Спутник на орбите За счет каких сил спутник удерживается на геостационарной орбите?
Как и все спутники — за счет гравитационного притяжения. Просто угловая скорость вращения совпадает с угловой скоростью вращения Земли.
Время, за которое спутник делает один оборот вокруг планеты, зависит от высоты спутника над ее поверхностью (точнее — от расстояние от спутника до центра планеты) . Высота орбиты геостационарного спутника подбирается таким образом, чтобы время одного оборота было равно суткам, для Земли — 24 часа. Тогда, если направление полета спутника совпадает с направлением суточного вращения планеты, спутник будет все время находиться над одной и той же точкой.
Отвечая конкретно на Ваш вопрос: движение геостационарного, как и любого другого, спутника происходит под действием сил всемирного тяготения (гравитации) . Никакой принципиальной разницы в этом смысле между разными спутниками, включая луну, нет.
Почему орбитальные спутники такие нестабильные?
Может показаться, что спутники на орбите Земли — это самое простое, привычное и родное, что есть в этом мире. В конце концов, Луна висит на небе уже более четырех миллиардов лет и в ее движениях нет ничего сверхъестественного. Но если мы сами запускаем спутники на орбиту Земли, они держатся там всего несколько или десятки лет, а после повторно входят в атмосферу и либо сгорают, либо падают в океан и на землю.
Более того, если взглянуть на естественные спутники на других планетах, все они держатся значительно дольше, чем антропогенные спутники, которые вращаются вокруг Земли. Международная космическая станция (МКС), например, обращается вокруг Земли каждые 90 минут, в то время как нашей Луне нужно порядка месяца на это. Даже спутники, которые находятся близко к своим планетами — вроде Ио у Юпитера, приливные силы которого согревают мир и разрывают его вулканическими катастрофами, — стабильно держатся на своих орбитах.
Почему так происходит? Почему этим спутникам плевать на законы Эйнштейна, Ньютона и Кеплера и почему они не хотят соблюдать стабильную орбиту постоянно? Оказывается, есть ряд факторов, вызывающих эту орбитальную суматоху.
- Атмосферное сопротивление
Это, пожалуй, самый важный эффект, который также является причиной того, почему спутники на низкой околоземной орбите нестабильны. Другие спутники — вроде геостационарных спутников — тоже сходят с орбиты, но не так быстро. Мы привыкли считать «космосом» все, что находится выше 100 километров: выше линии Кармана. Но любое определение границы космоса, где начинается космос и заканчивается атмосфера планеты, будет притянутым за уши. В реальности частицы атмосферы простираются далеко и высоко, просто плотность их становится все меньше и меньше. В конечном счете плотность падает — ниже микрограмма на кубический сантиметр, потом нанограмма, потом пикограмма — и тогда мы все с большей уверенностью можем называть это космосом. Но атомы атмосферы могут присутствовать и на расстоянии тысяч километров, и когда спутники сталкиваются с этими атомами, они теряют импульс и замедляются. Поэтому спутники на низкой околоземной орбиты нестабильны.
- Частицы солнечного ветра
Солнце постоянно испускает поток высокоэнергетических частиц, по большей части протонов, но есть также электроны и ядра гелия, которые сталкиваются со всем, что встретят. Эти столкновения, в свою очередь, изменяют импульс спутников, с которыми сталкиваются, и постепенно их замедляют. По прошествии достаточного времени, начинают нарушаться и орбиты. И хотя это не основная причина схода с орбиты спутников на НОО, для спутников подальше это имеет более важное значение, поскольку они приближаются, а вместе с этим растет и атмосферное сопротивление.
- Несовершенное гравитационное поле Земли
Если бы у Земли не было атмосферы, как у Меркурия или Луны, смогли бы наши спутники оставаться на орбите всегда? Нет, даже если бы мы убрали солнечный ветер. Это потому, что Земля — как и все планеты — не является точечной массой, а скорее структурой с непостоянным гравитационным полем. Это поле и изменения по мере того, как спутники вращаются вокруг планеты, выливаются в воздействие приливных сил на них. И чем ближе спутник к Земле, тем больше воздействие этих сил.
- Гравитационное влияние остальной части Солнечной системы
Очевидно, Земля не является полностью изолированной системой, в которой единственная гравитационная сила, которая влияет на спутники, рождается на самой Земле. Нет, Луна, Солнце и все остальные планеты, кометы, астероиды и другое вносят вклад в виде гравитационных сил, которые расталкивают орбиты. Даже если бы Земля была бы идеальной точкой — скажем, сжалась бы в невращающуюся черную дыру — без атмосферы, а спутники на 100% были бы защищены от солнечного ветра, эти спутники постепенно начали бы падать по спирали в центр Земли. Они оставались бы на орбите дольше, чем существовало бы само Солнце, но и эта система не была бы идеально стабильной; орбиты спутников в конечном счете нарушались бы.
- Релятивистские эффекты
Законы Ньютона — и кеплеровых орбит — это не единственное, что определяет движение небесных тел. Та же сила, которая заставляет орбиту Меркурия прецессировать на лишние 43» в век, приводит к тому, что орбиты нарушаются за счет гравитационных волн. Скорость этого нарушения невероятно мала для слабых гравитационных полей (вроде тех, что мы нашли в Солнечной системе) и для больших расстояний: потребуется 10 150 лет, чтобы Земля по спирали спустилась к Солнцу, а степень нарушения орбит околоземных спутников в сотни тысяч раз меньше этого. Но эта сила присутствует и является неизбежным следствием общей теории относительности, эффективно проявляясь на более близких спутниках планеты.
В качестве примера того, что бывает, когда преобладают мощные приливные силы, можно отметить комету Шумейкера — Леви 9 и ее столкновение с Юпитером в 1994 году, после того как она была полностью разорвана приливными силами. Такова судьба всех спутников, которые по спирали идут к своему родному миру.
Сочетание всех этих факторов делает любой спутник фундаментально нестабильным. Учитывая достаточное время и отсутствие других стабилизирующих эффектов, нарушаться будут абсолютно все орбиты. В конце концов, все орбиты нестабильны, но некоторые — нестабильнее других.
Почему спутники не падают на Землю?
Земля обладает мощным гравитационным полем, которое притягивает к себе не только предметы, находящиеся на ее поверхности, но и те космические объекты, которые, по каким – то причинам, оказываются в непосредственной от нее близости. Но если это так, то как объяснить тот факт, что запущенные человеком на земную орбиту искусственные спутники, не падают на ее поверхность?
Согласно законам физики, любой предмет, находящийся на земной орбите, обязательно должен упасть на ее поверхность, будучи притянут ее гравитационным полем. Все это абсолютно справедливо, но только в том случае, если бы планета имела форму идеальной сферы, и на объекты, находящиеся на ее орбите, не действовали бы сторонние силы. На самом же деле, это не так. Земля, ввиду вращения вокруг собственной оси, несколько раздута на экваторе, и сплюснута на полюсах. К тому же, на искусственные спутники действуют сторонние силы, исходящие от Солнца и Луны. По этой причине и не происходит их падение на поверхность Земли.
На орбите они удерживаются именно благодаря тому, что наша планета не идеальна по форме. Исходящее от Земли гравитационное поле стремиться притянуть к себе спутники, не позволяя Луне и Солнцу сделать то же самое. Происходит компенсация гравитационных сил, действующих на спутники, в результате чего, параметры их орбит не меняются. Во время их приближения к полюсам, земная гравитация становится меньше, а сила притяжения Луны больше. Спутник начинает смещаться в ее сторону. Во время его прохождения через зону экватора, ситуация становится прямопротивоположной.
Происходит как бы естественная коррекция орбиты искусственных спутников. По этой причине они и не падают. Кроме того, под действием земной гравитации спутник будет летать по скругленной орбите, стараясь приблизиться к земной поверхности. Но так как Земля круглая, то эта поверхность будет постоянно от него убегать.
Этот факт можно продемонстрировать на простом примере. Если привязать к веревке грузик и начать его вращать по кругу, то он будет постоянно стремиться от вас убежать, но не может этого сделать, удерживаемый веревкой, что, применительно к спутникам, является аналогом земной гравитации. Именно она удерживает на своей орбите, стремящиеся улететь в открытый космос спутники. По этой причине они и будут вечно вращаться вокруг планеты. Хотя, это чисто теория. Существует огромное количество дополнительных факторов, которые способны изменить эту ситуацию, и заставить спутник упасть на Землю. По этой причине на той же МКС постоянно проводится коррекция орбиты.
Почему спутники удерживаются на орбитах?
Они мчатся по инерции, точно так же, как вы мчитесь, стоя на коньках, когда сильно разгонитесь. Только вы едете по инерции недолго: сопротивление воздуха и трение между коньками и льдом замедляют ваше движение. Спутники же летят на большой высоте, где почти нет воздуха, Поэтому они так долго вращаются вокруг Земли.
Почему не падают спутники с геостационарной орбиты?
В горизонтальной системе координат направление на спутник не изменяется ни по азимуту, ни по высоте над горизонтом — спутник «висит» в небе неподвижно. Поэтому спутниковая антенна, однажды направленная на такой спутник, всё время остаётся направленной на него.
Как работает спутник на орбите?
Спутник связи принимает спектр частот с сигналами передающих наземных станций, направленных на него, (как правило) переносит его в другую часть спектра, усиливает и излучает обратно на Землю. Зона, в которой возможен прием спутникового сигнала от данного спутника, называется зоной покрытия.
Как летают спутники?
Расположенный на ней спутник обращается вокруг Земли со скоростью, равной ее скорости вращения вокруг своей оси. То есть с точки зрения наземного наблюдателя он всегда находится в одной и той же точке неба, что позволяет направить на него фиксированную антенну наземной станции.
Как выводят спутники с орбиты?
С Земли носитель со спутником выводится на опорную орбиту, затем на промежуточную и переходную (у всех у них есть общее название — «орбита выведения»), с которой попадает на геостационарную орбиту.
Для чего спутники в космосе?
Метеоспутники ведут наблюдение за изменением погоды и исследуют климат Земли. По их сообщениям метеорологи составляют прогноз погоды. Спутники-разведчики (спутники-шпионы) умеют делать фотографии объектов на Земле высокой четкости, прослушивать системы связи, осуществлять слежку.
Почему космический аппарат не падает на Землю?
Спутники(искусственные или естественные, не важно) движутся вокруг планет с определённой скоростью и по определённой орбите. Например МКС движется вокруг Земли, но орбита смещается из-за вращения Земли. Можно сказать МКС движется вокруг Земли независимо от ее вращения вокруг оси.
Куда падают спутники?
Кла́дбище косми́ческих корабле́й — распространённое название района в южной части Тихого океана глубиной 4 км, куда попадают остатки космических аппаратов после выведения их из эксплуатации. Оно расположено значительно южнее острова Рождества, в 3900 км к востоку от новозеландского города Веллингтон.
Почему спутники удерживаются на орбитах? Ответы пользователей
На своей орбите около планеты спутник удерживается вследствие сложения двух движений – прямолинейного движения по инерции и движения к .
Почему спутники и космические станции не падают на Землю и не улетают прочь в космос? За счёт чего они удерживаются на орбите?
Орбита спутника представляет собой хрупкий баланс между инерцией и гравитацией. Сила тяжести непрерывно притягивает спутник к Земле, в то время как инерция .
Они мчатся по инерции, точно так же, как вы мчитесь, стоя на коньках, когда сильно разгонитесь. Только вы едете по инерции недолго: сопротивление воздуха и .
Как известно, все планеты движутся строго по эллиптическим орбитам. Эллипс — это очень сложная фигура. Чуть ниже или выше скорость и они рискуют либо .
какими силами удерживаются спутники вокруг планет? всем заранее спасибо!) Ответить . Вместо этого они вращаются вокруг Солнца по своим орбитам.
На орбите они удерживаются именно благодаря тому, что наша планета не идеальна по форме. Исходящее от Земли гравитационное поле стремиться .
На орбите они удерживаются именно благодаря тому, что наша планета не идеальна по форме. Исходящее от Земли гравитационное поле стремиться .
2. Объясните с помощью закона Ньютона, почему спутники удерживаются на орбитах около своих планет. Сделать рисунок. А) На своей орбите около планеты спутник .
Почему спутники удерживаются на орбитах? Видео-ответы
Что держит спутники на орбите? Почему самолеты не улетают в космос?
Привет, ребят, сегодня поговорим о том, почему спутники держатся на орбите и не падают, а самолеты при долгом полете .
Всё об орбитальной механике | Как запускают спутники
Материал подготовлен на основе образовательного курса United Launch Alliance «Orbital Mechanics in 120». «Механика .