Мета навчання
До кінця цього уроку ви повинні вміти;
- Дайте визначення орбіти.
- Опишіть рух об'єктів по орбітах.
- Опишіть запуск на орбіту.
- Поясніть типи орбіт.
Орбіта означає викривлену траєкторію, якою рухається об’єкт. Наприклад, траєкторія руху Землі навколо Сонця та траєкторія руху планети навколо зірки. Природні або створені людиною супутники також рухаються по орбіті. Зазвичай орбіта - це регулярно повторювана траєкторія. Однак орбіта також може стосуватися траєкторії, що не повторюється.
На рух об’єктів по орбіті впливає сила тяжіння, і його можна наближено визначити за допомогою механіки Ньютона.
Орбіти можна зрозуміти такими поширеними способами;
- Сила, подібна до сили тяжіння, тягне об’єкт по вигнутій траєкторії, коли об’єкт намагається летіти по прямій.
- Коли об’єкт тягнеться до масивного тіла, об’єкт падає до тіла. Однак якщо об'єкт має достатню тангенціальну швидкість, він продовжить слідувати траєкторії, а не впаде в тіло. Об’єкт називається таким, що обертається навколо тіла.
Об’єкти в космосі, які мають масу, притягуються один до одного завдяки гравітації. Коли ці об’єкти зближуються з достатнім імпульсом, вони обертаються навколо один одного.
Об’єкти, які мають однакову масу, обертаються навколо один одного, не маючи нічого в центрі. Малі об’єкти в космосі обертаються навколо більших об’єктів. Наприклад, у Сонячній системі Місяць обертається навколо Землі, а Земля – навколо Сонця. Однак деякі великі об'єкти не залишаються повністю нерухомими. Через силу тяжіння Земля трохи відтягується від свого центру Місяцем. Це викликає припливи в наших океанах. Земля також трохи відтягнута від свого центру Землею, а також іншими планетами.
Під час створення Сонячної системи пил, лід і газ рухалися в космосі з імпульсом і швидкістю, оточуючи Сонце у вигляді хмари. Оскільки Сонце більше за ці об’єкти, вони були притягнуті силою тяжіння до Сонця, утворюючи навколо нього кільце.
З часом ці частинки почали злипатися разом і збільшувалися, поки не утворили планети, астероїди та супутники. Це причина, чому планети мають орбіти навколо Сонця, і вони обертаються в тому ж напрямку, що й частинки, і приблизно в одній площині.
Коли ракети запускають супутники, вони виводять їх на орбіту в космосі. Супутник утримується на орбіті силою тяжіння. Подібним чином Місяць утримується на орбіті Землі силою тяжіння.
Зверніть увагу, що в космосі немає повітря. Тому немає тертя повітря, яке б перешкоджало переміщенню об’єкта в просторі. Гравітація змушує супутники обертатися навколо Землі без подальшого опору. Надсилання супутників на орбіту Землі дає нам змогу застосовувати технології в різних сферах, як-от телекомунікації, прогноз погоди, навігація та астрономічні спостереження.
Запуск на орбіту
Виведення супутників на орбіту здійснюється за допомогою ракет. Вибір ракети-носія залежить насамперед від маси супутника та відстані від землі, яку супутник повинен подолати. Орбіта на великій висоті або важкий корисний вантаж потребують більшої потужності для подолання гравітації землі.
Типи орбіт
Після запуску супутника або космічного корабля він виводиться на одну з наступних орбіт;
- Геостаціонарна орбіта. Зображення вище є ілюстрацією геостаціонарної орбіти. Супутники на цій орбіті обертаються навколо Землі із заходу на схід, над екватором, слідуючи обертанню Землі. Вони рухаються з тією ж швидкістю, що й Земля, і для повного обертання потрібно 23 години 56 хвилин і 4 секунди. Через це супутники на цій орбіті здаються нерухомими у фіксованому положенні. Щоб ідеально відповідати обертанню Землі, швидкість супутників на цій орбіті становить приблизно 3 кілометри на секунду, а висота – 35 786 кілометрів.
- Низька навколоземна орбіта. Зображення вище є ілюстрацією низької навколоземної орбіти. Ця орбіта відносно близька до орбіти Землі. Він розташований на висоті нижче 1000 кілометрів, і може бути розташований навіть нижче 160 кілометрів над поверхнею землі. Супутникам на цій орбіті не обов’язково слідувати певним шляхом навколо Землі. На цій орбіті є більше одного доступного маршруту. Це робить його найбільш часто використовуваною орбітою. Це орбіта, яка використовується для міжнародної космічної станції. Завдяки своїй близькій близькості до землі він використовується для супутникових знімків і створює зображення високої роздільної здатності.
- Середня навколоземна орбіта. На зображенні вище показано середню навколоземну орбіту. Він складається з широкого діапазону орбіт. Супутникам на цій орбіті не потрібно використовувати певні маршрути. Найчастіше використовується навігаційними супутниками.
- Полярна орбіта. Зображення вище є ілюстрацією полярної орбіти. Супутники на цій орбіті рухаються з півночі на південь над полюсами Землі. Супутники на цій орбіті не обов’язково проходять повз полюси, оскільки вони можуть відхилятися на 20–30 градусів. Полярні орбіти знаходяться на низьких висотах, від 200 до 1000 кілометрів над землею. Сонце-синхронна орбіта — це тип полярної орбіти, яка проходить над полярними регіонами та є синхронною з Сонцем. Це означає, що супутники на цій орбіті синхронізовані, щоб перебувати в одному положенні відносно Сонця.
- Перехідна орбіта. На зображенні вище показано перехідну орбіту. Ці орбіти використовуються для переходу з однієї орбіти на іншу. Коли супутники знаходяться на цій орбіті, їх легко перевести на іншу орбіту. Це дозволяє супутникам виходити на орбіту великої висоти, не потребуючи ракети-носія, щоб перенести його весь шлях.
Резюме
Ми цього навчилися;
- Орбіта означає викривлену траєкторію, якою рухається об’єкт.
- На рух об’єктів по орбіті впливає сила тяжіння.
- Об’єкти, що мають однакову масу, обертаються один проти одного, причому нічого не знаходиться в центрі, але маленькі об’єкти в космосі обертаються навколо більших об’єктів.
- Ми використовуємо ракети для запуску супутників на космічні орбіти.
