Движение Земли вокруг Солнца

Здравствуйте уважаемые форумчане! У меня к вам есть простой, но очень интересный вопрос:
Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической траектории. Она не улетает от Солнца, потому, что на нее действует Ньютоновская сила притяжения.
Какая тангенциальная сила заставляет Землю двигаться по эллиптической траектории с переменной скоростью? Ведь одной силы тяготения Ньютона для этого не достаточно, потому, что ее вектор направлен по линии соединяющей Землю и Солнце. И если какая то сила перестанет толкать Землю по орбите, то скорость снизится до нуля и Земля упадет на Солнце! Чего мы пока, к счастью, не наблюдаем.
Если сами не сможете ответить, пригласите знакомых специалистов, способных дать правильный ответ. Заранее благодарю за участие в обсуждении темы.

0

Сообщение от axti При помощи маршевого двигателя вы сообщаете спутнику импульс, увеличивая тем самым его скорость движения по орбите. За счет увеличения скорости, спутник удаляется от поверхности Земли (переходит на более высокую орбиту). И на этой новой орбите, его угловая скорость останется прежней, или может несколько увеличится. Линейная же скорость, по сравнению с предыдущей, более низкой орбитой, у спутника увеличится, а не уменьшится, как думаете вы!

Вы бы изложили это уравнениями. Построили бы графики изменения скоростей (линейной, угловой...) спутника. И вам сразу бы стало всё понятно. Потому что "Всё понимание в физику доставляет математика".

0

Сообщение от axti И на этой новой орбите, его угловая скорость останется прежней, или может несколько увеличится. Линейная же скорость, по сравнению с предыдущей, более низкой орбитой, у спутника увеличится, а не уменьшится, как думаете вы!

axti, то, что вы в школе физику и астрономию полностью прогуляли, уже все поняли. Но все же задумайтесь над таким вопросом...

Коррекция орбит ИСЗ - рутинное мероприятие уже более чем полвека, и выполняется оно в соответствии с описанием zvm2. Наверное, за прошедшее время кто-нибудь бы заметил, что спутники ведут себя как-то не так, если бы ваши представления о действительности ей хотя бы немного соответствовали?

0

Сообщение от axti И на этой новой орбите, его угловая скорость останется прежней, или может несколько увеличится.

Про геостационарные спутники слыхивали?
На высоте 300 км спутник делает оборот примерно за 90 мин. А на высоте 36000 км за 24 часа.
Как может быть одинаковая угловая скорость?

0

Сообщение от zvm2 "Всё понимание в физику доставляет математика"

Тут я с вами не согласен. Главное в физике, это суть физического процесса. А математика нужна, это вспомогательный аппарат для физики. В современной физике математика рулит. Пишет кучу сомнительных формул и глядя на них делает выводы о происходящих физических процессах.

Добавлено через 13 минут

Сообщение от Pphantom Коррекция орбит ИСЗ - рутинное мероприятие уже более чем полвека, и выполняется оно в соответствии с описанием zvm2. Наверное, за прошедшее время кто-нибудь бы заметил, что спутники ведут себя как-то не так, если бы ваши представления о действительности ей хотя бы немного соответствовали?

По всему видно, что вы плохо представляете себе корректировку орбиты спутника.
Корректировку высоты орбиты производят периодически, для поднятия спутника на заданную расчетами орбиту. Потому, что из за лобового сопротивления спутник теряет линейную скорость движения по орбите и постоянно (падает) приближается к Земле.
Есть 2 способа поднять высоту орбиты:
1) Постоянно увеличивать скорость спутника, до тех пор, пока он не поднимется на новую, более высокую орбиту.
2) есть более дешевый способ. Корректировка импульсного силового воздействия на спутник с помощью маршевого или специальных двигателей. Такую корректировку производят дважды , в определенных точках орбиты. После первого импульса у спутника появляется вытянутая траектория. После второго , почти круговая.
Как вы успели заметить из выше написанного, оба случая увеличения расстояния от спутника до Земли, достигаются увеличением его линейной скорости по орбите.

0

Сообщение от axti Как вы успели заметить из выше написанного, оба случая увеличения расстояния от спутника до Земли, достигаются увеличением его линейной скорости по орбите.

0

Сообщение от axti Сообщение от zvm2 "Всё понимание в физику доставляет математика" Тут я с вами не согласен.

Тут вы не согласны не со мной, а с Галилеем:

Главное в физике, это суть физического процесса.

Правильно. И эта суть выражается системой уравнений.

А математика нужна, это вспомогательный аппарат для физики.

Это вам так кажется. Физика - это математика, применённая к описанию явлений природы (прежде всего, фундаментальных явлений природы).

В современной физике математика рулит.

Математика рулит в физике со времени её возникновения (примерно 400 лет).

Пишет кучу сомнительных формул и глядя на них делает выводы о происходящих физических процессах.

Да. Пишет много сомнительных формул, называемых гипотезами. А потом, сверяя результаты расчётов с результатами экспериментов, определяет одну формулу из тысячи, которая верна.

1

Сообщение от axti По всему видно, что вы плохо представляете себе корректировку орбиты спутника.

Прежде всего, плохо представляете этот процесс именно вы.
Давайте разберём этот процесс с точки зрения энергии.
Каждой орбите тела заданной массы соответствует некоторое конкретное значение механической (кинетической+потенциальной) энергии этого тела.
Работа маршевого двигателя увеличивает механическую энергию тела (работа равна изменению механической энергии).
В результате работы двигателя изменяется форма орбиты. Вся работа двигателя идёт на изменение формы орбиты, а не на увеличение скорости тела.
А скорость тела определяется формой орбиты и текущим положением тела на орбите.

0

Сообщение от zvm2 А скорость тела определяется формой орбиты и текущим положением тела на орбите.

Или форма орбиты определяется скоростью тела и его положением.

0

[quote="voraa;17347339"]Про геостационарные спутники слыхивали?
На высоте 300 км спутник делает оборот примерно за 90 мин. А на высоте 36000 км за 24 часа.
Для начала нужно выяснить, какая сила толкает спутник по эллиптической орбите. Зная расклад сил действующих на спутник (Сила притяжения, зависящая от высоты орбиты), скорость, необходимая для того, чтобы удержать его на данной орбите. Как правило один и тот же спутник на таких разных орбитах не летает. Поэтому нужно учитывать массу спутников, о которых вы говорите.

Добавлено через 4 минуты

Сообщение от Pphantom Коррекция орбит ИСЗ - рутинное мероприятие уже более чем полвека, и выполняется оно в соответствии с описанием zvm2.

С ним я и буду разбираться, чтобы узнать ответ на мой вопрос.

Добавлено через 12 минут

Сообщение от zvm2 Тут вы не согласны не со мной, а с Галилеем:

Если он так же считает, как написали вы, то и с ним не согласен.

Сообщение от zvm2 Правильно. И эта суть выражается системой уравнений. А математика нужна, это вспомогательный аппарат для

Не всегда. Вот например Максвелл написал кучу уравнений описывающих переход магнитного поля в электрическое в абсолютно пустом пространстве. Такого быть не может, потому, что там где ничего нет и происходить ничего не может.
Но вы уцепились за эти формулы, и делаете из них какие то выводы о перемещении электромагнитных волн в пространстве.

Добавлено через 25 минут

Сообщение от zvm2 В результате работы двигателя изменяется форма орбиты.

Ну правильно, но расплывчато. В принципе, орбитку можно поднять, еще и 3 способом. Развернуть спутник и включить двигатели, чтобы спутник удалялся от Земли на более высокую орбиту. Но он там долго не удержиться. Поэтому его необходиьо еще раз развернуть на 90 градусови двигателями разогнать до скорости, необходимой для длительного пребывания на этой орбите.
Кстати по данной схеме производят запуск спутников на заданную орбиту. Энергией двигателей разгоняют его до скорости, необходимой, чтобы он поднялся на определенную высоту. У затем его разворачивают и набирают двигателями тангенциальную скорость, для данной орбиты.
Этим я хотел сказать, что изменять форму орбиты спутника можно по разному.

Сообщение от zvm2 Вся работа двигателя идёт на изменение формы орбиты, а не на увеличение скорости тела

Без увеличения скорости, тело, на более высокой орбите не будет удерживаться долго. Оно сразу уйдет на старую орбиту.
Кстати большие спутники (например МКС), приземляют уменьшением линейной скорости спутника на орбите. При этом он виток за витком приближается к Земле. По идее, он бы и сам рано или поздно упал, из за сил лобового сопротивления, но тогда приземление будет неуправляемым и он может упасть там, где его падение опасно для людей.
Космонавтов возвращают на землю по аналогичной схеме.

Добавлено через 5 минут

Сообщение от voraa Или форма орбиты определяется скоростью тела и его положением.

Ваша формулировка правильная.

0

Из моего поста вы не скопировали главное. Поправлю

Сообщение от axti И на этой новой орбите, его угловая скорость останется прежней, или может несколько увеличится.

Сообщение от voraa Про геостационарные спутники слыхивали? На высоте 300 км спутник делает оборот примерно за 90 мин. А на высоте 36000 км за 24 часа. Как может быть одинаковая угловая скорость?

Сообщение от axti Как правило один и тот же спутник на таких разных орбитах не летает. Поэтому нужно учитывать массу спутников, о которых вы говорите.

Вы хоть в школе физику изучали?
От массы зависит только то, сколько топлива надо, что бы поднять или опустить орбиту. Ну и время.
Один и тот же спутник может летать на разных орбитах. Обычно сначала геостационарные спутники выводятся на опорную орбиту (например 200-300 км). И там он будет летать, столько сколько надо, пока идут всякие проверки оборудования 5, 10, 20... витков. А может и навсегда там останется, если не работает (ну или пока его не спустят или не грохнется сам). А затем своими двигателями или разгонным блоком поднимается на рабочую орбиту. И его скорость зависит только от высоты орбиты (высота завизит от скорости), но не как от его массы.

0

Сообщение от voraa Из моего поста вы не скопировали главное. Поправлю

Сообщение от voraa Про геостационарные спутники слыхивали? На высоте 300 км спутник делает оборот примерно за 90 мин. А на высоте 36000 км за 24 часа. Как может быть одинаковая угловая скорость?

Большое спасибо. Ошибку свою признаю. Оказалось, что на орбите в 300км, линейная скорость 28 км/час. А на орбите 36000км, линейная скорость 11,1км/час. Решил, что связано это с тем, что сила притяжения меняется с высотой. Для ее компенсации требуется меньшая ЦБ сила. F = m*v²/R. Но в формуле скорость в квадрате, а радиус в первой степени. Это и вызывает понижение скорости при увеличении расстояния спутника от Земли. По крайней мере по расчетам это так и все совпадает.
Еще раз спасибо, за то, что наставили на путь истинный.

Но вопрос у меня изначально был другой: Какая сила заставляет двигаться спутник по Эллиптической траектории с переменной скоростью. Одной силы притяжения Ньютона для этого не достаточно. Ведь спутник испытывает лобовое сопротивление и постоянно теряет линейную скорость. Эту потерю скорости должна компенсировать какая то сила. У искусственного спутника для этого используется двигатель. А у Луны например его нет. И тем не менее, она не приближается к Земле, как это делает любой спутник, а наоборот удаляется от нее.

0

Сообщение от axti Ведь спутник испытывает лобовое сопротивление и постоянно теряет линейную скорость.

На низких высотах лобовое сопротивление имеет место быть. Поэтому спутники движутся по постоянно снижающейся эллиптической орбите, и ее приходится поднимать. Чем выше орбита, тем это сопротивление меньше. На высотах за 100 тыс. км им уже можно пренебречь.

0

Сообщение от voraa На низких высотах лобовое сопротивление имеет место быть. Поэтому спутники движутся по постоянно снижающейся эллиптической орбите, и ее приходится поднимать. Чем выше орбита, тем это сопротивление меньше. На высотах за 100 тыс. км им уже можно пренебречь.

А что можно сделать со спутниками на низкой орбите, чтобы высота их орбиты не не изменялась?
Я думаю это можно сделать, если силу лобового сопротивления, компенсировать силой двигателя спутника, постоянно.

0

Сообщение от voraa На

Еще у меня есть один вопрос. Правомерно ли вообще рассматривать движение Земли в гелиоцентрической системе отсчета. Ведь эллипс не является траекторией Земли, по определению.
В первом приближении, за траекторию Земли можно принять неправильную синусоиду:

А с учетом этого факта, сильно изменяется скорость движения Земли и кривизна ее траектории, по сравнению с гелиоцентрической системой отсчета.

Миниатюры

 

0

Сообщение от axti Сообщение от zvm2 Тут вы не согласны не со мной, а с Галилеем: Если он так же считает, как написали вы, то и с ним не согласен.

В таком случае вы не поймёте ничего и никогда. Увы.

Вот например Максвелл написал кучу уравнений описывающих переход магнитного поля в электрическое в абсолютно пустом пространстве. Такого быть не может, потому, что там где ничего нет и происходить ничего не может.

Пустоты во Вселенной нет нигде. И никогда не было.
Максвелл написал уравнения для электромагнитного поля не в пустоте, а в светоносном эфире (по современному - в физическом вакууме).

Но вы уцепились за эти формулы, и делаете из них какие то выводы о перемещении электромагнитных волн в пространстве.

В физике единственный авторитет - это эксперимент (наблюдение). А вот разобраться в результатах экспериментов без математики не получается. Так что, вам это недоступно (ваше кредо запрещает вам использовать математику).
А эксперименты (прежде всего эксперименты Герца) подтвердили правильность уравнений Максвелла.

Добавлено через 15 минут

Сообщение от axti Оказалось, что на орбите в 300км, линейная скорость 28 км/час.

На круговой орбите высотой 300 км линейная скорость 27814 км/час.

А на орбите 36000км, линейная скорость 11,1км/час.

На круговой орбите высотой 36000 км линейная скорость 11038 км/час.

Для ее компенсации требуется меньшая ЦБ сила. F = m*v2/R.

Для компенсации гравитационной силы ничего не требуется.
И что это ещё за "ЦБ сила"? Вы её откуда выкопали?

Добавлено через 2 минуты

Сообщение от axti Правомерно ли вообще рассматривать движение Земли в гелиоцентрической системе отсчета.

Все системы отсчёта равноправны.

0

Добавлено через 14 минут

Сообщение от zvm2 Все системы отсчёта равноправны.

У вас да. Расчеты связанные с движением спутников можно делать только по траектории движения его. Эллипс не является траекторией Земли по определению понятия траектория!
А почему вы не используете систему отсчета с центром в ц. Галактики? Если у вас все системы отсчета правомерны?
Возможно что то и можно рассматривать в гелиоцентрической системе, но только не параметры движения Земли. Вот для Луны, гелиоцентрическая систем отсчета вполне подойдет, потому, что в ней, траекторией Луны является неправильная синусоида.

0

Сообщение от axti Сообщение от zvm2 Все системы отсчёта равноправны. У вас да.

Конечно. У нас (тех, кто согласен с Галилеем) именно так.

Расчеты связанные с движением спутников можно делать только по траектории движения его.

Траектория - понятие относительное, зависит от выбора системы отсчёта.

Эллипс не является траекторией Земли по определению понятия траектория!

Эллипс является траекторией Земли в гелиоцентрической системе отсчёта по определению понятия траектория.

А почему вы не используете систему отсчета с центром в ц. Галактики? Если у вас все системы отсчета правомерны?

Потому что в гелиоцентрической системе отсчёта решение этой задачи почти наиболее простое (еще более простое в системе отсчёта центра масс пары "Солнце+Земля"). А результат решения от выбора системы отсчёта не зависит (в силу равноправия систем).

Вот для Луны, гелиоцентрическая систем отсчета вполне подойдет, потому, что в ней, траекторией Луны является неправильная синусоида.

И для Луны подходит любая система отсчёта. Но наиболее просто задача про движение Луны решается в геоцентрической системе отсчёта.
Сможете написать дифференциальное уравнение движения Луны в гелиоцентрической системе? И решение этого уравнения?

0

Сообщение от axti Эллипс не является траекторией Земли по определению понятия траектория!

Это неверно. Собственно, всегда можно выбрать такую систему отсчета (не обязательно инерциальную), чтобы траектория в ней имела любую желаемую форму.

Сообщение от axti А почему вы не используете систему отсчета с центром в ц. Галактики? Если у вас все системы отсчета правомерны?

Потому что это неудобно.

Сообщение от axti Вот для Луны, гелиоцентрическая систем отсчета вполне подойдет, потому, что в ней, траекторией Луны является неправильная синусоида.

Это неверно - на самом деле с хорошей точностью тот же эллипс. У такой орбиты нет точек перегиба, она всюду будет выпукла "наружу", в направлении от Солнца.

0

Сообщение от zvm2 Траектория - понятие относительное, зависит от выбора системы отсчёта.

Кривая в виде эллипса не является траекторией.
"Траектория - линия в пространстве, являющаяся множеством геометрических точек, где можно найти материальную точку, в физической задаче"

Ели говорить о пространстве, в котором движется Земля, то начальная точка допустим А и конечная точка, через 1 год, допустим точка В, отстоят друг от друга, примерно на 8*10⁹км. А в вашей эллиптической траектории, это одна и та же точка. То есть по вашей траектории получается, что за 1 год Земля не сдвинулась в пространстве со своего места. Что не соответствует действительности, а значит эллипс не является для Земли траекторией, со всеми вытекающими из этого последствиями.
А вот в следующей системе отсчета, с центром в центре Галактики, это условие определения траектория, для Земли, выполняется. А в двух предшествующих системах отсчета(с центром в центре Земли и в центре Солнца) нет. И простота вычисления, как вы говорите, здесь не играет роли.
Кстати между результатами параметров движения (скорости и кривизны траектории) по эллиптической и синусоидальной кривой очень сильно отличаются. Это не трудно заметить даже по приведенным данным на картинке.

Добавлено через 19 минут

Сообщение от Pphantom Это неверно. Собственно, всегда можно выбрать такую систему отсчета (не обязательно инерциальную), чтобы траектория в ней имела любую желаемую форму.

Выбрать то можно любую. Но делать расчеты параметров движения Земли можно не по любой системе отсчета. Потому, что при некоторых системах отсчета это приводит к грубым ошибкам.
А у вас как в анекдоте. Что ты делаешь. Ищу потерянные часы. А почему под фонарем. А здесь светлее.

Сообщение от Pphantom Это неверно - на самом деле с хорошей точностью тот же эллипс. У такой орбиты нет точек перегиба, она всюду будет выпукла "наружу", в направлении от Солнца.

Я уже писал для zvm2. Повторю:
Кривая в виде эллипса не является траекторией.
"Траектория - линия в пространстве, являющаяся множеством геометрических точек, где можно найти материальную точку, в физической задаче"


Ели говорить о пространстве, в котором движется Земля, то начальная точка допустим А и конечная точка, через 1 год, допустим точка В, отстоят друг от друга, примерно на 8*10⁹км. А в вашей эллиптической траектории, это одна и та же точка. То есть по вашей траектории получается, что за 1 год Земля не сдвинулась в пространстве со своего места. Что не соответствует действительности, а значит эллипс не является для Земли траекторией, со всеми вытекающими из этого последствиями.
А вот в следующей системе отсчета, с центром в центре Галактики, это условие определения траектория, для Земли, выполняется. А в двух предшествующих системах отсчета(с центром в центре Земли и в центре Солнца) нет. И простота вычисления, как вы говорите, здесь не играет роли.
Кстати между результатами параметров движения (скорости и кривизны траектории) по эллиптической и синусоидальной кривой очень очень большая разница. Это не трудно заметить даже по приведенным данным на картинке.

0

1