説明者:衛星はどのように地球を周回していますか?

August11,2014

マイケルJ.I.ブラウンによって、会話

私たちの月は、衛星と同じように地球を周回します。 クレジット:Flickr/Alexey Kljatov,CC BY-NC

月を見て、それを惑星として想像するのは難しいことではありません。 玄武岩の平野と山脈を持つ直径3,476キロメートルの岩のボールは、その重力のプルは、地球上でここに潮を生成します。その広大な質量と引力にもかかわらず、月は地球に落ちないという優れた仕事をします。

その巨大な質量と引力にもかかわらず、月は地球に落ち どうして? 月は軌道上にあるので。

重力と軌道の概念は、ガリレオ-ガリレイ、ヨハネス-ケプラー、アイザック-ニュートン、アルバート-アインシュタインなどの伝説的な科学者によって何世紀にもわたって開発されてきた。

軌道上の衛星は、通信、イメージング、ナビゲーションに日常的に使用されていますが、多くの人々はこれらの衛星が宇宙にどのように残っているかを理解していません。宇宙旅行と無重力についてのよくある誤解は、重力がないことに起因するということです。

横に行く

宇宙旅行と無重力についてのよくある誤解は、重力がないことに起因するということです。 地球からの重力の牽引は、宇宙にさらに進むにつれて減少しますが、完全に消えることはありません。 地球上の100,000kmのボールを放すと、徐々に落ちます。

衛星や衛星はどのようにしてクラッシュから自分自身を停止しますか? 横に行くことによって。

ニュートンはパーティーで楽しいされていないかもしれませんが、彼は割れ思考実験を作成することができます。 衛星の動きを説明するために、彼はニュートンの大砲を作成しました。

あなたが地球上で水平に大砲を発射すると、大砲のボールは地面に落ちるようにいくつかの距離を行きます。

あなたが地球上で水平に大砲を発 大砲のうち、より速く大砲のボールを発射し、それがクラッシュする前に、地球の周りにさらに移動します。あなたは毎秒8キロの信じられないほどの速度で大砲のボールを発射することができた場合はどうなりますか?

あなたは何をしますか?

大砲の球は、重力によって地球の方へ引っ張られて、地球の湾曲に従いますが、決して地面に到達しませんでした。少なくともニュートンの思考実験では、空気抵抗がなく、魔法のように強力な大砲があります。

少なくともニュートンの思考実験では、空気抵抗が

Going up

ニュートンの大砲は思考実験のままですが、20世紀になってようやく毎秒8キロメートルの速度で移動することが可能になりました。 大砲ではなく、ロケットで。

大砲よりも快適であることを除いて、ロケットは100キロの高度を超えて移動し、宇宙の空虚さの中で毎秒8キロまで加速することができます。 その速度では、地球を一周するのにわずか90分かかります。

軌道に乗ると、ロケットモーターをオフにすることができ、宇宙船は地球の周りを海岸にすることができます。 それは彼らのエンジンがオフになっているときに宇宙船が軌道から突入することをsf神話です。

高度100-1,000キロメートルの地球の大気は非常に薄いので、宇宙船が地球に引き戻されるのに数日から数年かかります。

あなたが宇宙機の中にいて、世界の上に高い場合、重力はあなたとあなたの宇宙船を引っ張ってきますが、あなたは無重力になります。

あなた無重力は、(表面や空気から)抵抗なく、重力によって自由に引っ張られているときはいつでも起こります。

無重力は、重力によって自由に引っ張られ 無重力は、ジャンプの上部やダイビングの始まりで、毎秒8キロを行くことなく感じることさえできます。

高くなる

ロケットを発射し、毎秒10キロの速度に加速するとどうなりますか? 地球の曲率に従うのではなく、宇宙船は地球から遠く離れた道をたどります。あなたの宇宙船が地球から引き離されると、それは(角運動量の保存のために)垂直方向と水平方向の両方で減速し始めます。

あなたの宇宙船が地球 最終的には、ピーク高度(遠地点)に達し、地球に向かって後退し、加速します。

このプロセスは逆転し、宇宙船は最小高度(近地点)に達するまで速度を上げます。

その後、宇宙船が地球の周りの楕円をトレースして、プロセスが繰り返されます。あなたは毎秒11キロの速度に加速し、再びロケットを発射した場合はどうなりますか?

あなたは再びロケットを発射した場合、毎秒11キロの速度に加速した場合はどうなりますか? 今、物事は面白くなります。

あなたの宇宙船は地球から離れて移動し、重力によって減速されますが、地球の引力は急速に低下し、完全にあなたを止めることはありません。

あなたの宇宙船は、私たちの太陽系をさまようために、地球の近くを残します。

まだ滞在

いくつかの衛星は90分で世界中をwhizながら、他の人は全く移動していないようです。 気象衛星とテレビ衛星は、赤道の上に浮かんでいるように見えます。

これらの衛星は静止軌道にあります。 一方が地球からさらに軌道を周回すると、軌道に留まるのに必要な速度が低下し、軌道を完了するのに必要な時間が増加する。

ほぼ36,000kmの高度では、軌道は地球を一周するのに一日かかります。 地球が一日に一度もその軸上を回転すると、これらの衛星は私たちの(回転する)地球に縛られた視点から所定の位置に固定されているように見えま

地球からさらに遠くに行くと、軌道はさらに長くかかります。 月は地球から384,000km離れた自然衛星であり、単一の軌道を完了するのにわずか27日かかります。 月は東に向かって毎秒キロを移動しているにもかかわらず、回転する地球上で月は東に上昇し、西に設定します。

通り過ぎる

実際には、夜明け前と夕暮れ後に衛星が頭上を通過しているのを見ることができます。

いくつかの衛星は地球の回転に従い、西から東に移動します。 他のものは、それらを両極の上に連れて行く軌道を持ち、北から南へ、または南から北へ移動します。

右の夜を選ぶと、それは地球を一周するように、あなたは大規模なが、無重力の国際宇宙ステーションが表示されます。

静かに衛星は上空を通過し、地平線から地平線へ移動するのに数分かかります。 私たちにとって、彼らの通過は非常に穏やかなようですが、彼らは数百キロの高度で毎秒何キロも移動しています。

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