tertentu (epok)

bagi planet, bidang rujukan biasanya adalah ekliptik, bidang orbit Bumi, dan arah rujukan adalah ekuinoks bulan Mac. Untuk satelit Bumi, bidang rujukan adalah khatulistiwa Bumi.

Beberapa nilai bermakna:

  • i = 0°: orbit terletak dalam bidang rujukan. Satelit geostationary mempunyai i = 0 dan e = 0 di sekeliling khatulistiwa Bumi.
  • i = 90°: orbit polar, melepasi kedua-dua kutub.
  • i > 90°: retrograde, bergerak ke belakang.
  • Orbit Molniya menggunakan i = 63.4° untuk tujuan: pada lengkungan itu, pembengkakan Bumi tidak membuat periapsis mengalir di sekeliling orbit.

Master

Tiga sudut adalah satu set putaran yang tersusun. Titik dalam bidang orbit (x’ ke arah periapsis, y’ 90° ke depan) dibawa ke dalam bingkai rujukan oleh R_z(−Ω) · R_x(−i) · R_z(−ω). Ini adalah tepat transformasi dalam JPL “Posisi Kira-kira Planet”, yang mana laman web orrery digunakan:

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

dan ungkapan serupa untuk y dan z.

Jadual planet sering memberi variasi: longitud perihelion ϖ = Ω + ω (berguna bila i kecil dan Ω tidak ditakrifkan dengan baik), dan longitud purata L = ϖ + M. Jadual JPL memasukkan a, e, i, L, ϖ, Ω dengan kadar perubahan mereka setiap abad, kerana planet lain perlahan-lahan mengganggu setiap orbit.

Kenapa 63.4°? Benjolan khatulistiwa Bumi (terma J₂) membuatkan argumen periapsis precess pada kadar yang sebanding dengan (5 cos² i − 1). Ia lenyap apabila cos² i = 1/5, iaitu i = 63.43° atau 116.57°: “penyelewengan kritikal”. Unsur yang tetap dalam masalah dua badan berpindah perlahan di dunia nyata; itulah sebabnya set unsur selalu datang dengan epoch, masa mereka sah.

Cubalah.

Muatkan orbit Molniya, tanda 'Paparan Sisi', kemudian ubah kemiringan dari 63.4 darjah ke 0 dan ke 180. Huraikan dalam satu ayat apa yang setiap tiga peleret sudut lakukan pada orbit.

Kuiz Cepat

3 soalan cepat. Pilih jawapan untuk lihat jika anda betul.

  1. Unsur mana yang memberitahu anda bagaimana miring orbit adalah?

    1. A Ekscentriciti
    2. B Kelengkungan
    3. C Paksi utama
    4. D Anomali purata
    Papar jawapan

    B. Kelengkungan

  2. Orbit dengan kemiringan lebih besar daripada 90 darjah adalah:

    1. A Tidak mungkin
    2. B Retrograde: badan bergerak ke belakang
    3. C Sentiasa bulat
    4. D Sistem Matahari
    Papar jawapan

    B. Retrograde: badan bergerak ke belakang Komet Halley (162 darjah) dan bulan Neptunus Triton (kira-kira 157 darjah) adalah retrograde.

  3. Dua unsur mana yang menggambarkan saiz dan bentuk orbit?

    1. A Keluasan dan nod
    2. B Paksi utama dan eksentrisiti
    3. C Argumen periapsis dan anomali purata
    4. D Nod dan anomali purata
    Papar jawapan

    B. Paksi utama dan eksentrisiti

Baris akhir

  • Dimainkan dengan interaktif
  • Baca pelajaran
  • Adakah cabaran
  • Menjawab soalan

Tandakan pengajaran selesai untuk menyimpannya ke kemajuan anda pada peranti ini.

Perkataan dalam pengajaran ini

Sumber

Pelajaran ini dilesenkan CC BY-SA 4.0.

Alat dan pengajaran hanya menggunakan model yang dipermudah untuk pembelajaran. Ia tidak boleh digunakan untuk navigasi, pelancaran misi atau sebarang keputusan operasi. Sijil adalah percuma dan tidak diakui. Baca pengecualian kandungan pendidikan