الفلك

كيف يتم قياس الفترة المدارية المختلفة؟

كيف يتم قياس الفترة المدارية المختلفة؟

كيف يتم قياس الفترات النجمية والفترات المجمعية للأجرام السماوية من الارض؟ التعريف المعتاد للفترة النجمية لجرم سماوي هو الوقت الذي يستغرقه لإكمال دورة واحدة حول الشمس ، بالنسبة لبعض النقاط الثابتة الأخرى خارج النظام الشمسي. أفترض ذلك بالنسبة إلى نقطة ثابتة هنا يعني الإطار المرجعي لتلك النقطة.

هل هناك طريقة لقياس هذه الفترة الفلكية مع البقاء في الإطار المرجعي للأرض؟ على سبيل المثال ، يمكن قياس يوم فلكي من خلال ملاحظة الوقت بين أول ظهور لنجم بعيد في ليلتين متتاليتين.

وبالمثل ، ما هي طرق قياس الفترات المجمعية؟


يمكن إيجاد السرعة المدارية باستخدام v = SQRT (G * M / R). قيمة R (نصف قطر المدار) هي نصف قطر الأرض & # 8217 s بالإضافة إلى الارتفاع فوق الأرض & # 8211 في هذه الحالة ، 6.59 × 106 م. ينتج عن الاستبدال والحل سرعة 7780 m / s.

هناك ثلاثة قوانين ، كبلر & # 8217 ، لحركة الكواكب: 1) كل كوكب ومدار # 8217s عبارة عن قطع ناقص مع الشمس في بؤرة 2) خط يربط بين الشمس وكوكب يكتسح مناطق متساوية في أوقات متساوية و 3) مربع كوكب & # 8217s الفترة المدارية يتناسب مع مكعب المحور شبه الرئيسي الخاص به & # 8230


كيف تتشكل الكواكب بحجم الأرض ، قصيرة المدى؟

بقلم: AAS Nova 10 أغسطس 2017 0

احصل على مقالات مثل هذه المرسلة إلى صندوق الوارد الخاص بك

غالبًا ما تتطلب نظرية المطابقة مع الملاحظة عمل تحري إبداعي. في دراسة جديدة ، استخدم العلماء اختبارًا ذكيًا للكشف عن أدلة حول ولادة كواكب سريعة بحجم الأرض.

انطباع الفنان عن COROT-7b ، كوكب قصير للغاية.
ESO / L. كالسادا

كواكب الساخنة السابقة؟

انطباع الفنان عن كوكب المشتري الساخن مع جو متبخّر.
ناسا / أميس / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

من بين الأنواع العديدة المختلفة للكواكب الخارجية التي لاحظناها ، هناك فئة غير عادية هي فئة كواكب ذات فترة قصيرة جدًا. تتسارع هذه الكواكب بحجم الأرض تقريبًا حول نجومها المضيفة بمعدلات لا تصدق ، بفترات تقل عن يوم واحد.

كيف تتشكل الكواكب في هذه الفئة الفردية؟ إحدى النظريات الشائعة هي أنها كانت في السابق كواكب المشتري الساخنة ، وخاصة عمالقة الغاز الضخمة التي تدور بالقرب من نجومها المضيفة. تسبب المدار القريب في تجريد الغلاف الجوي للكواكب ، تاركًا وراءه نوى كثيفة فقط.

في دراسة جديدة ، وجد فريق من علماء الفلك بقيادة جوشوا وين (جامعة برينستون) طريقة ذكية لاختبار هذه النظرية.

اختبار المعادن

نصف قطر الكوكب مقابل الفترة المدارية للعينات الإحصائية الثلاث للمؤلفين (العلامات الملونة) والعينة الأوسع من النجوم في مسح كبلر في كاليفورنيا.
وين وآخرون. 2017

النجوم التي تستضيف كواكب كواكب ساخنة لها غرابة مثيرة للاهتمام: فهي عادةً ما تحتوي على معادن أعلى بكثير من متوسط ​​النجم المضيف للكوكب. يُعتقد أن هذا يرجع إلى أن الكواكب تولد من نفس المواد مثل النجوم المضيفة لها ، وأن كواكب المشتري الحارة تتطلب وجود المزيد من المعادن لتكون قادرة على التكوين.

بغض النظر عن سبب هذا الاتجاه ، إذا كانت الكواكب ذات الفترة القصيرة جدًا هي في الواقع النوى الصلبة لكواكب المشترى الساخنة السابقة ، فيجب أن تحتوي فئتا الكواكب على مضيفين لهما نفس التوزيعات المعدنية. لذلك ، يجب أيضًا ترجيح مضيفات الكواكب ذات الفترات القصيرة جدًا إلى معادن أعلى من متوسط ​​النجوم المستضيفة للكوكب.

لاختبار ذلك ، قام المؤلفون بإجراء قياسات طيفية وجمع البيانات لعينة من المضيفات النجمية مقسمة إلى ثلاث فئات:

  1. 64 كوكبًا قصير المدى للغاية (الفترة المدارية أقصر من يوم واحد)
  2. 23 كوكبًا حارًا (أكبر من 4 أضعاف نصف قطر الأرض والفترة المدارية أقصر من 10 أيام)
  3. 243 كوكبًا ساخنًا صغيرًا (أصغر من 4 أضعاف نصف قطر الأرض والفترة المدارية بين 1 و 10 أيام)

ثم يقارنون توزيعات الفلزية لهذه المجموعات الثلاث.

العودة الى لوحة الرسم

التوزيعات المعدنية للعينات الإحصائية الثلاثة. تمتلك مضيفات المشتري الساخنة (البرتقالية) توزيعًا مختلفًا عن الآخرين ، حيث يتم ترجيحها أكثر نحو المعادن الأعلى.
وين وآخرون. 2017

يجد وين والمتعاونون ذلك المضيفين من الكواكب ذات الفترات القصيرة جدًا لا لها نفس التوزيع المعدني مثل مضيف المشتري الساخن ، فإن الفلزات في مضيفات المشتري الساخنة أعلى بكثير. ومع ذلك ، لا يمكن تمييز التوزيعات المعدنية لمضيفات الكواكب ذات الفترة القصيرة جدًا ومضيفات الكواكب الصغيرة الساخنة من الناحية الإحصائية.

تشير هذه النتائج بقوة إلى أن غالبية الكواكب ذات الفترات القصيرة جدًا ليست نوى كواكب المشتري الساخنة السابقة. تشمل الخيارات البديلة احتمال أن تكون نوى الكواكب الأصغر ، مثل نبتون الفرعية ، أو أنها امتداد قصير المدى لتوزيع الكواكب الصخرية الصغيرة القريبة التي تشكلت عن طريق التراكم الأساسي.

هذا التضييق في الخيارات لتشكيل الكواكب ذات الفترات القصيرة للغاية أمر مثير للاهتمام بالتأكيد. يمكننا أن نأمل في استكشاف المزيد من الاحتمالات في المستقبل بعد إطلاق الأقمار الصناعية لمسح الكواكب الخارجية العابرة (TESS) على الإنترنت العام المقبل ، ومن المتوقع أن تكتشف TESS العديد من الكواكب ذات الفترات القصيرة جدًا التي يصعب على كبلر اكتشافها.

الاقتباس

جوشوا إن وين وآخرون 2017 AJ 154 60. دوى: 10.3847 / 1538-3881 / aa7b7c


الفترة المدارية كدالة لكثافة الجسم المركزي [عدل | تحرير المصدر]

عندما يكون جسم صغير جدًا في مدار دائري بالكاد فوق سطح كرة بأي نصف قطر ومتوسط ​​الكثافة ρ (بالكيلو جرام / م 3) ، يتم تبسيط المعادلة أعلاه إلى (منذ ذلك الحين م = & # 160 = القالب: SfracTemplate: Piأ 3 ρ): [ بحاجة لمصدر ]

لذلك ، بالنسبة للأرض كجسم مركزي (أو أي جسم كروي آخر متماثل بنفس الكثافة ، حوالي 5،515 & # 160kg / m 3) & # 911 & # 93 نحصل على:

ولجسم مصنوع من الماء (ρ& # 160≈ & # 1601،000 & # 160 كجم / م 3) & # 912 & # 93

وبالتالي ، كبديل لاستخدام عدد صغير جدًا مثل جي، يمكن وصف قوة الجاذبية العالمية باستخدام بعض المواد المرجعية ، مثل الماء: الفترة المدارية لمدار فوق سطح جسم كروي من الماء هي 3 ساعات و 18 دقيقة. على العكس من ذلك ، يمكن استخدام هذا كنوع من وحدة زمنية "عالمية" إذا كان لدينا وحدة كتلة ووحدة طول ووحدة كثافة.


مرافق علم الفلك BYU الأخرى

بالإضافة إلى وقت التلسكوب لدينا من اتحاد ARC ، فإننا نشغل عددًا من منشآتنا الفلكية الخاصة

مرصد الجبل الغربي (الجبل الغربي)

هذا هو مرصدنا الجبلي على ارتفاع حوالي 6600 قدم فوق مستوى سطح البحر. يتكون هذا من ثلاثة تلسكوبات: 0.9 م و 0.5 م و 0.32 م. إنها 40 دقيقة بالسيارة التي تنتهي بـ 5 أميال بالسيارة على طريق ترابي. يمكن رؤية الجبل نفسه من الحرم الجامعي.

مرصد أورسون برات

تم تسمية مرصد أورسون برات باسم أحد الحواريين الأوائل لكنيسة يسوع المسيح لقديسي الأيام الأخيرة. إنه مرفق تلسكوب الحرم الجامعي لدينا ويحتوي على مجموعة متنوعة من التلسكوبات لأبحاث الطلاب وتوعية الجمهور. نقوم بتشغيل تلسكوب PlaneWave 24 & quot في قبة الحرم الجامعي الرئيسية ، بالإضافة إلى 16 & quot ، واثنان 12 & quot ، وواحد 8 & quot ، وتلسكوب 6 & quot على سطح المراقبة لدينا. التلسكوبات كلها آلية بالكامل. علاوة على ذلك ، لدينا أقسام كبيرة من التلسكوبات العامة.

قبة رويدين جي ديريك السماوية (القبة السماوية)

إنها عبارة عن 119 مقعدًا ، 39 & quot قبة قبة سماوية مع جدران معالجة صوتيًا للسماح باستخدامها كغرفة محاضرات. سنقوم قريبًا بالترقية إلى نظام تشغيل E & ampS Digistar7 مع أجهزة عرض بدقة 4K. تُستخدم القبة السماوية لتدريس الفصول ، والتوعية العامة ، ومشاريع أبحاث تعليم علم الفلك.


كيفية قياس سرعة الضوء بالفوانيس والعجلات والكواكب

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

يسافر الضوء بسرعة كبيرة. إنه سريع جدًا لدرجة أنه من الصعب تحديد قيمة لسرعة الضوء. لكن ليست سرعة الضوء فقط هي المهمة: تظهر هذه القيمة أيضًا في أماكن أخرى مثل مبدأ تكافؤ الطاقة إلى الكتلة ( ه = * mc 2 *). فيما يلي ثلاث طرق مختلفة تم استخدامها لحساب هذا الثابت.

عندما يظهر اسم Galileo & # x27s ، يفكر معظم الناس في مساهماته في علم الفلك الرصدي. ومع ذلك ، فقد قام بالكثير من الأشياء الأخرى بما في ذلك التحقيق في سرعة الضوء. خلال وقته ، اعتبر الكثير من الناس أن الضوء مجرد شيء لحظي لا يتمتع بسرعة & # x27t.

ها هي طريقة Galileo & # x27s لقياس سرعة الضوء. خذ فانوسين في الليل وافصل بينهما مسافة كبيرة ولكن ليس بعيدًا جدًا بحيث يمكنك & # x27t رؤيتهما. يحمل الفانوسان شخصان مختلفان ولديهما مصراع بحيث يمكنك تشغيلهما وإيقافهما بشكل أساسي.

بالطبع ، هذه ليست & # x27t طريقة مفيدة للغاية لقياس سرعة الضوء. لنفترض أنه يمكنني وضع فانوس على بُعد كيلومتر واحد من المراقب ولا يزال من الممكن رؤيته. الوقت الذي يستغرقه الضوء للسفر إلى هناك والعودة ضئيل مقارنة بوقت رد الفعل البشري في الطرف الآخر. أوه ، أضف إلى هذا مشكلة الحفاظ على دقة الوقت. قد تعمل هذه الطريقة لقياس سرعة الصوت ، ولكن ليس للضوء. في النهاية ، كانت قيمة Galileo & # x27s لسرعة الضوء & quot؛ أقل سرعة حقًا. & quot

من بين العديد من أقمار المشتري و # x27s ، هناك أربعة أقمار كبيرة يمكنك رؤيتها بالفعل باستخدام منظار لطيف. والأفضل من ذلك هو حقيقة أن هذه الأقمار لها مدارات منتظمة جدًا ويمكن التنبؤ بها. في الواقع ، يمكنك استخدام حركة أقمار المشتري لقياس سرعة الضوء.

هذا هو بالضبط ما فعله Ole Roemer في عام 1676. نظر بشكل خاص إلى القمر Io في محاولة لاستخدام مدار القمر & # x27s كنوع من الساعة الملاحية (لم تكن الساعات الدقيقة & # x27t سهلة الإنشاء). قاس رومر المدار من خلال النظر في الوقت الذي يستغرقه من خسوف كوكب المشتري إلى الكسوف التالي. وجد أن مدار آيو حول المشتري يستغرق وقتًا أقل عندما كانت الأرض أقرب إلى المشتري.

إذا نظرت إلى الفرق في المسافة بين الأرض عندما تكون أقرب إلى المشتري وعندما تكون أبعد ، فإن المسافة تساوي قطر مدار الأرض & # x27s. عندما تكون الأرض بعيدة ، يستغرق الضوء من Io وقتًا أطول للوصول إلى الأرض مما يؤدي إلى فترة مدارية ظاهرة أطول لـ Io. لذا ، فإن مجرد قياس التغير في الفترة الظاهرة والتغير في المسافة يعطي تقديرًا لسرعة الضوء. هذه هي بالضبط الطريقة التي قدّر بها رومر سرعة الضوء.

كوكب المشتري كثير أبعد من تلين بهما فوانيس ، بحيث يمكنك الحصول على فرق زمني ملحوظ. ومع ذلك ، يعتمد هذا على قيمة دقيقة لمدار الأرض وساعة لطيفة. كانت قيمة Roemer & # x27s لسرعة الضوء لا تزال منخفضة قليلاً عن القيمة المقبولة.

ما هيك عجلة مسننة؟ إنها عجلة بها مربعات صغيرة تخرج منها تشبه الأسنان. هنا & # x27s كيف يعمل. تقوم بإعداد العجلة بحيث تكون عمودية وتدور. بعد ذلك ، سلط ضوءًا عبر جانب واحد من العجلة ووجهه نحو مرآة بعيدة. ينعكس الضوء عن هذه المرآة ويعود إلى الجانب الآخر من العجلة حيث يمكنك النظر إلى الانعكاس.

تكمن الفكرة في ضبط سرعة عجلة الدوران حتى تتمكن من رؤية الضوء المنعكس على الإطلاق & # x27. ربما يكون من الأسهل معرفة ما إذا كنت قد استبدلت العجلة بشريط طويل من الأسنان.

تخيل الآن أن الأسنان تسمح بمرور نبضة قصيرة من الضوء قبل حجبها مرة أخرى. ينتقل هذا الضوء طوال الطريق إلى المرآة ويعود إلى الأسنان. ماذا لو تحركت الأسنان في ذلك الوقت لأسفل بما يكفي لإغلاق العين؟ ثم بعد ذلك عندما لا يحجب السن العين ، فإنه يحجب الضوء. لذلك من خلال معرفة سرعة الأسنان وحجم الأسنان ، يمكنك الحصول على قيمة لوقت الحجب. من خلال المسافة إلى المرآة والظهر ، يمكنك حساب سرعة الضوء.

هذا هو ما فعله Hippolyte Fizeau في عام 1848. كانت قيمته لسرعة الضوء عالية جدًا بنسبة 5 بالمائة فقط (مقارنة بالقيمة المقبولة حاليًا وهي 3.0 × 10 8 م / ث). ذهب ليون فوكو لاحقًا إلى صنع نسخة أفضل من هذا باستخدام مرآة دوارة ، لكنني أعتقد أن جهاز Fizeau & # x27s أسهل قليلاً في الفهم.

بالطبع لا تزال هناك طرق أخرى لقياس سرعة الضوء ، لكن هذه هي المفضلة الثلاث لدي.


كيف يتم قياس الفترة المدارية المختلفة؟ - الفلك

بحث كلايف روس

ذراع الملك وقياس الذراع.

محتويات

1. الذراع الملكي والذراع مقارنة بالبوصة الإنجليزية.

مقدمة في التصميم الغامض للذراع والذراع الملكية.

2. مثلث قائم الزاوية مكون من الذراع الملكية والذراع.

يتم وضع كل من الذراعين المصممين لتشكيل مثلث قائم الزاوية ويتم قياس الوتر.

3. مقارنة تشكيل المثلث مع كواكب الأرض والمريخ.

تم تعيين المثلث على المسارات المدارية الموضحة للأرض والمريخ.

4. الموقع المحسوب حيث سيتم محاذاة المريخ والأرض.

تحدد نسبة محاذاة كوكب المريخ والأرض موقع المحاذاة.

5. مقدمة إلى الزهرة والأرقام 28 و 62.

القياس من موقع الأرض الأول إلى محاذاة المريخ ، يتم رسم خط مماسي لمدار كوكب الزهرة.

6. فحص نهائي لمقياس الذراعين.

بنى القدماء ، في حدود قياس الذراعين ، الفترات المدارية للمريخ والأرض والقمر.

7. الخاتمة.

8. المراجع.

1 الذراع الملكي والذراع مقارنة بالبوصة الانجليزية.

يمتلك متحف لندن بإنجلترا عدة عينات من جهاز القياس المصري القديم ، المعروف لدى علماء المصريات وعلماء الآثار باسم & quot؛ الملكية & quot؛ الذراع. الفرق بين مقياس الذراع الملكي ونظيره الذراع هو عدد الأقسام لكل أداة.

وتتكون الذراع الملكية من ثمانية وعشرين قطعة يشار إليها بـ & quot؛ أصابع & quot ، بينما تحتوي الذراع على أربعة وعشرين قطعة. لا يزال سبب هذين المقياسين المتميزين لغزا ، لكن علماء المصريات يدركون أن اختلافهم في الطول هو أربعة أصابع ، ويمثلون & quot؛ بالم & quot؛ قياس من قبل القدماء. قسمة كلا الأسلوبين على أربعة ، ينتج عن ذلك الذراع الملكية المكونة من سبعة نخيل والذراع لها ستة.

انخفض الاستخدام اليومي للذراع الملكية ببطء إلى الذراع ، حتى استسلم أخيرًا للتقادم خلال عصر ما قبل المسيحية. ومن المفارقات أن هذا يتزامن مع قيام الرومان بإدخال نظام قياس الميل / الفناء / القدم / البوصة.

كلما توسعت الإمبراطورية الرومانية إلى مناطق مشهود لها ، تم بناء الطرق والهياكل باستخدام التدابير المكتسبة حديثًا. توجّه الجيش الروماني شمالًا نحو المناطق الأوروبية ودول البلطيق ، وعبر بحر الشمال في النهاية إلى بريطانيا ، ومعهم مقدمة لـ & quotfoot & quot.

بعد مغادرة الرومان لبريطانيا ، أصبح مقياس القدم / البوصة معيارًا في جميع أنحاء الأرض. ومع ذلك ، على مدار عدة قرون ، ظهر تناقض في المعايير ، ليس فقط داخل بريطانيا ، ولكن أيضًا بين جيرانهم الأوروبيين التجاريين. كانت التجارة العالمية في المقام الأول وكان لا بد من وضع & quot ؛ معيار ملزم & quot داخل البلد.

في عام 1758 ، أمر ملك إنجلترا لجنة للتحقيق وتلقين تدبير محدد بعنوان & quot؛ المعايير الإمبراطورية & quot. منذ ذلك الوقت وحتى الوقت الحاضر (246 عامًا) ، ظل مقياس القياس الإنجليزي ثابتًا.

على الرغم من أن التطور التاريخي للقدم الإنجليزية قد يشير إلى علاقة بالذراع ، لا يمكننا تجاهل الحقيقة البسيطة المتمثلة في أن الرومان قدموا القياس الأصلي ، وأن عينات القدم الرومانية القديمة تختلف عن القدم الإنجليزية الحالية. لذلك، لا توجد ارتباطات رياضية بين القدم الإنجليزية وأي أنظمة قياس قديمة أخرى (الثالث 1).

المثال التوضيحي 1.

الذراع الملكي والذراع مقارنة بالقياس الإنجليزي بالبوصة. يتكون الذراع الملكي (20.603 بوصة إنجليزية) من ثمانية وعشرين إصبعًا ومقسمة إلى سبعة & quot؛ نخيل & quot. الذراع (17.66 بوصة إنجليزية) تتكون من أربعة وعشرين إصبع مقسمة إلى ستة نخيل.

هناك إشارتان موثقتان مشهورتان للذراع الملكية من العصور القديمة ، أولهما كتابات المؤرخ اليوناني هيرودوت (م. 440 قبل الميلاد) ونصوص البردي المترجمة حديثًا من المصري & quot؛ كتاب الموتى & quot (حوالي 1450 قبل الميلاد). .

يصف كلا المصدرين الذراع الملكية التي تم إنتاجها أو تسليمها إلى المصريين القدماء من قبل إله أو إله زائر ، ولكن لا توجد معلومات توضح سبب تصميم الأدوات بهذه الطريقة ، ولا توجد أي & quot؛ عناصر طبيعية & quot يمكن ربطها أطوالهم. على الرغم من أنه قد تم اقتراح أن الذراع أو الذراع الملكية هي في الواقع جزء من مقياس أكبر ، لا يوجد دليل على وجود هذا المقياس الأكبر.

التحدي الآن هو البحث عن رابط محتمل لهذه المقاييس ، وكيف قام القدماء بحساب أطوالهم الفردية.

2. مثلث قائم الزاوية مكون من الذراع الملكية والذراع.

من المؤسف أن العديد من علماء المصريات وعلماء الآثار لا يدركون أن هياكل أهرامات الجيزة قد بنيت على أرض وعرة ، وأن قياس قاعدتهم يتجاوز طوله 215 مترًا ، وهي مسافة مذهلة ، ومع ذلك فإن دقتها تقع في حدود عدة سنتيمترات من القياس الحقيقي.

لإنجاز هذا العمل الفذ ، كان على القدماء معرفة كيفية تشكيل مثلث قائم الزاوية. كيف تم تحقيقه لم يتم تعلمه بعد ، ولكن معرفة هذا العمل الرائع ، حرض على المقارنة بين طولي الذراعين عندما يتم وضعهما بزاوية قائمة لبعضهما البعض (Ill. 2).

تشكيل مثلث قائم الزاوية باستخدام الذراع الملكية والذراع لتشكيل الضلعين.

كان من المتوقع أن تكون الزاوية التي شكلها هذا المثلث مرتبطة بأحد الأهرامات العديدة التي بناها القدماء ، ولكن لا توجد هياكل تظهر القياس الزاوي كما هو موضح. هذا يوجهنا إلى بديل رياضي آخر - مقارنة النسب لجميع الجوانب الثلاثة (الرسم البياني 1).


ما مدى شيوع أنظمة الكواكب؟

تهتم مجموعتي البحثية بانتشار أنظمة الكواكب التي تدور حول نجوم أخرى وكيف تعتمد خصائص تلك الكواكب على خصائص النجم المضيف. نميل إلى التركيز على النجوم المعروفة باسم "M Dwarfs". هذه النجوم ، التي يطلق عليها أيضًا اسم "الأقزام الحمراء" ، أصغر بكثير من الشمس وهي أكثر أنواع النجوم شيوعًا في المجرة. يتيح لنا استكشاف خصائص أنظمة الكواكب التي تدور حول الأقزام M تقدير التردد الإجمالي لأنظمة الكواكب ونماذج الاختبار لتشكيل الكواكب.


تقنيات عملية

من البديهيات

القواعد الأساسية التالية مفيدة في المواقف التي تقترب من الميكانيكا الكلاسيكية وفقًا للافتراضات القياسية للديناميكا الفلكية الموضحة أدناه القواعد. المثال المحدد الذي تمت مناقشته هو قمر صناعي يدور حول كوكب ، لكن القواعد العامة يمكن أن تنطبق أيضًا على مواقف أخرى ، مثل مدارات الأجسام الصغيرة حول نجم مثل الشمس.

    :
    • المدارات بيضاوية الشكل ، مع وجود الجسم الأثقل عند بؤرة واحدة للقطع الناقص. حالة خاصة من هذا هو المدار الدائري (الدائرة هي حالة خاصة من القطع الناقص) مع وجود الكوكب في المركز.
    • يكتسح خط مرسوم من الكوكب إلى القمر الصناعي مساحات متساوية في أوقات متساوية بغض النظر عن الجزء الذي يتم قياسه من المدار.
    • يتناسب مربع الفترة المدارية للقمر الصناعي مع مكعب متوسط ​​المسافة من الكوكب.

    إن عواقب قواعد الميكانيكا المدارية تكون في بعض الأحيان غير بديهية. على سبيل المثال ، إذا كانت مركبتان فضائيتان في نفس المدار الدائري وترغبان في الالتحام ، ما لم تكنا قريبين جدًا ، لا يمكن للمركبة الزائدة إطلاق محركاتها ببساطة لتعمل بشكل أسرع. سيؤدي هذا إلى تغيير شكل مداره ، مما يؤدي إلى زيادة ارتفاعه وإبطائه فعليًا بالنسبة إلى المركبة الرائدة ، مما يؤدي إلى فقد الهدف. عادةً ما يستغرق الالتقاء في الفضاء قبل الالتحام عدة عمليات إطلاق للمحرك محسوبة بدقة في فترات مدارية متعددة تتطلب ساعات أو حتى أيام لإكمالها.

    إلى الدرجة التي لا تثبت فيها الافتراضات القياسية للديناميكا الفلكية ، تختلف المسارات الفعلية عن تلك المحسوبة. على سبيل المثال ، يعتبر السحب الجوي البسيط عاملاً معقدًا آخر للأجسام الموجودة في مدار أرضي منخفض. هذه القواعد الإرشادية غير دقيقة بالتأكيد عند وصف جسمين أو أكثر من الأجسام المتشابهة ، مثل نظام النجوم الثنائية (انظر مشكلة الجسم n). تستخدم الميكانيكا السماوية قواعد أكثر عمومية تنطبق على مجموعة متنوعة من المواقف. قوانين كبلر لحركة الكواكب ، والتي يمكن اشتقاقها رياضيًا من قوانين نيوتن ، تتمسك بصرامة فقط في وصف حركة جسمين جاذبين في حالة عدم وجود قوى غير جاذبية ، كما أنها تصف أيضًا المسارات المكافئة والقطعية. على مقربة من الأجسام الكبيرة مثل النجوم ، تصبح الاختلافات بين الميكانيكا الكلاسيكية والنسبية العامة مهمة أيضًا.


    Super Planetary-Motion Smackdown: كبلر ضد نيوتن

    لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

    قدمت نظرية إسحاق نيوتن العالمية للجاذبية نموذجًا أفضل لكيفية دوران الكواكب حول الشمس. الصورة: Getty Images

    لإعادة مراجعة هذه المقالة ، قم بزيارة ملفي الشخصي ، ثم اعرض القصص المحفوظة.

    العلم دائمًا مشروع غير مكتمل. هذا ما يجعلها ممتعة للغاية. العملية - جمع البيانات ، وبناء النماذج لشرح كيفية عمل العالم ، ومن ثم التخلص منها بنماذج جديدة - مليئة بالانسكابات والإثارة. لكن ربما تأتي أفضل القصص من علم الفلك. لذا دعونا نلقي نظرة على جزء من تلك الحكاية ، الفصل الذي تغلب فيه إسحاق نيوتن على جوهانس كيبلر.

    بالطبع ، تحتاج أولاً إلى الخلفية الدرامية. درس الإغريق القدماء الأرض والسماء ، لكن نموذجهم الأساسي كان يتحرك في دوائر من حولنا (الشمس والقمر والكواكب). لاحقًا ، قال نيكولاس كوبرنيكوس ، "مرحباً ، إذا وضعت الشمس في المركز ، فيمكنك تفسير هذه الحركة الغريبة للمريخ. & quot ؛ بعد ذلك ، في أوائل القرن السابع عشر ، ابتكر كبلر نموذجه لحركة الكواكب. كان هناك الكثير من القتال والبكاء في منتصف هذا ، لكنني سأترك ذلك لخيالك.

    يحتوي نموذج Kepler & # x27s على ثلاث أفكار رئيسية. (يتم تقديم هذه عادةً كـ & quotKepler & # x27s ثلاثة قوانين لحركة الكواكب ، & quot ؛ ولكن عند جمعها معًا ، فهي مجرد نموذج.)

    • تدور الكواكب حول الشمس في مسارات بيضاوية (غير دائرية).
    • عندما يقترب الكوكب من الشمس ، فإنه يتحرك بشكل أسرع.
    • الفترة المدارية (تي ) يتعلق بالمسافة المدارية (أ) بالتعبير تي 2 = أ 3 (أين تي يقاس بالسنوات و أ تقاس بوحدات المسافة بين الأرض والشمس).

    تعليقان: أولاً ، يعتمد هذا النموذج فقط على أدلة الملاحظة المتوفرة في ذلك الوقت - لكنه يناسب البيانات جيدًا. لم تكن هذه مهمة سهلة. تخيل مجرد محاولة رسم مدارات الكواكب. يمكنك القيام بذلك من خلال مراقبة موقعهم في السماء على مدار سنوات. ولكن بعد ذلك كان عليك أن تأخذ في الحسبان حقيقة أن البقعة التي كنت تقيس منها كانت تدور أيضًا في الفضاء.

    هناك شيء آخر مهم يجب ملاحظته. تعطي العلاقة بين الفترة والمسافة المدارية معادلة & quot1 = 1 & quot للأرض. تستغرق الأرض عامًا واحدًا للدوران حول الشمس ، ولها مسافة مدارية تبلغ 1 AU (الوحدة الفلكية - المسافة من الأرض إلى الشمس). لم يكن & # x27t حتى وقت لاحق أن شخصًا ما كان قادرًا بالفعل على تحديد المسافة من الأرض إلى الشمس. هذا جنون إذا فكرت في الأمر.

    فقط لكي نكون جميعًا على نفس الصفحة ، إليك نموذج رقمي يستخدم قوانين Kepler & # x27s لبعض الكواكب العشوائية التي تدور حول الشمس. إنه & # x27s مجرد صورة gif أدناه ، ولكن هذا هو الرمز إذا كنت تريد رؤيته.

    هذا هو أفضل نموذج لحركة الكواكب كان لدينا قبل نيوتن. وهو حقًا نموذج رائع. يمكنك حتى استخدامه للعثور على جسم جديد يدور حول الشمس أو لنمذجة حركة مذنب. لكن هل يمكن أن يكون أكثر عمومية؟ هل هناك نموذج أساسي يمكن أن يفسر كلاً من حركة كوكب يدور حول الشمس وحركة القمر الذي يدور حول الأرض؟ ربما حتى واحد يمكن أن يفسر أيضًا حركة سقوط تفاحة من شجرة؟

    حسنًا ، قد تكون أسطورة حادثة تفاحة نيوتن صحيحة وقد لا تكون كذلك ، لكن هذا لا يهم. في الأساس ، تساءل عما إذا كانت نفس القوة هي التي تصنع الأشياء مثل يمكن أن يكون سقوط التفاح بدلاً من ارتفاعه هو السبب الذي جعل القمر يدور حول الأرض. ربما بدا الأمر وكأنه سؤال مجنون ، لأن التفاحة المتساقطة ليس لها أوجه تشابه واضحة مع القمر. لكن نيوتن تمكن من إنشاء نموذج للجاذبية يعمل إلى حد كبير في كل مكان. هذا & # x27s هو سبب تسميته بالقانون العالمي للجاذبية. هنا & # x27s كيف يعمل:


    شاهد الفيديو: أفضل شرح مبسط لحجم الكون المرعب (شهر اكتوبر 2021).