Astronomie

Himmelsmechanik - Beispiele für Störungen

Beispiele für Störungen

Einige der Variationen in den Orbitalparameter durch Störungen verursacht wird, kann in einfachen Worten zu verstehen. Das Mondumlaufbahn um etwa 5 °, zu der Ebene der Ekliptik geneigt und die Länge seiner aufsteigenden Knoten auf der Ebene der Ekliptik (Ω in Abbildung 2 ) , wird zur Rückbildung (Ω abnehmend) eine vollständige Umdrehung in 18,61 Jahren beobachtet. Die Sonne ist die Hauptursache für diese Regression des Mondknotens. Wenn der Mond näher an der Sonne ist alsErde , die Sonne beschleunigt den Mond etwas mehr als die Erde. Dieser Unterschied in den Beschleunigungen ist , was die Mond stört Bewegung um die Erde. Der Mond fliegt in dieser Situation nicht ab, da die Beschleunigung des Mondes zur Erde viel größer ist als der Unterschied zwischen den Erdbeschleunigungen der Sonne und des Mondes.

Die Sonne befindet sich natürlich immer in der Ekliptikebene, da ihr scheinbarer Weg zwischen den Sternen die Ebene definiert. Dies bedeutet, dass die soeben definierte störende Beschleunigung immer leicht auf die Ekliptikebene gerichtet ist, wenn sich der Mond in seiner Umlaufbewegung um die Erde unter oder über dieser Ebene befindet. Diese Tendenz, den Mond in Richtung der Ekliptikebene zu ziehen, bedeutet, dass der Mond die Ebene auf jeder halben Umlaufbahn mit einem Längengrad überquert, der etwas kleiner ist als der Längengrad, auf dem er sich gekreuzt hätte, wenn die Sonne nicht dort gewesen wäre. Somit ist die Knotenlinie zurückgegangen. Die augenblickliche Geschwindigkeit, mit der sich der Knoten zurückbildet, ändert sich, wenn sich die Geometrie während der Bewegung des Mondes um die Erde und während des Mondes ändertBewegung des Erd-Mond-Systems um die Sonne, aber es gibt immer eine Nettorückführung. Eine solche Änderung, die mit zunehmender Zeit immer in die gleiche Richtung geht, wird als a bezeichnetweltliche Störung. Überlagert sind die säkulare Störung der Länge des Knotensperiodische Störungen (periodische Änderung ihrer Richtung), die sich aus der Tatsache ergeben, dass die Rate der säkularen Regression des Knotens zeitlich nicht konstant ist. Die Sonne verursacht eine weltliche Zunahme der Länge des Mondperigäums (Ω + ω in Abbildung 2 ) um eine vollständige Umdrehung in 8,85 Jahren sowie periodische Störungen der Neigung, Exzentrizität und mittleren Bewegung.

Für Near-Bei künstlichen Erdsatelliten ist die Abweichung der Massenverteilung der Erde von der Kugelsymmetrie die Hauptursache für die Störungen durch reine elliptische Bewegung. Die wichtigste Abweichung ist die äquatoriale Ausbuchtung der Erde aufgrund ihrer Rotation. Wenn zum Beispiel die Erde eine Kugel mit einem Massenring um sie herum wäreÄquator , der Ring würde einem Satelliten, dessen Umlaufbahn zum Äquator geneigt ist, eine Beschleunigungskomponente in Richtung der Äquatorebene geben, wenn sich der Satellit über oder unter dieser Ebene befindet. Durch ein ähnliches Argument wie für den Mond, auf den die Sonne einwirkt, würde diese Beschleunigung dazu führen, dass sich die Knotenlinie einer engen Satellitenumlaufbahn um etwas mehr als 5 ° pro Tag zurückbildet.

As a final example, the distribution of continents and oceans and the varying mass densities in Earth’s mantle (the layer underlying the crust) lead to a slight deviation of Earth’s gravitational force field from axial symmetry. Usually this causes only short-period perturbations of low amplitude for near-Earth satellites. However, communications or weather satellites that are meant to maintain a fixed longitude over the Equator (i.e., geostationary satellites, which orbit synchronouslymit Erdrotation) werden durch diese Abweichung außer bei zwei Längen destabilisiert. Wenn die axiale Asymmetrie durch einen leicht elliptischen Äquator dargestellt wird, beträgt der Unterschied zwischen der Haupt- und Nebenachse der Ellipse etwa 64 Meter, wobei sich die Hauptachse etwa 35 ° W befindet. Ein Satellit an einer Position etwas vor der Längsachse von Der elliptische Äquator erfährt eine Beschleunigungskomponente entgegen seiner Bewegungsrichtung (als würde ein großer Berg ihn zurückziehen). Diese Beschleunigung lässt den Satelliten näher an die Erde fallen und erhöht seine mittlere Bewegung, wodurch er weiter vor der axialen Ausbuchtung am Äquator driftet. Befindet sich der Satellit etwas hinter der axialen Ausbuchtung, erfährt er eine Beschleunigung in Bewegungsrichtung. Dadurch bewegt sich der Satellit von der Erde weg, wobei seine mittlere Bewegung abnimmt. so dass es weiter hinter der axialen Ausbuchtung driftet. Die synchronen Erdsatelliten werden somit von der Längsachse der Äquatorellipse abgestoßen und von der Kurzachse angezogen, und Ausgleichsbeschleunigungen, üblicherweise von Bordjets, sind erforderlich, um einen Satelliten auf einer anderen Länge als den beiden zu stabilisieren, die den Enden der kurze Achse der axialen Ausbuchtung. (Die Düsen werden tatsächlich für jede Länge benötigt, da sie auch andere Störungen wie den Strahlungsdruck ausgleichen müssen.) sind erforderlich, um einen Satelliten auf einer anderen Länge als den beiden zu stabilisieren, die den Enden der kurzen Achse der axialen Ausbuchtung entsprechen. (Die Düsen werden tatsächlich für jede Länge benötigt, da sie auch andere Störungen wie den Strahlungsdruck ausgleichen müssen.) sind erforderlich, um einen Satelliten auf einer anderen Länge als den beiden zu stabilisieren, die den Enden der kurzen Achse der axialen Ausbuchtung entsprechen. (Die Düsen werden tatsächlich für jede Länge benötigt, da sie auch andere Störungen wie den Strahlungsdruck ausgleichen müssen.)