أهداف التعلم
بنهاية هذا الدرس ، يجب أن تكون قادرًا على:
- تحديد المدار.
- وصف حركة الأجسام في مداراتها.
- وصف الإطلاق إلى المدار.
- اشرح أنواع المدارات.
يشير المدار إلى مسار منحني يتبعه كائن ما. على سبيل المثال ، المسار الذي تتبعه الأرض حول الشمس ، والمسار الذي يتبعه كوكب حول نجم. وتتبع الأقمار الصناعية الطبيعية أو التي من صنع الإنسان أيضًا مدارًا. عادةً ما يكون المدار مسارًا متكررًا بشكل منتظم. ومع ذلك ، يمكن أن يشير المدار أيضًا إلى مسار غير متكرر.
تتأثر حركة الأجسام التي تتبع مدارًا بقوة الجاذبية ويمكن تقريبها باستخدام ميكانيكا نيوتن.
يمكن فهم المدارات بالطرق الشائعة التالية ؛
- تسحب القوة ، مثل الجاذبية ، كائنًا عبر مسار منحني حيث يحاول الجسم الطيران في خط مستقيم.
- عندما يتم سحب جسم ما نحو جسم ضخم ، يسقط الجسم باتجاه الجسم. ومع ذلك ، إذا كان الجسم لديه سرعة عرضية كافية ، فسيستمر في اتباع المسار ، ولن يسقط في الجسم. يشار إلى الكائن على أنه يدور حول الجسم.
الأجسام في الفضاء التي لها كتلة تنجذب إلى بعضها البعض بسبب الجاذبية. عندما يتم الجمع بين هذه الأجسام ، مع زخم كافٍ ، فإنها تدور حول بعضها البعض.
الأجسام التي لها نفس الكتلة تدور حول بعضها البعض ولا يوجد شيء في المركز. أجسام صغيرة في مدار فضائي تدور حول أجسام أكبر. على سبيل المثال ، في النظام الشمسي ، يدور القمر حول الأرض ، والأرض تدور حول الشمس. ومع ذلك ، فإن بعض الأجسام الكبيرة لا تبقى ثابتة تمامًا. بسبب الجاذبية ، يتم سحب الأرض قليلاً من مركزها بواسطة القمر. هذا يسبب المد والجزر في محيطاتنا. يتم سحب الأرض أيضًا قليلاً من مركزها بواسطة الأرض وكذلك الكواكب الأخرى.
أثناء إنشاء النظام الشمسي ، سافر الغبار والجليد والغاز في الفضاء بزخم وسرعة ، وأحاطوا بالشمس كسحابة. نظرًا لأن الشمس أكبر من هذه الأجسام ، فقد انجذبت بفعل الجاذبية نحو الشمس ، مكونة حلقة حولها.
بمرور الوقت ، بدأت هذه الجسيمات تتجمع معًا وتنمو بشكل أكبر حتى شكلت الكواكب والكويكبات والأقمار. هذا هو السبب في أن الكواكب تدور حول الشمس ، وتدور في نفس اتجاه الجسيمات ، وفي نفس المستوى تقريبًا.
عندما تطلق الصواريخ الأقمار الصناعية ، فإنها تضعها في المدار في الفضاء. يتم الحفاظ على القمر الصناعي في المدار بواسطة قوة الجاذبية. وبالمثل ، يتم الاحتفاظ بالقمر في مدار الأرض عن طريق الجاذبية.
لاحظ أنه لا يوجد هواء في الفضاء. لذلك ، لا يوجد احتكاك بالهواء يعيق حركة الجسم في الفضاء. تجعل الجاذبية الأقمار الصناعية تدور حول الأرض دون أي مقاومة أخرى. يتيح لنا إرسال الأقمار الصناعية إلى مدار الأرض تطبيق التكنولوجيا في مجالات مختلفة مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية وتوقعات الطقس والملاحة وعلم الفلك.
الإطلاق إلى المدار
يتم إطلاق الأقمار الصناعية إلى المدار باستخدام الصواريخ. يعتمد اختيار مركبة الإطلاق بشكل أساسي على كتلة القمر الصناعي ، والمسافة التي يحتاجها القمر الصناعي للسفر من الأرض. يتطلب المدار المرتفع أو الحمولة الثقيلة مزيدًا من القوة للتغلب على جاذبية الأرض.
أنواع المدارات
بمجرد إطلاق القمر الصناعي أو المركبة الفضائية ، يتم وضعه في أحد المدارات التالية ؛
- المدار الثابت بالنسبة للأرض. الصورة أعلاه هي توضيح لمدار ثابت بالنسبة للأرض. تدور الأقمار الصناعية في هذا المدار حول الأرض من الغرب إلى الشرق ، فوق خط الاستواء ، وتتبع دوران الأرض. يسافرون بنفس معدل دوران الأرض ، ويستغرق الأمر 23 ساعة و 56 دقيقة و 4 ثوانٍ لإكمال الدوران. هذا يجعل الأقمار الصناعية في هذا المدار تبدو ثابتة في وضع ثابت. من أجل مطابقة دوران الأرض تمامًا ، تبلغ سرعة الأقمار الصناعية في هذا المدار حوالي 3 كيلومترات في الثانية ، وارتفاعها 35786 كيلومترًا.
- المدار الأرضي المنخفض. الصورة أعلاه هي توضيح لمدار أرضي منخفض. هذا المدار قريب نسبيًا من مدار الأرض. تقع على ارتفاع أقل من 1000 كيلومتر ، ويمكن أن تقع على ارتفاع يصل إلى 160 كيلومترًا فوق سطح الأرض. لا يتعين على الأقمار الصناعية في هذا المدار أن تتبع مسارًا محددًا حول الأرض. يوجد أكثر من مسار واحد متاح في هذا المدار. هذا يجعله المدار الأكثر استخدامًا. هذا هو المدار المستخدم لمحطة الفضاء الدولية. نظرًا لقربه من الأرض ، يتم استخدامه لصور القمر الصناعي وينتج صورًا عالية الدقة.
- مدار أرضي متوسط. الصورة أعلاه هي توضيح لمدار أرضي متوسط. يتكون هذا من مجموعة واسعة من المدارات. الأقمار الصناعية في هذا المدار ليست مطلوبة لاتخاذ مسارات محددة. هو الأكثر استخداما من قبل الأقمار الصناعية للملاحة.
- المدار القطبي. الصورة أعلاه هي توضيح لمدار قطبي. تنتقل الأقمار الصناعية في هذا المدار من الشمال إلى الجنوب فوق قطبي الأرض. لا تمر الأقمار الصناعية في هذا المدار بالضرورة من القطبين ، حيث يمكن أن تنحرف في حدود 20 إلى 30 درجة. تم العثور على المدارات القطبية على ارتفاعات منخفضة ، 200 إلى 1000 كيلومتر فوق الأرض. المدار المتزامن مع الشمس هو نوع من المدار القطبي الذي يمر فوق المناطق القطبية ، ويكون متزامنًا مع الشمس. هذا يعني أن الأقمار الصناعية في هذا المدار متزامنة لتكون في نفس الموضع بالنسبة للشمس.
- مدار النقل: الصورة أعلاه هي توضيح لمدار متحرك. تستخدم هذه المدارات للانتقال من مدار إلى آخر. عندما تكون الأقمار الصناعية في هذا المدار ، فمن السهل نقلها إلى مدار آخر. يسمح هذا للأقمار الصناعية بالوصول إلى مدار عالي الارتفاع دون الحاجة إلى مركبة إطلاق لتحملها طوال الطريق.
ملخص
لقد تعلمنا ذلك ؛
- يشير المدار إلى مسار منحني يتبعه كائن ما.
- تتأثر حركة الأجسام التي تتبع مدارًا بقوة الجاذبية.
- الأجسام التي لها نفس الكتلة تدور حول بعضها البعض ولا يوجد شيء في المركز ولكن الأجسام الصغيرة في مدار فضائي تدور حول أجسام أكبر.
- نحن نستخدم الصواريخ لإطلاق الأقمار الصناعية في مدارات الفضاء.
