地球運行軌道是橢圓嗎
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地球運行軌道是橢圓嗎,地球是我們生存的環境,但是在我們的生活中大部分的人對地球的瞭解都是比較微薄的,一般我們在學習當中也會遇到很多地球軌跡的問題,以下地球運行軌道是橢圓嗎。
地球運行軌道是橢圓嗎1
橢圓的軌道是地球對附近的天體引力的折中.僅有一個行星和一個恆星的系統是沒有任何意義的.早期的太陽系在形成過程中,原始的行星受到了小行星的撞擊和其他一系列擾動,才導致橢圓軌道的形成.這叫行星徙動理論.
首先:正圓軌道也是橢圓軌道的一種,只不過是特殊的橢圓軌道.
如果要地球完全按照正圓軌道運轉條件是十分苛刻的,首先就必須讓太陽的其他行星消失,接着離太陽比較近的恆星也必須消失,否則他們就會對地球產生影響導致地球運轉軌道的改變.
地球繞太陽公轉,在給定的能量的條件下,可能的軌道有無數條,圓軌道只是其中的一條而已.如果想要地球按正圓軌道運行,地球的能量,動量要滿足一定條件.就是任一時刻,地球的動能Ek和勢能Ep的關係滿足 Ek = -Ep/2.或者說當 Ek = -Ep/2時,地球運動方向垂直於日地連線.這個條件非常苛刻,即便是地球在正圓軌道上運行,一點微小的擾動都可以改變這種狀態,使得地球在新的橢圓軌道上運行.
說到底還是萬有引力在作怪.
地球運行軌道是橢圓嗎2
爲什麼地球的運行軌道是橢圓的?
地球公轉軌道是橢圓
一、地球繞太陽的公轉軌道的確是橢圓,這是因爲地球的運動速度與它所處的位置不匹配。
根據圓周運動的向心力公式F=mv/r,其中F爲向心力,在這裏由地球所受太陽引力GMm/r提供,m爲地球質量,v爲地球公轉速度,r爲日地平均距離,大小爲1.49億千米,M爲太陽質量,大小爲1.9819x10^30千克,G爲萬有引力常數,大小爲6.67x10^-11牛·米/千克。
因此上式變爲F=mv/r=GMm/r,得出v=√GM/r,G和M一定,可以看出地球運動速度只與日地距離有關。不同位置距離對應着不同的速度,距離越遠,速度越小。
二,形成橢圓軌道的理論分析
如果地球的實際運動速度大於理論計算作圓周運動的應有速度,那地球的軌跡就會脫離圓周運動,開口變大,原因當然是這個速度做圓周運動需要的向心力大於太陽的引力。隨着地球軌跡偏離圓周,太陽對地球引力方向不再垂直於地球的運動方向,在地球運動反方向上受到一個引力分力加速度,
對地球運動起到減速作用,直到它受到的引力大於它的實際速度對應的向心力,且引力方向與運動方向垂直時,地球停止遠離太陽,開始向太陽靠近(當然隨着遠離太陽,受到太陽的引力也在減小,不過因它的速度下降導致所需向心力也在減小,且減小速度大於引力減小速度,這意味着地球早晚會在太陽的引力作用下再次向太陽靠近),這個轉折點就是遠日點。
過了遠日點之後,地球在運動方向上受到了引力的一個分力作用,在這個作用下逐漸加速,隨着靠近太陽,引力方向變化越來越快,直到再次和運動方向垂直,這時地球運動速度最大,大於該位置作圓周運動的應有速度,所以地球再次遠離太陽……,周而復始,運動軌跡就是一個橢圓。
三、上面是假定地球的實際速度大於理論計算作圓周運動所需速度情況下的分析結果,那實際情況到底如何呢?
據科學家測定,地球近日點繞日的實際速度爲30.3千米/秒。那理論計算是多少呢?下面我們來計算一下。按近地點日地距離r=v=√GM/r=√6.67x10^-11x1.9819x10^30/(1.471x10^11)≈29.97千米/秒,顯然實際速度大於理論計算值,因此如上分析,地球的公轉軌道是橢圓的。
實際上,在恆星系形成過程中,天體的實際運行速度都不可能和理論計算值完全一致,只不過那些差異較大的,或墜落中心天體,或飛離中心天體,剩下的這些差異較小的以橢圓軌道運行,宇宙中絕大多數天體軌道都是橢圓的。
地球運行軌道是橢圓嗎3
什麼叫地球同步軌道
地球同步軌道(geosynchronous orbit)運行週期等於地球自轉週期(23小時56分4秒)的順行人造地球衛星軌道。不考慮軌道攝動時,在地球同步軌道上運行的衛星每天相同時刻經過地球上相同地點的上空。對地面觀側者而言,每天相同時刻衛星出現在相同的方向上。傾角爲0的圓形地球同步軌道,稱爲地球靜止衛星軌道。
地球同步軌道(Geostationary Earth Orbit)
衛星的軌道週期等於地球在慣性空間中的自轉週期(23小時56分4秒),且方向亦與之一致,衛星在每天同一時間的星下點軌跡相同,當軌道與赤道平面重合時叫做地球靜止軌道,即衛星與地面的`位置相對保持不變。
傾角爲零的圓形地球同步軌道稱爲地球靜止軌道,因爲在這樣的軌道上運行的衛星將始終位於赤道某地的上空,相對於地球表面是靜止的。這種軌道衛星的地面高度約爲
3.6萬千米。它的覆蓋範圍很廣,利用均布在地球赤道上的
3顆這樣的衛星就可以實現除南北極很小一部分地區外的全球通信。
要實現地球靜止軌道,得滿足下列條件:
衛星運行方向與地球自轉方向相同;
軌道傾角爲0°;
軌道偏心率爲0,即軌道是圓形的;
軌道週期等於等於地球自轉週期,靜止衛星的高度爲35786公里。
運行情況
地球同步衛星即地球同步軌道衛星,又稱對地靜止衛星,是運行在地球同步軌道上的人造衛星。所謂同步軌道衛星,是指:衛星距離地球的高度35786km,衛星的運行方向與地球自轉方向相同、
運行軌道爲位於地球赤道平面上圓形軌道、運行週期與地球自轉一週(恆星日,非太陽日)的時間相等,即23小時56分4秒,衛星在軌道上的繞行速度約爲3.07公里/秒,等於地球自轉的角速度。在地球同步軌道上佈設3顆通訊衛星,即可實現除兩極外的全球通訊。
衛星分類
地球同步衛星分爲同步軌道靜止衛星、傾斜軌道同步衛星和極地軌道同步衛星。當同步軌道衛星軌道面的傾角爲零度,即衛星在地球赤道上空運行時,由於運行方向與地球自轉方向相同,運行週期又與地球同步,因此,人們從地球上仰望衛星,彷彿懸掛在太空靜止不動,所以,把零傾角的同步軌道稱作靜止軌道,在靜止軌道上運行的衛星稱作靜止衛星。
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