Lärandemål
I slutet av den här lektionen bör du kunna;
- Definiera omloppsbana.
- Beskriv objektens rörelse i deras banor.
- Beskriv uppskjutning i omloppsbana.
- Förklara typer av banor.
En omloppsbana hänvisar till en krökt bana som ett objekt följer. Till exempel banan som följs av jorden runt solen, och banan som följs av en planet runt en stjärna. Naturliga eller konstgjorda satelliter följer också en bana. Normalt är en bana en regelbundet upprepad bana. Emellertid kan omloppsbana också hänvisa till icke-repeterande bana.
Rörelsen hos föremål som följer en bana påverkas av tyngdkraften och kan approximeras med hjälp av newtonsk mekanik.
Banor kan förstås på följande vanliga sätt;
- En kraft, som gravitationen, drar ett föremål genom en krökt bana när föremålet försöker flyga i en rak linje.
- När ett föremål dras mot en massiv kropp, faller föremålet mot kroppen. Men om föremålet har tillräckligt med tangentiell hastighet, kommer det att fortsätta följa banan och inte falla in i kroppen. Objektet kallas för att kretsa runt kroppen.
Objekt i rymden som har massa attraheras av varandra på grund av gravitationen. När dessa objekt förs samman, med tillräckligt med fart, kretsar de om varandra.
Objekt som har samma massa kretsar runt varandra med ingenting i centrum. Små föremål i rymden kretsar runt större föremål. Till exempel, i solsystemet kretsar månen runt jorden och jorden kretsar runt solen. Vissa större föremål ligger dock inte helt stilla. På grund av gravitationen dras jorden något från sin mitt av månen. Detta orsakar tidvatten i våra hav. Jorden dras också något från sitt centrum av jorden såväl som andra planeter.
Under skapandet av solsystemet färdades damm, is och gas i rymden med både fart och hastighet, och omgav solen som ett moln. Eftersom solen är större än dessa föremål, attraherades de av gravitationen mot solen och bildade en ring runt den.
Med tiden började dessa partiklar att klumpa ihop sig och växte sig större tills de bildade planeter, asteroider och månar. Detta är anledningen till att planeter har banor runt solen, och de kretsar i samma riktning som partiklarna, och i ungefär samma plan.
När raketer skjuter upp satelliter placerar de dem i omloppsbanan i rymden. Satelliten hålls i omloppsbanan av tyngdkraften. På samma sätt hålls månen i jordens omloppsbana av gravitationen.
Observera att det inte finns någon luft i rymden. Därför finns det ingen luftfriktion som hindrar ett föremåls rörelse i rymden. Tyngdkraften får satelliter att kretsa runt jorden utan ytterligare motstånd. Att skicka satelliter till jordens omloppsbana gör det möjligt för oss att tillämpa teknik inom olika områden som telekommunikation, väderprognos, navigering och astronomiobservationer.
Starta i omloppsbana
Uppskjutningen av satelliter i omloppsbana görs med raketer. Valet av bärraket beror i första hand på satellitens massa och avståndet från jorden som satelliten behöver färdas. En omloppsbana på hög höjd eller en tung nyttolast kräver mer kraft för att övervinna jordens gravitation.
Typer av banor
När en satellit eller rymdfarkost väl har skjutits upp placeras den i en av följande banor;
- Geostationär bana. Bilden ovan är en illustration av en geostationär bana. Satelliter i denna omloppsbana kretsar runt jorden från väst till öst, ovanför ekvatorn och följer jordens rotation. De färdas i samma takt som jorden, och det tar 23 timmar, 56 minuter och 4 sekunder att fullborda en rotation. Detta gör att satelliterna i denna omloppsbana verkar stationära i en fast position. För att perfekt matcha jordens rotation är satelliternas hastighet i denna omloppsbana cirka 3 kilometer per sekund och en höjd av 35 786 kilometer.
- Låg jordbana. Bilden ovan är en illustration av en låg jordbana. Denna omloppsbana är relativt nära jordens omloppsbana. Den ligger på en höjd under 1000 kilometer, och kan placeras så lågt som 160 kilometer över jordens yta. Satelliter i denna omloppsbana behöver inte följa en specifik väg runt jorden. Det finns mer än en tillgänglig rutt i denna omloppsbana. Detta gör den till den mest använda omloppsbanan. Detta är den omloppsbana som används för den internationella rymdstationen. På grund av dess närhet till jorden används den för satellitbilder och ger bilder med hög upplösning.
- Medium jordbana. Bilden ovan är en illustration av en medelstor jordbana. Denna består av ett brett utbud av banor. Satelliter i denna omloppsbana behöver inte ta specifika vägar. Det används oftast av navigationssatelliter.
- Polarbana. Bilden ovan är en illustration av en polär bana. Satelliter i denna omloppsbana färdas från norr till söder över jordens poler. Satelliter i denna omloppsbana passerar inte nödvändigtvis förbi polerna, eftersom de kan avvika inom 20 till 30 grader. Polarbanor finns på låga höjder, 200 till 1000 kilometer över jorden. Solsynkron bana är en typ av polär bana som löper över polarområdena och är synkrona med solen. Det betyder att satelliter i denna omloppsbana är synkroniserade för att vara i samma position i förhållande till solen.
- Överföringsbana. Bilden ovan är en illustration av en överföringsbana. Dessa banor används för att ta sig från en omloppsbana till en annan. När satelliter befinner sig i denna bana är det lätt att flytta dem till en annan bana. Detta gör att satelliter kan nå en bana på hög höjd utan att behöva en bärraket för att bära den hela vägen.
Sammanfattning
Vi har lärt oss att;
- En omloppsbana hänvisar till en krökt bana som ett objekt följer.
- Rörelsen hos föremål som följer en bana påverkas av tyngdkraften.
- Objekt som har samma massa kretsar runt varandra med ingenting i centrum men små föremål i rymden kretsar runt större föremål.
- Vi använder raketer för att skjuta upp satelliter i rymden.
