Back to the topics list

orbita

Cele kształcenia

Pod koniec tej lekcji powinieneś być w stanie;

• Zdefiniuj orbitę.
• Opisz ruch obiektów na ich orbitach.
• Opisz wyniesienie na orbitę.
• Wyjaśnij rodzaje orbit.

Orbita odnosi się do zakrzywionej trajektorii, po której podąża obiekt. Na przykład trajektoria Ziemi wokół Słońca i trajektoria planety wokół gwiazdy. Naturalne lub stworzone przez człowieka satelity również poruszają się po orbicie. Zwykle orbita jest regularnie powtarzającą się trajektorią. Jednak orbita może również odnosić się do niepowtarzającej się trajektorii.

Na ruch obiektów poruszających się po orbicie wpływa siła grawitacji i można go przybliżyć za pomocą mechaniki Newtona.

Orbity można rozumieć na następujące typowe sposoby;

• Siła, taka jak grawitacja, ciągnie obiekt po zakrzywionej ścieżce, gdy obiekt próbuje lecieć w linii prostej.
• Gdy obiekt jest przyciągany do masywnego ciała, obiekt spada w kierunku ciała. Jeśli jednak obiekt ma wystarczającą prędkość styczną, będzie nadal podążał trajektorią i nie wpadnie do ciała. Obiekt jest określany jako orbitujący wokół ciała.

Obiekty w przestrzeni, które mają masę, przyciągają się do siebie dzięki grawitacji. Kiedy te obiekty zostaną zebrane razem, z wystarczającym pędem, krążą wokół siebie.

Obiekty o tej samej masie krążą wokół siebie bez niczego w środku. Małe obiekty w kosmosie krążą wokół większych obiektów. Na przykład w Układzie Słonecznym Księżyc krąży wokół Ziemi, a Ziemia krąży wokół Słońca. Jednak niektóre większe obiekty nie pozostają całkowicie nieruchome. Z powodu grawitacji Ziemia jest lekko odciągana od środka przez Księżyc. To powoduje pływy w naszych oceanach. Ziemia jest również lekko odciągana od środka przez Ziemię i inne planety.

Podczas tworzenia Układu Słonecznego pył, lód i gaz przemieszczały się w przestrzeni kosmicznej zarówno z pędem, jak i prędkością, otaczając Słońce w postaci chmury. Ponieważ Słońce jest większe od tych obiektów, zostały one przyciągnięte grawitacyjnie w kierunku Słońca, tworząc wokół niego pierścień.

Z biegiem czasu cząstki te zaczęły się zlepiać i rosły, aż utworzyły planety, asteroidy i księżyce. To jest powód, dla którego planety krążą wokół Słońca i krążą w tym samym kierunku co cząstki i mniej więcej w tej samej płaszczyźnie.

Kiedy rakiety wystrzeliwują satelity, umieszczają je na orbicie w kosmosie. Satelita jest utrzymywany na orbicie dzięki sile grawitacji. Podobnie księżyc jest utrzymywany na orbicie ziemi przez grawitację.

Zauważ, że w kosmosie nie ma powietrza. Dlatego nie ma tarcia powietrza, które utrudniałoby ruch obiektu w przestrzeni. Grawitacja sprawia, że satelity krążą wokół Ziemi bez żadnego dalszego oporu. Wysyłanie satelitów na orbitę ziemską umożliwia zastosowanie technologii w różnych dziedzinach, takich jak telekomunikacja, prognoza pogody, nawigacja czy obserwacje astronomiczne.

Wystrzel na orbitę

Wystrzeliwanie satelitów na orbitę odbywa się za pomocą rakiet. Wybór rakiety nośnej zależy przede wszystkim od masy satelity i odległości od Ziemi, jaką satelita musi pokonać. Orbita na dużej wysokości lub ciężki ładunek wymaga większej mocy, aby pokonać grawitację ziemi.

Rodzaje orbit

Po wystrzeleniu satelity lub statku kosmicznego umieszcza się go na jednej z następujących orbit;

• Orbita geostacjonarna. Powyższe zdjęcie jest ilustracją orbity geostacjonarnej. Satelity na tej orbicie okrążają Ziemię z zachodu na wschód, nad równikiem i zgodnie z ruchem obrotowym Ziemi. Poruszają się z taką samą prędkością jak Ziemia, a pełny obrót trwa 23 godziny, 56 minut i 4 sekundy. To sprawia, że satelity na tej orbicie wydają się nieruchome w ustalonej pozycji. Aby idealnie dopasować się do ruchu obrotowego Ziemi, prędkość satelitów na tej orbicie wynosi około 3 km na sekundę, a wysokość 35 786 km.

• Niska orbita ziemska. Powyższe zdjęcie jest ilustracją niskiej orbity okołoziemskiej. Ta orbita jest stosunkowo blisko orbity Ziemi. Znajduje się na wysokości poniżej 1000 kilometrów i może znajdować się nawet 160 kilometrów nad powierzchnią ziemi. Satelity na tej orbicie nie muszą podążać określoną ścieżką wokół Ziemi. Na tej orbicie jest więcej niż jedna dostępna trasa. To sprawia, że jest to najczęściej używana orbita. Jest to orbita używana przez międzynarodową stację kosmiczną. Ze względu na bliskość Ziemi jest używany do zdjęć satelitarnych i tworzy obrazy o wysokiej rozdzielczości.

• Średnia orbita ziemska. Powyższy obraz jest ilustracją średniej orbity okołoziemskiej. Składa się z szerokiego zakresu orbit. Satelity na tej orbicie nie muszą podążać określonymi ścieżkami. Jest najczęściej używany przez satelity nawigacyjne.

• Orbita polarna. Powyższy obraz jest ilustracją orbity polarnej. Satelity na tej orbicie przemieszczają się z północy na południe nad biegunami Ziemi. Satelity na tej orbicie niekoniecznie przelatują obok biegunów, ponieważ mogą odchylać się w zakresie od 20 do 30 stopni. Orbity polarne znajdują się na niskich wysokościach, od 200 do 1000 kilometrów nad ziemią. Orbita synchroniczna ze słońcem to rodzaj orbity polarnej, która przebiega nad regionami polarnymi i jest synchroniczna ze słońcem. Oznacza to, że satelity na tej orbicie są zsynchronizowane, aby znajdować się w tej samej pozycji względem słońca.

• Orbita transferowa. Powyższy obraz przedstawia orbitę transferową. Orbity te służą do przemieszczania się z jednej orbity na drugą. Gdy satelity znajdują się na tej orbicie, łatwo jest przenieść je na inną orbitę. Pozwala to satelitom osiągnąć orbitę na dużych wysokościach bez konieczności posiadania rakiety nośnej, która przeniesie ją na całą drogę.

Streszczenie

Nauczyliśmy się tego;

• Orbita odnosi się do zakrzywionej trajektorii, po której podąża obiekt.
• Na ruch obiektów po orbicie wpływa siła grawitacji.
• Obiekty o tej samej masie krążą wokół siebie, a w środku nie ma nic poza małymi obiektami w przestrzeni, które krążą wokół większych obiektów.
• Używamy rakiet do wystrzeliwania satelitów na orbity kosmiczne.