천문학

원형 궤도

원형 궤도


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우선 저는 취미로 궤도를 공부하고 있습니다. 바로 세계 건설입니다. 불행히도, 내 수학 능력은 터무니없이 낮은 임계값에 접근합니다. 즉, 가장 간단한 설명을 읽는 데 매달리고, 결과적으로 상당히 기본적인 질문을 많이 하게 됩니다.

간단한 요점부터 시작하겠습니다. 케플러의 법칙에 따르면 행성의 궤도는 항상 타원이어야 합니다. 나는 또한 지구의 궤도가 더 타원형에서 덜 타원형으로 변하고 덜 타원형 단계가 거의 원형이라는 것을 압니다.

그래서… 지구에 원형 궤도가 있었다면 어떻게 될까요? 어떤 행성(또는 달)도 완벽하게 원형 경로로 다른 천체를 도는 것이 불가능한 이유는 무엇입니까?


당신은 답을 얻었고 그것은 완벽하게 유효하지만 여기에 다른 관점(덜 엄격함)에서 뭔가가 있습니다.

원은 실제로 타원의 특별한 경우입니다. 타원을 가져 와서 초점을 더 가깝게 이동하여 변경하십시오. 이 두 점이 일치할 때 얻는 것은 원입니다. 그것은 기술적으로 여전히 타원입니다. 우연히 같은 장소에 두 초점이 있는 것이 전부입니다.

네, 여러분은 실제로 행성 궤도를 가질 수 있습니다. 또는 모든 궤도는 원형입니다. 그것을 금지하는 것은 없습니다. 이것이 자연스러운 과정을 통해 발생할 가능성은 거의 없습니다.

다른 곳에서 알 수 있듯이 현실 세계에서 모든 궤도와 궤적은 섭동으로 인해 약간 불완전합니다. 타원형, 원형, 포물선형 또는 쌍곡선형이든 항상 외부 요인에 의해 약간 섭동됩니다. 많은 경우에 섭동은 너무 작아서 무시할 수 있습니다.

행성이 태양을 공전하고 궤도가 타원형이면 태양은 두 초점 중 하나에 있게 됩니다. 다른 점은 특별한 의미가 없습니다. 그 궤도를 원형으로 만들 수 있다면, 물론 태양은 원의 중심에 있을 것입니다.

케플러의 법칙은 원형 궤도에 대해 유효합니다.

  1. 모든 행성의 궤도는 두 초점 중 하나에 태양이 있는 타원입니다.

여전히 사실입니다. 원은 초점이 일치하는 타원입니다.

  1. 행성과 태양을 연결하는 선은 동일한 시간 간격 동안 동일한 영역을 쓸어냅니다.

여전히 사실입니다. 원형 궤도에서 행성은 일정한 속도로 움직이므로 휩쓸린 면적은 시간당 일정하게 유지됩니다.

  1. 행성의 공전주기의 제곱은 궤도의 반장경의 세제곱에 정비례합니다.

여전히 사실입니다. 반장축은 원의 반지름이 됩니다.


케플러의 법칙은 이제 더 많은 역사적 관심을 갖는다는 것을 이해해야 합니다. 그들은 더 이상 과학의 최첨단에 있지 않습니다. 케플러 시대에는 모든 궤도가 (엄격한 의미에서) 타원형이어야 한다고 말하는 것이 합리적으로 보였지만, 이제 우리는 궤도(궤도 또는 닫힌 궤적 포함)가 원형, 타원형, 포물선 또는 쌍곡선이 될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 몇 가지 요인에.

우리는 또한 섭동이 실제로 이러한 모든 궤적을 이상적인 모양에서 약간 빗나가게 한다는 것을 알고 있습니다(그러나 일반적으로 매우 작은 효과임).

우리는 또한 상대성이론이 모든 "타원" 궤도를 더 복잡하게 만든다는 것을 알고 있습니다. 그것들은 여전히 ​​타원에 가깝지만 전체 타원은 계속해서 중심 별을 매우 천천히 돌고 있습니다.

이 모든 것들은 케플러 시대에는 알려지지 않았으므로 케플러의 법칙을 있는 그대로 받아들이십시오.


어떤 행성(또는 달)도 완벽하게 원형 경로로 다른 천체를 도는 것이 불가능한 이유는 무엇입니까?

그것을 보는 한 가지 방법은 확률과 통계의 관점에서 보는 것입니다. 위치와 속도를 일부 연속 확률 분포에서 추출한 무작위 변수로 생각하십시오. 어떤 위치 벡터가 주어지면 속도 벡터는 원형 궤도를 생성하기 위해 매우 구체적인 값을 가져야 합니다. 잘 작동하는 연속 확률 분포에서 특정 값을 추출할 확률은 동일하게 0입니다.

그것을 보는 더 나은 방법: 완벽한 타원형 궤도조차도 가능하지 않습니다. 케플러의 법칙은 뉴턴 역학을 따르고 두 개의 점질량으로 구성된 우주를 가정한 결과 근사치입니다. 뉴턴 역학은 실제 우주에서만 거의 유효하고 물체는 울퉁불퉁하며 대략적으로 점질량으로만 취급할 수 있으며 우주에는 두 개 이상의 물체가 있습니다.

우연한 기회에 의해 물체가 어떤 시점(측정 오차 이내)에서 완벽한 원형 궤도를 갖는 것처럼 보인다고 가정합니다. 우주의 비뉴턴적 성질, 물체의 비구형 질량 분포, 물체의 다양성은 잠시 후 물체가 더 이상 완전한 원형 궤도를 갖지 않는 것처럼 보일 것임을 의미합니다.


원은 이심률이 0인 타원입니다. 그리고 실제로 조석 진화는 궤도 이심률을 무시해도 될 정도로 0에 가까운 값으로 몰아갈 수 있습니다. 카론 궤도의 추정 이심률에 관하여를 참조하십시오.

관측을 통해 우리는 명왕성과 카론이 거의 원형 궤도에서 서로 움직인다는 것을 이미 알고 있습니다. 2015년 7월에 New Horizons가 이 시스템을 지나갈 때 우리는 그들의 궤도를 더 정확하게 알 수 있을 것으로 기대합니다.


타원 패밀리에는 완벽한 원이 포함됩니다. 타원은 팽창된 원입니다. 고무 시트에 원을 그리고 늘리면 아주 쉽게 타원이 됩니다. 늘어난 고무 시트에 타원을 그리고 이완하여 원을 얻는지 확인하십시오. 훨씬 더 어렵습니다. 이제 태양 주위를 도는 지구의 궤도를 살펴보겠습니다. 지구는 기울어진 축을 중심으로 회전하는 완벽한 구가 아니며 무게 중심은 태양에 대한 궤도의 위치(계절)에 따라 다릅니다. 극지방의 만년설, 조석 분포, 구름이 모두 분리됩니다. 달과 다른 행성들도 위치에 따라 달라지는 몇 가지 효과가 있습니다. 달과 태양은 비슷한 특징이 있습니다. 당신은 아마 더 많은 이름을 지정할 수 있습니다.
따라서 대부분의 행성 궤도에서 결론은 완벽한 원형 궤도를 생성하기 위해 항상 정확하게 정렬되어야 하는 변수가 너무 많고 결과적으로 타원형 궤도가 생성된다는 것입니다.


궤도

마찰이 없는 광대한 우주 환경에서 중력은 두 개의 거대한 물체가 서로 궤도를 도도록 만들 수 있습니다.

두 물체 사이의 상대 속도가 너무 낮으면 충돌합니다. 속도가 너무 높으면 서로 멀어집니다. 이러한 극단 사이에는 거의 변화 없이 반복될 수 있는 안정적인 궤도 범위가 존재합니다.

그러나 시간이 지남에 따라 궤도가 저하됩니다. 달의 궤도는 운동 에너지가 조석 마찰로 바뀌기 때문에 매년 38mm 멀어집니다.


각운동량 및 토크

질량의 입자 미디엄 그리고 속도 V 선형 운동량을 갖는다 = 미디엄V. 입자는 또한 각운동량을 가질 수 있습니다 공간의 주어진 지점에 대해. 만약 아르 자형 점에서 입자까지의 벡터는 다음과 같습니다.

각운동량은 항상 벡터로 정의된 평면에 수직인 벡터입니다. 아르 자형 (또는 V). 예를 들어 입자(또는 행성)가 원형 궤도에 있는 경우 원의 중심에 대한 각운동량은 궤도 평면에 수직이며 벡터 외적 오른손 법칙에 의해 주어진 방향입니다. , 그림 10과 같이. 또한, 원형 궤도의 경우, 아르 자형 에 수직이다 (또는 V), 크기 단순히

각운동량의 중요성은 시간에 대한 미분에서 발생합니다. 어디 로 대체되었습니다 미디엄V 그리고 상수 미디엄 제외되었습니다. 미분 미적분의 곱 규칙을 사용하여, />

방정식(46)의 우변에 있는 첫 번째 항에서, 아르 자형/dt 단순히 속도 V, 떠나다 V × V. 어떤 벡터와 자기 자신의 외적은 항상 0이므로 해당 항은 탈락하고

여기, V/dt 가속도는 입자의. 따라서 식 (47)에 곱하면 미디엄, 왼쪽이 됩니다. /dt, 방정식 (45)에서와 같이 우변은 다음과 같이 쓰여질 수 있습니다. 아르 자형 × 미디엄. 뉴턴의 제2법칙에 따르면, 미디엄 와 동등하다 에프, 입자에 작용하는 알짜 힘, 결과는

식 (48)은 입자의 각운동량의 모든 변화가 다음과 같은 방향으로 작용하지 않는 힘에 의해 생성되어야 함을 의미합니다. 아르 자형. 특히 중요한 응용 분야 중 하나는 태양계입니다. 각 행성은 태양에서 행성까지 벡터를 따라 작용하는 힘인 태양에 대한 중력 인력에 의해 궤도에 고정됩니다. 따라서 중력은 태양에 대한 모든 행성의 각운동량을 변경할 수 없습니다. 따라서 각 행성은 태양에 대해 일정한 각운동량을 갖습니다. 이 결론은 행성의 실제 궤도가 원이 아니라 타원임에도 불구하고 정확합니다.

수량 아르 자형 × 에프 토크 τ라고합니다. 토크는 일종의 비틀림 힘, 즉 볼트를 조이거나 본체를 회전시키는 데 필요한 종류로 생각할 수 있습니다. 이 정의를 사용하여 방정식(48)을 다시 작성할 수 있습니다.

식(49)은 입자에 작용하는 토크가 없으면 각운동량이 일정하거나 보존된다는 것을 의미합니다. 그러나 어떤 에이전트가 힘을 가한다고 가정합니다. 에프 다음과 같은 토크를 발생시키는 입자에 아르 자형 × 에프. 뉴턴의 제3법칙에 따르면 입자는 힘을 가해야 합니다.에프 에이전트에게. 따라서 다음과 같은 토크가 있습니다.아르 자형 × 에프 에이전트에 작용합니다. 입자의 토크는 각운동량이 다음과 같은 속도로 변경되도록 합니다. /dt = 아르 자형 × 에프. 그러나 각운동량 에이전트의 비율이 변경됩니다. /dt = −아르 자형 × 에프. 따라서, /dt + /dt = 0, 즉 입자와 에이전트의 총 각운동량은 일정하거나 보존됩니다. 이 원리는 모든 종류의 힘에 의해 작용하는 모든 종류의 물체 사이의 모든 상호 작용을 포함하도록 일반화될 수 있습니다. 총 각운동량은 항상 보존됩니다. 각운동량 보존 법칙은 모든 물리학에서 가장 중요한 원리 중 하나입니다.


연구원들은 74개의 작은 외계 행성의 원형 궤도를 식별합니다.

Kepler-444 시스템은 우리 은하가 20억 년 젊었을 때 형성되었습니다. 이 예술가의 개념에서 볼 수 있듯이 행성은 부모 별의 디스크를 통과할 때 발생하는 디밍에서 감지되었습니다. 크레딧: NASA

위에서 보면 태양 주위를 도는 우리 태양계의 행성 궤도는 과녁 주위의 고리와 비슷합니다. 지구를 포함한 각 행성은 거의 원형 경로를 유지하며 항상 태양으로부터 동일한 거리를 유지합니다.

수십 년 동안 천문학자들은 태양계의 원형 궤도가 우리 우주에서 보기 드문 것이 아닐까 하는 생각을 해왔습니다. 이제 새로운 분석에 따르면 그러한 궤도 규칙성은 최소한 지구만큼 작은 행성을 가진 시스템에서는 표준이 됩니다.

에 발표된 논문에서 천체물리학 저널, MIT와 덴마크 오르후스 대학의 연구원들은 수백 광년 떨어진 곳에 위치한 74개의 외계행성이 우리 태양계의 행성들처럼 원형 패턴으로 각각의 별을 공전한다고 보고했습니다.

28개의 별을 도는 이 74개의 외계행성은 대략 지구 크기이며, 원형 궤적은 더 무거운 외계행성과 극명한 대조를 이룹니다. 그 중 일부는 별에 극도로 가까워지기 전에 매우 편심하고 긴 궤도를 돌며 멀리 돌진합니다. .

MIT 물리학과의 방문 대학원생인 Vincent Van Eylen은 "20년 전만 해도 우리는 태양계에 대해서만 알고 있었고 모든 것이 원형이었고 모든 사람이 모든 곳에서 원형 궤도를 기대했습니다."라고 말했습니다. "그런 다음 우리는 거대한 외계행성을 찾기 시작했고 갑자기 모든 범위의 이심률을 발견했습니다. 그래서 이것이 더 작은 행성에도 적용되는지에 대한 열린 질문이 있었습니다. 우리는 작은 행성의 경우 원형이 아마도 표준이라는 것을 발견했습니다."

궁극적으로 Van Eylen은 다른 곳에서 생명을 찾는 데 좋은 소식이라고 말합니다. 다른 요구 사항 중에서 행성이 거주할 수 있으려면 지구 크기와 비슷해야 하며, 가스가 아닌 암석으로 만들어질 만큼 충분히 작고 조밀해야 합니다. 작은 행성도 원형 궤도를 유지한다면 일년 내내 안정적인 기후를 유지하기 때문에 생명체가 살기에 훨씬 더 호의적일 것입니다. (대조적으로, 더 편심한 궤도를 가진 행성은 별 가까이에서 궤도를 도다가 멀어지면서 극적인 기후 변화를 경험할 수 있습니다.)

Van Eylen은 "만약 생명체가 거주할 수 있는 행성에 편심 궤도가 일반적이라면, 그 행성이 기후 특성의 범위가 매우 넓기 때문에 생명체에게 상당한 걱정거리가 될 것"이라고 말했습니다. "하지만 우리가 찾은 것은 순환 사례가 상당히 흔하기 때문에 너무 걱정할 필요가 없다는 것입니다."

과거에 연구자들은 별의 움직임을 측정하는 기술인 방사 속도를 사용하여 거대한 "가스 거인" 외계 행성의 궤도 이심률을 계산했습니다. 행성이 별을 공전할 때 중력은 별을 잡아당겨 행성의 궤도를 반영하는 패턴으로 움직이게 합니다. 그러나 이 기술은 더 큰 행성이 ​​별에 영향을 미칠 만큼 충분한 중력을 발휘하기 때문에 가장 성공적입니다.

연구자들은 일반적으로 행성이 그 별 앞에서 순간적으로 교차하거나 "통과"할 때를 의미하는 별빛의 딥을 찾아 별이 방출하는 빛을 연구하는 통과 감지 방법을 사용하여 더 작은 행성을 찾습니다. 그 빛을 줄이는 것. 일반적으로 이 방법은 궤도가 아닌 행성의 존재를 조명할 뿐입니다. 그러나 오르후스 대학의 Van Eylen과 그의 동료 Simon Albrecht는 항성 통과 데이터에서 궤도 정보를 수집하는 방법을 고안했습니다.

그들은 먼저 행성의 별의 질량과 반지름을 안다면 행성이 그 별을 도는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있다고 추론했습니다. 별의 질량과 반지름은 중력을 결정하며, 이는 다시 행성이 별 주위를 이동하는 속도에 영향을 미칩니다.

원형 궤도에서 행성의 궤도 속도를 계산하여 행성이 항성 앞에서 횡단하는 데 걸리는 시간인 통과 시간을 추정할 수 있습니다. 계산된 통과가 실제 통과와 일치한다면 연구원들은 행성의 궤도가 원형이어야 한다고 추론했습니다. 통과 길이가 더 길거나 짧으면 궤도가 더 길어지거나 편심되어야 합니다.

실제 통과 데이터를 얻기 위해 팀은 거주 가능한 행성을 찾기 위해 하늘의 한 조각을 조사하는 우주 관측소인 NASA의 케플러 망원경이 지난 4년 동안 수집한 데이터를 살펴보았습니다. 망원경은 145,000개가 넘는 별의 밝기를 모니터링했으며 그 중 일부만 세부적으로 특성화되었습니다.

팀은 별의 질량과 반지름을 반영하는 항성 맥동을 측정하는 기술인 asteroseismology를 사용하여 이전에 질량과 반지름이 측정된 28개의 별에 집중하기로 결정했습니다.

이 28개의 별에는 다행성계가 있으며, 모두 74개의 외계행성입니다. 연구원들은 각 외계행성에 대한 케플러 데이터를 획득하여 통과의 발생뿐만 아니라 지속 시간도 조사했습니다. 호스트 별의 질량과 반지름을 감안할 때 팀은 궤도가 원형인 경우 각 행성의 통과 시간을 계산한 다음 추정된 통과 시간을 케플러 데이터의 실제 통과 시간과 비교했습니다.

전반에 걸쳐 Van Eylen과 Albrecht는 계산된 실제 통과 시간이 일치한다는 것을 발견했으며, 이는 74개의 모든 외계 행성이 편심이 아닌 원형 궤도를 유지하고 있음을 시사합니다.

Van Eylen은 "대부분이 매우 밀접하게 일치한다는 것을 발견했습니다. 이는 원형에 매우 가깝다는 것을 의미합니다."라고 말했습니다. "우리는 매우 높은 편심률이 일반적이었다면 우리가 보지 못한 것을 보았을 것이라고 확신합니다."

Van Eylen은 이 작은 행성에 대한 궤도 결과가 결국 더 큰 행성이 ​​더 극단적인 궤도를 갖는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

Van Eylen은 "우리는 왜 일부 외계행성은 극도로 편심한 궤도를 가지고 있는 반면 태양계와 같은 다른 경우에는 행성이 대부분 원형으로 공전하는지 이해하고 싶습니다."라고 말했습니다. "이것은 우리가 작은 행성의 이심률을 안정적으로 측정한 첫 번째 사례 중 하나이며 거대한 행성과 다르지만 태양계와 유사하다는 사실이 흥미롭습니다."

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics의 천문학자인 David Kipping은 Van Eylen의 74개 외계행성 샘플은 하늘에 있는 수십만 개의 별을 고려할 때 상대적으로 작은 조각이라고 말합니다.

연구에 참여하지 않은 Kipping은 "더 작은 행성이 더 많은 원형 궤도를 갖는다는 증거는 현재 잠정적이라고 생각합니다."라고 말했습니다. "이 질문을 더 자세히 조사하고 이것이 실제로 보편적인 경향인지 또는 고려된 작은 표본의 특징인지 확인하도록 촉구합니다."

우리의 태양계와 관련하여 Kipping은 행성계의 더 큰 샘플을 사용하여 "다중성의 함수로 이심률을 조사하고 태양계의 8개 행성이 전형적인지 여부를 확인할 수 있습니다."라고 추측합니다.


원형 궤도는 정상입니까

객체는 서로에 대해 고정되어 있을 수 없으며(접선 속도 0) 동시에 서로 주위를 도는 궤도(접선 속도 0이 아님)에 있을 수 없습니다.

타원은 일반적인 경우이고 원은 특수한 타원입니다. 실제로 궤도는 정확한 원은 아니지만 대략적인 원이 될 수 있습니다.

좋은 근사치로만. 당신은 그것을 완벽한 원으로 휘두르지 않을 것입니다. 로프는 탄력적입니다. 그것이 요점이다. 근사값이 더 좋을 때도 있고 더 나쁠 때도 있습니다.

로프와 달리 중력에는 고정된 거리를 선호하는 것이 없습니다.

두 번째 몸체가 첫 번째 몸체에 비해 무시할 수 있는 질량을 갖는 2체 문제로 돌아가 보겠습니다. 이 시스템이 어떻게든 기적적으로 우주의 나머지 부분과 분리되어 있다고 상상해 봅시다. 이제 첫 번째 물체 주위의 두 번째 물체의 궤적이 몇 가지 초기 조건, 즉 두 번째 물체의 초기 위치와 속도에 따라 달라질 것이라고 상상할 수 있습니다. 항상 쉬고 있는 첫 번째 몸을 생각해 봅시다. 이제 등속 원운동의 기구학을 고려하면, 각 궤도(첫 번째 물체의 중심으로부터의 거리)에 대해 원운동을 허용하는 두 번째 물체의 속도의 단일 값만 존재합니다. 그리고 초기 움직임의 방향에 대해 정확히 접선 방향, 즉 반경 방향과 정확히 직각이어야 합니다(첫 번째 몸체의 중심을 향해). 그 외의 초기 속도는 원형 운동으로 이어지지 않습니다(시스템의 총 에너지에 따라 타원, 포물선 및 쌍곡선이 가능함).

보시다시피, 우리는 몇 가지 근사치를 만들고 비현실적인 고립 시스템을 고려했으며 정확한 원에서 첫 번째 천체를 도는 두 번째 천체의 확률이 매우 낮습니다. 이제 모든 물체와 먼지가 서로 상호 작용하는 실제 항성계에서 행성이 형성되고 있을 때 이것이 얼마나 가능성이 있는지 자문해 볼 수 있습니다.


(F) = 구심력 [N] 벡터
(a) = 구심 가속도 [m/s²] 벡터
(v) = 접선 속도 [m/s] 벡터
(r) = 원형 경로의 반경 [m] 벡터
(m) = 질량 [kg]

용어 구심 중심을 가리킨다는 뜻이다. 모든 원운동에서 힘과 가속도는 항상 원의 중심을 가리킵니다. 이것은 종종 중심에서 멀어지는 것을 의미하는 원심과 혼동됩니다.

접하는 한 지점만 만지는 것을 의미합니다. 속도는 구심력에 수직이므로 원에 들어가거나 나오지 않습니다.

예, 공은 원의 중심을 향해 가속하고 있습니다.

중력장 없이 중력과 유사한 가속도를 생성하는 것이 가능합니다. 구심 가속도를 생성하기 위해 방을 회전시켜 수행됩니다.

예: 인공 중력으로 회전하는 우주선을 설계하고 있습니다. 당신의 계획에서 배는 직경 50.0m의 바퀴 모양입니다. 지구 표면에서 느껴지는 중력과 동일한 구심 가속도를 생성하려면 바깥쪽 가장자리가 얼마나 빨리 움직여야 합니까? 솔루션 $d = 2r quad quad r = 25,mathrm$ $a = frac>$ $제곱 = v$ $sqrt <(9.8)(25)>= v$ $15.7 ,mathrm< frac> =v$
예: 원의 둘레와 선박의 접선 속도를 사용하여 한 회전에 걸리는 시간을 계산합니다. 힌트 $C = 2 pi r$ $v=frac$ $v=frac<2 pi r>$ 솔루션

50미터 우주선 디자인이 만들어졌습니다. 중력이 9.8m/s²인 착시 현상을 일으키긴 했지만 서 있을 때 이상한 느낌이 든다는 불만이 나온다.

예: 사람의 머리에서 원의 둘레와 1회전 시간을 사용하여 키가 2미터인 사람의 머리 꼭대기에서 속도를 계산합니다. 전략

회전하는 우주선에 탄 사람은 발이 바깥쪽 가장자리에 있고 머리가 중심을 향하게 됩니다. 이것은 헤드가 더 짧은 반경과 더 느린 속도를 가질 것임을 의미합니다.

$d = 2r quad d = 50 , mathrm$ $r = 25-2 = 23, mathrm$

우리는 또한 한 회전에 대한 총 시간이 중심에서 어떤 거리에서도 동일해야 한다는 것을 알고 있습니다. 이전 예에서 한 회전에 대한 시간을 계산했습니다.

우리는 이미 한 회전에 10초가 걸린다고 계산했습니다.

$d = 2r quad d = 50 , mathrm$ $r = 25-2 = 23, mathrm$
$v=frac quad C = 2 pi r$ $v=frac<2 pi r>$ $v=frac<2 pi (23)><(10)>$ $v=14.45, mathrm< frac>$
예: 키가 2미터인 사람이 머리를 감을 때 어떤 가속도를 느낄까요? 발에서 느껴지는 가속도와 비교하십시오. 솔루션 $a = frac>$ $a = frac<14.45^<2>><23>$ $a = 9.07,mathrm< frac>$
$frac<9.07> <9.8>= 0.92$

사람의 머리는 중력의 92%만 발에서 느낍니다.


질문: 사람의 머리와 발 사이의 가속도 차이를 줄이기 위해 우주선 설계에 어떤 변경을 가할 수 있습니까? 대답

함선의 반경을 늘릴 수는 있지만 비용이 증가합니다.

우주선은 지구 중력의 절반인 더 낮은 가속도를 생성할 수 있습니다.


원형 궤도 - 천문학

질량체에 필요한 힘 미디엄, 원거리에서 원운동을 유지하다 아르 자형, 속도로 원의 중심에서 V, 는 구심력 에프, 어디

힘의 방향은 운동원의 중심을 향하고 있으며, 그 크기와 방향은 뉴턴의 운동 제2법칙을 고려하여 도출할 수 있다.

천문학에서 많은 별, 행성 및 물질 원반은 원형 궤도를 따라 움직이며 원형 운동을 유지하려면 구심력과 동일한 힘이 필요합니다. 이 힘은 일반적으로 중력입니다. 중력과 구심력의 균형을 맞추면 초대질량 블랙홀 주변의 강착 원반이나 은하의 회전 곡선에서 주어진 반경 내의 질량 추정치를 얻을 수 있습니다.

회전목마나 모퉁이를 돌고 있는 차에 앉을 때 우리는 원심 분리기 우리를 원운동의 중심에서 멀어지게 하는 힘 같은 규모 하지만 반대말 구심력으로 기호. 이 “pseudo-force”는 구심력의 실제와 혼동되어서는 안 되며, Newton의 제3 운동 법칙인 “모든 작용에는 동등하지만 반대되는 반작용이 있기 때문에 발생합니다.” 원심력은 원운동하는 물체에 대해 구심력이 멈추면 물체가 느끼는 원심력이 즉시 사라지고 물체가 운동선에 접선 방향으로 이동하기 때문에 유사력입니다. 그것은 몸이 비관성 참조 프레임에 있기 때문에 발생합니다.

Swinburne University에서 온라인 천문학 공부
표시된 경우를 제외하고 모든 자료는 © Swinburner University of Technology입니다.


각 조각에 필요한 모든 에너지를 합산하면 중력 결합 에너지 신체의 경우: 이것은 두 가지 양에 따라 달라집니다. 질량 (M) 그리고 반지름 (R) 몸.

위의 공식은 "비례성"이며, 결합 에너지가 물체의 질량 및 반경에 따라 어떻게 확장되는지 알려줍니다. 우리가 필요로하는 상수는 물체에 물질이 어떻게 분포되어 있는지에 대한 세부 사항에 달려 있습니다. 예를 들어 밀도가 균일한 구의 상수는 3/5입니다.

지구의 경우 중력 결합 에너지는 약 2x10 32줄 또는 태양의 총 에너지 출력의 약 12일입니다!


나는 읽고 있었고 지구는 원형 운동으로 태양을 공전하는 유일한 행성인 반면 모든 행성은 타원으로 태양을 공전한다는 내용의 기사를 발견했습니다.


사실인가요?
또한 우리는 이것을 알아내기 위해 어떤 기술을 사용했습니까?

지구를 포함한 모든 행성은 타원 궤도를 돌고 있습니다. 해왕성과 금성은 실제로 지구보다 원에 더 가깝게 공전합니다.

기술에 관해서는, 망원경.

지구를 포함한 어떤 궤도도 완벽하게 원형이 아닙니다. 지구의 궤도는 사실 타원입니다. 지구와 태양 사이의 거리는 일년 내내 약 5,000,000km의 차이가 있습니다.

"완벽한 원형 궤도"라는 개념 자체에는 결함이 있습니다. 안정된 궤도. 안정성 의미 자기 교정: 안정계를 교란시키면 자연스럽게 같은 안정상태로 돌아간다. 원형 궤도는 안정적이지 않습니다. 어떤 섭동, 심지어 지나가는 혜성조차도 궤도를 돌이킬 수 없이 타원으로 섭동시킬 것입니다.

음, SpaceTiger, 이해하기 쉽게 하려고 했습니다. 원으로 시작하면 어떤 섭동은 아무리 작더라도 타원(또는 다른 원뿔형 단면)을 남깁니다.

나는 지구의 궤도가 다른 모든 행성의 궤도와 상당히 다르다는 것을 읽었습니다. 이 진술은 얼마나 사실입니까?

나는 지구의 궤도가 다른 모든 행성의 궤도와 상당히 다르다는 것을 읽었습니다. 이 진술은 얼마나 사실입니까?

전혀 사실이 아닙니다. 지구의 궤도는 약간 타원형이며, 주의를 기울이지 않으면 타원이라고 말할 수 없을 정도로 원형에 가깝습니다. 그리고 그것은 다른 (전통적인) 행성의 궤도도 거의 설명합니다. 일부는 좀 더 타원형이고 다른 일부는 조금 덜하지만 깊은 패턴은 없습니다. 다양한 행성에 작은 변화하는 이심률을 무작위로 분포하는 우연한 초기 조건의 모든 특징을 지니고 있습니다. 오, 목성과 토성은 특정한 "조석 고정"을 가지고 있고 지구와 달은 다른 것을 보여주지만, 그것은 다시 미미하고 역사적으로 우발적이며 "깊은" 것이 아닙니다.


원형 궤도 - 천문학

이것은 베타 3.4a 버전입니다. 원형 궤도 2012년 7월 Future Connections를 위한 섀도잉 경험 중 오하이오주 이스트 클리블랜드에 있는 Shaw High School의 3학년인 TeJaun RiChard, Kent State University의 3학년인 Ian Breyfogle, NASA Glenn의 Tom Benson이 작성한 프로그램입니다. 베타 테스트에 초대합니다. 프로그램에서 오류를 발견하거나 개선을 제안하고 싶다면 [email protected]로 이메일을 보내주십시오.

IT 보안 문제로 인해 현재 많은 사용자가 NASA Glenn 교육용 애플릿을 실행하는 데 문제를 겪고 있습니다. 이 문제를 해결할 수 있도록 조정할 수 있는 보안 설정이 있습니다.

이 소프트웨어를 사용하면 다른 궤도 매개변수의 값을 변경하여 위성이 행성을 공전하는 방법을 조사할 수 있습니다. 원형 궤도를 유지하는 데 필요한 속도는 궤도를 도는 고도와 궤도를 도는 행성의 중력에 따라 다릅니다. 이 시뮬레이터를 사용하여 이러한 효과를 연구할 수 있습니다.

CircularOrbit에는 패키지에 대한 다양한 수준의 경험, 궤도 역학 지식 및 컴퓨터 기술이 필요한 두 가지 버전이 있습니다. 이 웹 페이지에는 프로그램의 온라인 학생 버전이 포함되어 있습니다. 여기에는 프로그램에서 사용할 수 있는 다양한 옵션을 설명하는 온라인 사용자 매뉴얼과 로켓의 수학 및 과학을 설명하는 로켓 초심자 안내서의 페이지에 대한 하이퍼링크가 포함되어 있습니다. 숙련된 사용자는 이러한 지침을 포함하지 않고 컴퓨터에서 더 빨리 로드되는 프로그램 버전을 선택할 수 있습니다. 이 노란색 버튼을 클릭하여 이러한 버전의 프로그램을 컴퓨터에 다운로드할 수 있습니다.

프로그램은 Corbit.zip으로 제공됩니다. 이 파일을 하드 드라이브에 저장하고 Corbit.zip에서 필요한 파일을 "추출"해야 합니다. "Corbit.html"을 클릭하여 브라우저를 실행하고 프로그램을 로드하십시오. 다운로드한 버전을 사용하면 오프라인에서 프로그램을 실행할 수 있으며 인터넷에 연결할 필요가 없습니다.

이 페이지 상단에 회색 상자만 표시되면 브라우저에서 Java가 활성화되어 있는지 확인하십시오. Java가 활성화되어 있고 Windows XP 운영 체제를 사용 중인 경우 최신 버전의 Java가 필요할 수 있습니다. http://www.java.com/en/index.jsp 링크로 이동하여 "지금 다운로드" 버튼을 시도한 다음 Sun에서 다운로드 상자가 나타나면 "예"를 선택합니다.

    정보는 다음을 사용하여 제공됩니다. 라벨. 레이블에는 색상 상자에 표시되는 설명 단어가 있습니다. 일부 레이블은 설계 및 출시의 다음 단계에 대한 지침을 제공하고 일부 레이블은 계산 상태를 나타냅니다.

  1. 그만큼 푸른 "계산" 버튼을 누르면 프로그램이 현재 입력 값을 기반으로 궤도 속도, 고도 및 주기를 계산합니다.
  2. 하얀 버튼은 선택할 수 있는 가능한 입력 선택입니다. 선택 버튼을 클릭하면 버튼이 회전합니다 노랑 입력 슬라이더와 텍스트 상자를 활성화합니다.
  1. 하얀 검은색 숫자가 있는 상자는 입력 상자이며 숫자 값을 변경할 수 있습니다. 입력 상자의 값을 변경하려면 커서를 상자로 이동하고 마우스를 클릭하여 상자를 선택한 다음 이전 숫자 위로 백스페이스를 누르고 새 숫자를 입력합니다.
  2. 검정 컬러 숫자가 있는 상자는 출력 상자이고 값은 프로그램에서 계산됩니다.

프로그램 화면은 크게 두 부분으로 나뉩니다.

  1. 왼쪽 화면의 컨트롤 버튼, 레이블, 궤도 매개 변수를 변경하는 데 사용하는 입력 상자입니다. 입력 변수의 세부 사항은 다음과 같습니다.
  2. 권리 화면의 그래픽 창에서 행성을 도는 위성을 볼 수 있습니다. 자세한 내용은 그래픽에 나와 있습니다.

커서를 창으로 이동하여 보기 창 내에서 그래픽을 이동하고 마우스 왼쪽 버튼을 누른 채 새 위치로 끕니다. 같은 방법으로 "확대" 위젯을 이동하여 그래픽의 크기를 변경할 수 있습니다. 사진을 잃어버렸거나 기본 설정으로 돌아가려면 보기 창 하단의 "찾기" 버튼을 클릭하세요.

행성을 도는 데 필요한 속도는 행성 위의 고도와 행성이 생성하는 중력 가속도에 따라 달라집니다. 이 관계를 설명하는 공식은 1600년대 초 Johannes Kepler에 의해 개발되었습니다.

어디 V 는 원형 궤도의 속도이고, g0 는 지구의 표면 중력 상수(32.2ft/sec^2), 는 평균 지구 반경(3963마일)이고, h 궤도의 높이(마일)입니다. 로켓이 달이나 화성에서 발사된 경우 로켓은 행성 반경과 중력 상수가 다르기 때문에 다른 궤도 속도가 필요합니다. 지구를 도는 100마일 높이의 궤도에서 궤도 속도는 17,478mph입니다. 원형 궤도의 속도와 반지름을 알면 궤도를 완료하는 데 필요한 시간도 계산할 수 있습니다. 이 시간을 궤도주기.

T^2 = (4 * pi^2 * (Re + h)^3) / (g0 * Re^2)

이 방정식을 보면 행성 위의 높이가 증가함에 따라 궤도를 유지하는 데 필요한 속도가 감소한다는 것을 알 수 있습니다. 낮은 궤도를 비행하는 우주선은 높은 궤도를 비행하는 우주선보다 더 빨리 이동해야 합니다.

입력 변수는 화면 왼쪽에 있습니다. 선택 버튼을 사용하여 행성을 선택할 수 있습니다. 메뉴를 클릭하고 드래그하여 태양계의 행성이나 지구의 달을 선택하십시오. 해당 중력 상수와 행성 반경이 선택 버튼 아래에 표시됩니다. Calculations and input can be entered in either English (Imperial) or Metric units by using the "Units" choice button. The period of the orbit can be expressed in "Minutes", "Hours", or "Days" by using the choice button located next to the "Compute" button. You then select the desired input variable: altitude, velocity, or time by using the choice button. Set the value for the desired input by using the input box and then push the "Compute" button which sends the information to the computer, performs the calculations and displays the results. You can also set the value of altitude, velocity, or time by using the sliders located next to the input boxes. When using the sliders, you do not have to press the "Compute" button. You can change the maximum altitude on the sliders by using the input box at the bottom of the panel. Changing the maximum altitude automatically changes the minimum velocity and maximum time.

We will continue to improve and update CircularOrbit based on your input. The history of changes is included here:

  1. 의 위에 22 Nov 13, version 3.4a was released. This version of the program allows the user to specify their own planet for orbiting. You can change the values of the planet radius and gravitational constant using either sliders or text boxes.
  2. 의 위에 6 Aug 12, version 3.3 was released. This version of the program includes photos of the planets of the solar system. It also corrects some small problems in the operation of the input boxes. Versions 3.0- 3.2 were development versions and were not released to the public.
  3. 의 위에 27 Jul 12, version 2.7 was released. This version of the program includes slider input for the altitude, velocity and time. Versions 2.0- 2.6 were development versions and were not released to the public
  4. 의 위에 20 Jul 12, version 1.8 was released. This version of the program includes the graphics output and includes all the planets of the solar system and the Earth's Moon. Input for this version was limited to input boxes. Versions 1.1- 1.7 were development versions and were not released to the public
  5. 의 위에 10 Nov 05, version 1.0 of Orbit Calculator was released. This version did not include graphics on only solved for the orbital velocity around the Earth, Moon, and Mars.

Notice that orbital flight is a combination of altitude and horizontal velocity. The recent Space Ship 1 flight acquired the necessary altitude to "go into space", but lacked the horizontal velocity needed to "go into orbit".


비디오 보기: 시키는대로 또는 무심코 잡아왔던 그립! 스윙궤도u0026방향성에 얼마나 큰 영향을 미치는지 모르시죠? 기본원리를 알아야 싱글 됩니다. 박주욱 골프 어드바이져 (할 수있다 2022).


코멘트:

  1. Nab

    Thanks to the author of the blog for the information provided.

  2. Seorus

    이 경우 어떻게해야합니까?

  3. Kekora

    도축 링크 !!!!!!!!!!! 감사해요!!!!!

  4. Zacharias

    나는 그것에 대해 이미 어디선가 읽은 것 같아요

  5. Jaime

    자신있게 google.com에서 귀하의 질문에 대한 답변을 찾는 것이 좋습니다.



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