Orbitadagi harakatlarni avtomatlashtirilgan tizimlari. Reja

Orbitadagi harakatlarni avtomatlashtirilgan tizimlari.
Reja:

1. 
   Yer sun’iy yo’ldoshlarining orbita elementlari.
   
2. 
   Orbital manyovrlar.
   
3. 
   Oyga va boshqa planetalarga uchish
   

Tushuntirish kunlik aylanish Yerning o'z o'qi atrofida aylanishi bilan osmonni birinchi bo'lib Pifagor maktabi vakillari, sirakusliklar Giket va Ekfant taklif qilishgan. Ba'zi rekonstruksiyalarga ko'ra, Yerning aylanishiga Krotonlik Pifagor filolasi ham da'vo qilgan (miloddan avvalgi V asr). Erning aylanishining ko'rsatkichi sifatida talqin qilinishi mumkin bo'lgan bayonot Timeyning Platonik dialogida mavjud.

Biroq, Giket va Ekfant haqida deyarli hech narsa ma'lum emas, hatto ularning mavjudligi ham ba'zida shubha ostiga olinadi. Aksariyat olimlarning fikriga ko'ra, Philolaus dunyosi tizimida Yer aylanmadi, balki Markaziy olov atrofida aylanadi. Platon oʻzining boshqa asarlarida Yerning harakatsizligi haqidagi anʼanaviy qarashga amal qiladi. Biroq, bizga Yerning aylanishi haqidagi g'oyani faylasuf Geraklid Pontlik (miloddan avvalgi IV asr) himoya qilganligi haqida ko'plab dalillar keldi. Ehtimol, Geraklidning yana bir gipotezasi Yerning o'q atrofida aylanishi haqidagi gipoteza bilan bog'liq: har bir yulduz o'z dunyosi, jumladan, yer, havo, efir va bularning barchasi cheksiz fazoda joylashgan. Haqiqatan ham, agar osmonning sutkalik aylanishi Yerning aylanishining aksi bo'lsa, unda yulduzlarni bir sferada deb hisoblash asosi yo'qoladi.
Taxminan bir asr o'tgach, Yerning aylanishi haqidagi taxmin buyuk astronom Samoslik Aristarx (miloddan avvalgi 3-asr) tomonidan taklif qilingan dunyoning birinchi geliotsentrik tizimining ajralmas qismiga aylandi. Aristarxni Bobillik Selevki (miloddan avvalgi II asr), shuningdek, olamni cheksiz deb hisoblagan Pontlik Geraklidlar qo'llab-quvvatlagan. Erning kunlik aylanishi g'oyasi eramizning 1-asrida o'z tarafdorlariga ega bo'lgan. e., faylasuflar Seneka, Derkillides, astronom Klavdiy Ptolemeyning ba'zi bayonotlari bilan tasdiqlangan. Biroq, astronomlar va faylasuflarning aksariyati Yerning harakatsizligiga shubha qilishmadi.
Erning harakati g'oyasiga qarshi dalillar Aristotel va Ptolemey asarlarida uchraydi. Shunday qilib, Aristotel o'zining "Osmon haqida" risolasida Yerning harakatsizligini shunday asoslaydiki, aylanuvchi Yerda vertikal yuqoriga tashlangan jismlar ularning harakati boshlangan nuqtaga tusha olmaydi: Yer yuzasi tashlangan jism ostida harakatlanadi. tanasi. Aristotel tomonidan berilgan Yerning harakatsizligi foydasiga yana bir dalil uning fizik nazariyasiga asoslanadi: Yer og'ir jism bo'lib, og'ir jismlar dunyoning markaziga harakat qiladi va uning atrofida aylanmaydi.
Ptolemeyning Yerning harakatsizligi foydasiga argumentlaridan biri Aristoteldagi kabi yiqilib tushadigan jismlar traektoriyasining vertikalligidir. Bundan tashqari, u Yerning aylanishi paytida haqiqatda sodir bo'lmaydigan hodisalarni kuzatish kerakligini ta'kidlaydi: Yerda o'rnatilmagan barcha jismlar Yerga qarama-qarshi yo'nalishda bir xil harakat qilishlari kerak. Shunday qilib, biz hech qachon sharqqa boradigan bulutni yoki bir xil yo'nalishda tashlangan jismni ko'ra olmadik, chunki Yer sharqqa harakat qilganda barcha jismlardan oldinda bo'lar edi. Ular bizga g'arbga qarab harakatlanayotgan va Yer harakatidan orqada qolayotgandek tuyulardi.
Tadqiqotimning maqsadi: Yerning o'z o'qi atrofida va o'z orbitasi atrofida harakatlanishini isbotlash; uning aylanishi tufayli nima sodir bo'ladi.
Yerning aylanishi mavzusi hozirda dolzarbligicha qolmoqda, chunki Yerda sodir bo'ladigan barcha jarayonlar bunga bog'liq: kun va tunning o'zgarishi, fasllarning o'zgarishi, quyosh energiyasining taqsimlanishi va boshqalar.
Yer atrofi fazosida harakatlanayotgan sun’iy yo’ldoshning yer ekvatori tekisligiga nisbatan holatini va uning harakati bilan bog’liq kattaliklarni o’zida aks ettiruvchi parametrlar uning orbita elementlari deyiladi.
Yer atrofida harakatlanayotgan sun’iy yo’ldoshga turli kuchlar ta’sir etadi. Bular ichida Yer atmosferasining qarshilik kuchi eng muhim hisoblanadi. Qarshilik kuchi tufayli yo’ldosh harakatiga ta’sir etuvchi chetlantiruvchi tezlanishning kattaligi 200 km balandlikda 2,2·10^-4 m/s² ni, 400 km balandlikda esa 3,1·10^-6 m/s² ni, 800 km balandlikda esa atigi 2,6·10^-8 m/s² ni tashkil etadi.Yo’ldosh 100 km balandlikda uchayotganda bu tezlanishning miqdori sezilarli darajada katta bo’lib, 0,3 m/s² ga teng bo’ladi.
Yer atrofida aylanayotgan sun’iy yo’ldoshga Oy va Quyoshning tortish kuchlari sezilarli ta’sir ko’rsatib, uning orbitasi ko’rinishini o’zgartiradi.Bunda Oyning ta’siri Quyoshga nisbatan yaqinligi tufayli, Quyoshnikidan ancha ortiq bo’ladi.
Ma’lum maqsadni mo’ljallab sun’iy yo’ldosh orbitalarini har qanday o’zgartirish orbital manyovrlar deyiladi. Suniy yo’ldoshlarning manyovr qildirish zarurati, ularning orbitalariga tuzatish kiritishdir, yangi orbitaga o’tkazishda, orbitadagi boshqa bir sun’iy yo’ldosh bilan yaqinlashtirishda yoki yo’ldoshni Yerga qaytarish zaruratlari tug’ulganda amalga oshiriladi. Orbital manyovr, odatda, bort dvigatellari yordamida amalga oshiriladi. Qisqa vaqtda dvigatelni ishga tushirish yo’li bilan amalga oshirilgan manyovrlar bir impulsli, bir necha marta dvigatelni yoqish yo’li bilan amalga oshirilgan manyovr ko’p impulsli manyovrlar deyiladi.
KAni oy sirtiga ohista qo’ndirish uchun uning tezligini tormozlovchi impuls yordamida so’ndirishga to’g’ri keladi. Oy sirtiga ohista qo’ndirilgan birinchi “Luna-9” planetalararo avtomatik stansiyasi, Oy sirtiga tushayotganda, 75 km balandlikda tormozlovchi raketa dvigateli ishga tushiriladi va balandlik 150 m qolgunga qadar ishlatib beriladi. Tezlikning so’ngi so’ndirilishi, harakat yo’nalishiga tuzatish kirituvchi kichik dvigatellar yordamida amalga oshiriladi. “Luna”rusumidagi kosmik stansiyalarni barchasi Oy sirtiga shunday yo’l bilan qo’ndirilgan. “Luna-13” dan keyingi stansiyalarning Oy sirtiga ohista qo’ndirilishi, Oy sun’iy yo’ldoshi orbitasida berilgan tormozlovchi impulslar yordamida bajariladi. Oy sirtining jinslaridan namuna bilan qaytgan “Luna-16, 20, 24” va AQSH ning “Appolon” avtomatik stansiyalari Oydan vertical yo’nalishda 2,7 km/s boshlang’ich tezlik bilan ko’tarilib Yerga qaytdi.
Yer qiladi to'liq burilish Quyosh atrofida elliptik orbitada 365,24 quyosh kunida. Bu harakat davomida Quyosh bir yil ichida burjlar turkumlari orqali yulduzlar orasidan falak boʻylab koʻrinadigan yoʻl yasaydi. Orbital tekislik deyiladiekliptik tekislik .

Yeriy eksa egilgan unga 66,5 ° burchak ostida va yil davomida fazoda o'ziga parallel ravishda harakat qiladi. Shuning uchun Yerning shimoliy va janubiy qutb hududlari yoritilgan, bu esa olib keladi o'zgaruvchan fasllar va ekvatordan tashqari barcha kengliklarda yil davomida kun va tunning tengsizligi. Tabiatning mavsumiy ritmi fasllarning o'zgarishi bilan bog'liq. Biz buni harorat, namlik va boshqa meteorologik elementlarning tebranishlarida, yog'ingarchilik rejimida va suv omborlari sathining o'zgarishida kuzatishimiz mumkin. Bu o'zgarishlarning barchasi o'simliklar, hayvonlar va odamlar hayotidagi o'zgarishlarga olib keladi.

Astronomik bahor va kuzning boshlanishi ko'rib chiqiladi bahor va kuzgi tengkunlik kunlari(90 ° burchak ostida quyosh nurlari ekvatorga tushib, qutblarga tegsa - 21 mart va 23 sentyabr). Yoz va qishning boshi esa mos keladigan kunlarning kunlaridir (kunduzgi vaqtda Quyoshning ufqdan balandligi eng katta bo'lganida - 22 iyun va 22 dekabr).

V kun yozgi kun- 22 iyunerning o'qi shimoliy uchi bilan quyoshga yo'naltirilgan - tushda quyosh nurlari vertikal ravishda shimoliy kenglikka parallel ravishda 23,5 ° ga tushadi - shimoliy tropik (Saraton tropikasi). Ekvatorning shimolidagi barcha parallellar 66,5 ° N gacha. NS. kunning ko'p qismi yoritilgan, bu kengliklarda kun tundan uzoqroq... Parallel 66,5 ° N NS. boshlanadigan chegara hisoblanadi qutb kuni Arktika doirasi. Xuddi shu kuni, ekvatordan janubdagi barcha parallellarda 66,5 ° S gacha. NS. kun tundan qisqaroq. Janubiy 66,5 ° S NS. - hudud to'liq yoritilmagan - u erda qutb kechasi... Parallel 66,5 ° S NS. - janubiy qutb doirasi.

V kun qish quyoshi- 22 dekabrerning o'qi janubiy uchi bilan quyoshga qaraydi va tushda quyosh nurlari janubiy kenglikka parallel ravishda 23,5 ° da vertikal ravishda tushadi - janubiy tropik (Uloqcha tropikasi). Ekvatordan janubdagi barcha parallellarda 66,5 ° S gacha. NS. kunduz tundan uzunroq. Janubiy qutb doirasidan boshlab, quyosh ufqda botmaydi - qutb kuni belgilanadi. Arktika doirasidan tashqarida hamma narsa zulmatga botgan - qutbli tun hukmronlik qilmoqda.

Yerning aylanish o'qining orbital tekislikka moyilligi va uning Quyosh atrofida harakati beshta hosil bo'lishiga olib keladi. yoritish kamarlari, ular zonal differensiatsiyaning asosi hisoblanadi geografik konvert... Ular Quyoshning ufq ustidagi peshin balandligida, kunning uzunligida va shunga mos ravishda termal sharoitda farqlanadi va tropik va qutb doiralari bilan chegaralanadi.

Yer yuzasining 40% ga yaqini tropiklar orasida joylashganissiq kamar... Bu yerda kunduz va tunning davomiyligi bir-biridan unchalik farq qilmaydi va quyosh yiliga ikki marta o'zining zenit nuqtasida bo'ladi.

Yer hududining 52% tropik va qutb doiralari orasida joylashganmo''tadil kamarlarQuyosh hech qachon zenitda bo'lmagan joyda. Kun va tunning uzunligi yilning kengligi va vaqtiga bog'liq. Yozda qutb doiralari yaqinida (60 ° dan 66,5 ° gacha) Quyosh qisqa va sayoz ravishda ufqdan pastga tushadi, kechqurun va ertalab shafaqlar birlashadi va oq tunlar deb ataladi.

Sovuq kamarlarfaqat 8% ni egallaydi yer yuzasi qutb doiralarining shimoli va janubida. Qishda bu yerda Quyosh ufqda koʻrinmaydigan qutbli tunlar, yozda esa quyosh ufqdan pastga botmaydigan qutbli kunlar kuzatiladi. Ularning davomiyligi bir kundan - qutb doiralarida - qutblarda olti oygacha oshadi.

Yerning o'qi - bu xayoliy to'g'ri chiziq bo'lib, uning atrofida Yerning kunlik aylanishi sodir bo'ladi. Yerning oʻqi yerning markazidan oʻtadi va geografik qutblarda yer yuzasini kesib oʻtadi; ekliptika tekisligiga 66,5 gradus burchak ostida egilgan (1-rasm).
Rasm: 1 Yer o'qining ekliptika tekisligiga (Yer orbitasining tekisligiga) nisbatan moyilligi.
Yerning kunlik aylanishi o'z o'qi atrofida bir yulduz kuni davri bilan sodir bo'ladi, uning bevosita kuzatiladigan ko'rinishi samoviy sferaning kunlik aylanishidir. Yerning aylanishi g'arbdan sharqqa sodir bo'ladi. Shimoliy yulduz yoki ekliptikaning shimoliy qutbidan qaralganda, Yer soat miliga teskari yo'nalishda aylanadi.
Har qanday harakat nisbiy bo'lgani uchun, ma'lum bir jismning harakati o'rganiladigan ma'lum bir ma'lumot doirasini ko'rsatish kerak. Ular Yerning o'q atrofida aylanishini aytishganda, u har qanday inertial mos yozuvlar tizimiga nisbatan aylanish harakatini amalga oshiradi va bu aylanish davri yulduz kunlariga teng - osmon sferasining to'liq aylanish davriga nisbatan. Yer.
Yerning o'z o'qi atrofida aylanishining barcha eksperimental dalillari Yer bilan bog'liq bo'lgan sanoq sistemasi maxsus turdagi inertial bo'lmagan sanoq sistemasi ekanligini isbotlash uchun qisqartiriladi - inertial tizimlarga nisbatan aylanadigan sanoq sistemasi. ma'lumotnoma.
Yopiq laboratoriyada inersiyasiz harakatni aniqlash uchun inertial harakatdan (ya’ni inertial sanoq sistemalariga nisbatan bir xil to‘g‘ri chiziqli harakatdan) farqli o‘laroq, tashqi jismlar ustidan kuzatishlar o‘tkazish shart emas – bunday harakat mahalliy tajribalar yordamida aniqlanadi (ya’ni, ushbu laboratoriyada o'tkazilgan tajribalar). Bunda (aniq bunda!) So'zning ma'nosida inersiyasiz harakatni, jumladan, Yerning o'z o'qi atrofida aylanishini mutlaq deyish mumkin (2-rasm).
Rasm: 2 Aylanuvchi yerdagi markazdan qochma kuch.
Noinertial sanoq sistemalarida Nyutonning ikkinchi qonuni quyidagicha yoziladi: