אסטרופיזיקה/מסלולים

מסלול (באנגלית: Orbit) הוא הנתיב שדרכו עובר גוף שמימיי מסביב לגוף אחר.

שני גופים בעלי מסה שונה הנעים סביב מרכז מסה זהה. גדלי העצמים, וסוג המסלול הספציפי הזה דומים לאלו במערכת פלוטו-כארון

באופן טבעי, כוח המשיכה של גוף מסוים מושך עצם שמימי לכיוון המרכז שלו^[1] אך הגוף אינו נופל בגלל המהירות הרבה. ניוטון הסביר תופעות אלו בעזרת חוקי התנועה שלו וחוק הכבידה האוניברסלי.

צורתו של מסלול

דמיינו מסלול כדיסק, או משטח בעל צורה אובאלית (אליפטית). ניתן לסובב את המסלול לכל מיני זוויות וכיוונים, שנקבעים ע"י פרמטרים מסוימים (מאפייני המסלול). ישנם מסלולים שעוברים דרך כדור הארץ (מסלול בליסטי), כשמשגרים טיל בין יבשתי, לדוגמה או מסלולים שלא עוברים דרך כדור הארץ, כמו מסלול הירח.

עכשיו תורכם:

1.א' שרטטו על את כדור הארץ כעיגול. מסביב לעיגול, ציירו שלושה מסלולים שונים. אחד עגול לחלוטין, אחד אובאלי כשקודקוד האליפסה קרוב לכדור הארץ ואחד אובאלי כשכדור הארץ באמצע.

פתרון

שימו לב: התמונה היא מזוית "מבט של ציפור", כאשר סימן ה-X מסמן את הקוטב הצפוני.

אתגר:

1.ב' ציירו שני מסלולים כשהנקודה הרחוקה מכדור הארץ של שניהם באותו מרחק מכדור הארץ אך הנקודה הנמוכה בשניהם במרחק שונה.

פתרון

שימו לב שלשני המסלולים נקודה גבוהה באותו מיקום אך הנקודה הנמוכה בשניהם במרחקים שונים מפני הכוכב.

נקודות במסלול

במסלול ישנן מספר נקודות בעלות ייחוד, והן אינן אקראיות.

אפואפסיס (Apoapsis)

האפואפסיס היא הנקודה הגבוהה במסלול סביב גוף. בנקודה זו, לפי חוקי התנועה והפיזיקה, מהירות הגוף היא הנמוכה ביותר.

פריאפסיס (Periapsis)

הפריאפסיס היא הנקודה הנמוכה במסלול סביב גוף. בנקודה זו, לפי חוקי התנועה והפיזיקה, מהירות הגוף היא הגבוהה ביותר.

כדאי לדעת:

מה אם המסלול עגול לחלוטין?
אם המסלול באותו גובה בכל נקודה, האפואפסיס והפריאפסיס פשוט שווים, והם מוצגים בשני כיווני המסלול כרגיל.

עכשיו תורכם:

שרטטו את נקודות האפואפסיס והפריאפסיס למסלולים שציירתם במשימה 1.א'

כדאי לשים לב שהפריאפסיס והאפואפסיס תמיד נמצאים אחד מול השני.

מאפייני המסלול

חוץ מנקודות מפתח במסלול (אפו', פרי') יש למסלול גם מאפיינים כלליים.

נטייה מסלולית (Inclination)

הנטייה המסלולית מייצגת את הזוית של המסלול ביחס לקו המשווה של הגוף שאותו מקיף לווין, ונרשמת במעלות. מסומנת כ- $Inc$ .

אליפטיות (Eccentricity)

מאפיין זה הנו מספר בין 1 ל-0 שמייצג כמה אליפטי המסלול, כאשר 0 מסמל "מסלול עגול לחלוטין". בפועל, אין מסלול שהאליפטיות שלו היא 1 או 0, אך ניתן לשאוף לערכים אלו. מאפיין זה מסומן כ- $Ecc$ .

הפרק הקודם:
ווקטורים

מסלולים

הפרק הבא:
חוק הכבידה

^ מרכז המסה, ליתר דיוק

[1] מרכז המסה, ליתר דיוק

[1]