Ay'ın Güneş çevresindeki yörüngesi

Dünya Güneş'in etrafında döner ve Ay Dünya'nın etrafında döner. Meraktan Ay'ın Güneş çevresindeki yörüngesini düşünmeye başladım ve bunun aşağıdaki gibi olmasını bekledim:

Ama Wikipedia ve diğer bazı sitelerde yörüngenin aslında böyle olduğunu öğrendim:

3 sorum var:

1. Varsayılan ve gerçek yol varyasyonu arasındaki bu farkın nedeni nedir?
2. Ay'ın oluşumundan beri bu yol böyle miydi?
3. Diğer gezegenlerin doğal uyduları da Güneş çevresindeki yörüngeyi takip ediyor mu?

Daha fazla arama yaptıktan sonra, ilgilenenler için YouTube'daki yörünge yolu hakkında daha iyi ve daha kolay bir açıklama buldum , mutlaka kontrol edin.

Varsayılan ve gerçek yol varyasyonu arasındaki bu farkın nedeni nedir?

İkinci resminiz bile doğru değil. Ay'ın Güneş hakkındaki yörüngesinin küçük bir bölümünü yakınlaştırdığınızı, örneğin bir dolunaydan diğerine, Güneş resimden uzaklaştırıldığını düşünün. Şimdi bir dış uçtan (dolunay) diğerine bir çizgi parçası çizmeyi hayal edin. Her iki görüntünüzde de, o çizgi parçası eğrinin dışından geçer. Başka bir deyişle, her iki eğriniz içbükeydir.

Bunu Ay'ın Güneş hakkındaki yörüngesiyle karşılaştırın. Bu dışbükey bir eğridir. Bu eğri üzerinde herhangi iki nokta seçerseniz ve aralarında bir çizgi parçası çizerseniz, o parçanın tamamı eğrinin üzerinde veya içinde olacaktır. Ay'ın Güneş hakkındaki yörüngesinin dışbükey olmasının nedeni, Güneş'in Ay'a uyguladığı çekim kuvvetinin, Dünya'nın Ay'a uyguladığından iki kat daha fazla olmasıdır. Ay, Dünya'ya 259000 km'den (yaklaşık 40.6 Dünya yarıçapı) daha yakın olsaydı yörünge içbükey olurdu. Ay yaklaşık 385000 km'de (yaklaşık 60.4 Dünya yarıçapı) yörüngede olduğundan, Ay'ın Güneş hakkındaki yörüngesi dışbükeydir.

Güneş'in bir ayının yörüngesi basit değil (sorudaki ilk görüntü), basit / içbükey (sorudaki ikinci görüntü) veya basit / dışbükey (Ay'ın Güneş hakkındaki yörüngesi) olsun, bir elipsten sapmalar çok küçük. Dünya-Ay sistemi ile ilgili olarak, sapmalar o kadar küçüktür ki, çizilen çözünürlükte (288x288 piksel), Dünya'nın yörüngeleri, Dünya-Ay barycenter'ı ve Güneş hakkındaki Ay bir üstte olacak bir diğeri. Varyasyonların çok küçük olmasının nedeni (288x288 pikselde bir pikselden daha az), Güneş'in Dünya / Ay yörüngesinin büyüklüğünün, Ay'ın Dünya yörüngesinin boyutuna kıyasla büyük oranından kaynaklanmasıdır.

İlk görüntünüzdeki bu geriye doğru döngüler, Dünya'nın etrafında dönen herhangi bir nesne için gerçekleşmez. Bu, Dünya hakkında Güneş'in yörüngesel hızından daha büyük bir yörünge hızı gerektirecektir. Dünyanın Güneş hakkındaki yörünge hızı yaklaşık 30 km / sn, düşük Dünya yörüngesindeki bir nesnenin yörünge hızından yaklaşık 7,8 km / sn'dir.

Ay'ın oluşumundan beri bu yol böyle miydi?

Hayır. Ay, yukarıda belirtilen 40.6 Dünya yarıçapından çok daha az olan dört ila altı Dünya yarıçapında oluştu. Ay'ın yörüngesi başlangıçta ikinci görüntünüze benziyordu.

Diğer gezegenlerin Doğal Uyduları da Güneş çevresindeki yörüngeyi takip ediyor mu?

Devasa gezegenler Güneş'ten Dünya'dan çok daha uzaktır ve Dünya'dan çok daha büyüktür. Jüpiter'in ayların çoğunun Güneş hakkındaki yörüngeleri dışbükeyden ziyade içbükeydir. Sadece Jüpiter'in en dış uydularında Güneş hakkında dışbükey yörüngeler bulunur. Jüpiter'in en içteki uydularından birkaçı (Metis, Adrastea, Amalthea, Thebe, Io ve Europa) ilk görüntünüzde gösterilen geriye dönük hareketi sergiliyor.

Güneş'in yörüngesi dışbükey olan aylarla ilgili olarak, Dünya için 259000 km değerine karşılık gelen mesafeler Mars için 129000 km, Jüpiter için 24.1 milyon kilometre, Satürn için 24.2 milyon kilometre, Uranüs için 19.0 milyon kilometre ve 32.3 Neptün için milyon kilometre. Mars'ın her iki uydusu da yakın yörüngede. Bununla birlikte, dev gezegenlerin dördünde yarı ana ekseni yörüngesi karşılık gelen sınırın dışında kalan aylar vardır.

Cevap değil, ama bunun Ay'ın güneş çevresindeki yörüngesinin resminin iyi bir dilimi olduğunu düşündüm.

Kaynak: http://www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/

Bu çok eski bir soru ve zaten ölçeklendirilmiş bir diyagram da dahil olmak üzere harika cevapları var. Sadece sorudaki her iki resmin nasıl yanlış olduğunu gösteren çok basit bir benzetme eklemek istiyorum (ikincisi, şüpheli yanlış derecesini kabul edersek, birinciden daha azdır ). Aşağıda bazı arkadaşlara Ay-Güneş hareketini nasıl açıkladım ve hemen kavradılar, bu yüzden hala eklememin yararlı olabileceğini umuyorum.

Olimpik sporu uzun pistli sürat pateni düşünün. İki rakip, neredeyse eşmerkezli daireler üzerinde büyük bir hızla birbirine yaklaşıyor (bu pisti, gerçek sporda olduğu gibi oval değil, basitlik için yuvarlak yapalım). Patencilerden biri biraz daha uzun pist koştuğundan, kurallar her turda şerit değiştirmelerini gerektirir, bu nedenle ikisinden hiç biri dezavantajlı değildir.

^{Görsel hakları : Wikipedia Dosya: Jan_Smeekens_ (23-02-2008) .jpg}

Aniden, Olimpiyat komitesi kuralları değiştirir. Patenciler şimdi 400m'lik bir pist değil, 10km uzunluğunda bir pist (çapı yaklaşık 3.2km'lik bir daire) koşmalı ve pist başına bir kez değil, 13 kez pist değiştirmelidir. Stadyum büyüktür ve pistin eğrisi o kadar hafiftir ki, değişim sırasında dış koşucu pist boyunca 15 m / s ileri hızını korurken iç piste 0.2 m / s'de hareket ederken hala dışbükey bir eğri izler [ Not: Bu iki şekil, diğerlerinden farklı olarak, benzetme için önemsizdir].

Şimdi, adamlardan birinin oldukça tutarlı olmadığını söyle. Biraz hızlanır, sonra biraz yavaşlar, ancak yine de ikinciyi yakalar. Aslında öyle olur ki dışarı çıktığında, ikincisinin arkasındadır, ancak iç pistte ilerlerken öndedir. Yukarıdan koşucuları takip eden bir drone kameradan ne göreceğinizi hayal edin. Vay, birbirlerinin yörüngesinde ! Ve yolların hiçbiri ikinci resimde olduğu gibi içbükey değildir ve ilk resimde bunun gibi geriye dönük döngüler yoktur. O madalyayı getirmek için her zaman ileri giderler!

Yukarıdaki sayılar Dünya ve Ay yörüngelerine yaklaşmaktadır. Güneş'in etrafındaki Dünya yörüngesi, dünyadaki Ay'ınkinden ~ 400 kat daha büyüktür, 4 m'lik standart 2 şeritli bir parkur genişliği, supertrack'ımızın 1.6 km yarıçapının 1 / 400'üdür. Ay, bir Dünya yılında Dünya'da yaklaşık 13 dönüş yapar. Elbette, daha iyi bir benzetmede, Dünya pistin ortasında koşar, sadece hafifçe sapar ve Ay en içteki ve en dıştaki kenarlar arasında ritmik olarak sallanır. Ay için ayar noktalarında ani bir şerit değişikliği de yoktur (ve bu, eğriyi patenciler yollarına kıyasla içbükeyden daha da uzaklaştırır). Ancak bir düşünce deneyinde olduğumuzdan, Olimpiyat komitesinin bu tuhaf çift için bir istisnası olduğunu varsayalım.

Varsayılan ve gerçek yol varyasyonu arasındaki bu farkın nedeni nedir?

Güneşin etrafında bir ayın yörüngesi, gezegenin yörüngesine ve gezegenin güneşin yörüngesine bağlıdır.

Ayın gezegenin yörüngesinde uzun süre alması durumunda (Dünya-Ay gibi), yörünge sadece daire boyunca hareket eder.

Ayın gezegenler yılına (Jüpiter-Io gibi) kıyasla kısa bir yörünge dönemine sahip olması durumunda, yol ilk şekilde çizdiğiniz gibidir.

Ay'ın oluşumundan beri bu yol böyle miydi?

Dünya-Ay sistemi için, ...
Evet, hep böyle oldu.

Diğer gezegenlerin Doğal Uyduları da Güneş çevresindeki yörüngeyi takip ediyor mu?

Hayır.

[NOT: Animasyonlu GIF'ler bu yayına kopyalanamayacak kadar büyük, ancak URL'ler çalışmalıdır]

DÜZENLE: 3 animasyonlu GIF'in tamamı artık youtube'da mevcut:

• https://youtu.be/7xN5hwcxspg
• https://youtu.be/G5YfPQdNw5g
• https://youtu.be/qSbozfxAfDQ

SON DÜZENLEME

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/farmoon.gif

Yukarıdaki resim aşağıdaki durumlarda geçerlidir:

• Dünya ve Ay'ın her ikisi de dairesel yörüngelere sahipti (yaklaşık olarak doğru)

• Ay'ın yan dönemi tam olarak 1/12. yıldı (yaklaşık olarak doğru)

• Dünyanın Güneş'ten uzaklığı 150 (milyon km) idi (yaklaşık olarak doğru)

• Ay'ın Dünya'ya uzaklığı 30 (milyon km) idi (tamamen yanlış)

Burada, başlangıçta beklediğiniz döngü döngü yörüngesini görüyorsunuz.

Şimdi, mesafeyi 10 milyon km'ye (hala çok büyük) düşürürsek:

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/nearmoon.gif

Gördüğünüz gibi, döngü yörüngeleri gitti, ancak yörüngede hala Ay'ın gerçek yörüngesinde görmediğimiz bazı "keskin noktalar" var.

Mesafeyi 3 milyon km'ye indirirsek, beklentilere daha yakın bir şey elde ederiz:

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/closemoon.gif

Burada, gerçekte olana daha yakın, titrek bir çemberimiz var.

Tabii ki, Ay'ın Dünya'ya olan gerçek mesafesi sadece 0,35 milyon km'dir, bu nedenle gerçek sallanmalar çok daha küçüktür. Bunların bir grafiğini yapmaya çalıştım, ancak iki yörünge birbirinin üstüne geldi.

Ay'ın güneş etrafındaki yörünge yolu, geometrik açıdan sikloid adı verilen aylık bir yarı dairedir.

Ay'ın yörüngesini temsil eden bir daire çizin. Bu yuvarlanma çemberi (dünyayı unut). Bu daireye dokunmak, güneşin geniş çevresini temsil etmek için bir yay çizer. Bu temel daire olacak.

İki merkez arasına çizilen bir çizgi daireleri keserse, güneşe en yakın nokta olan yeni ay olarak adlandırılan sikloidin başlangıç ​​noktasıdır. Yuvarlanma çemberindeki bu nokta taban çemberi etrafında hareket ettikçe, bir devrimden sonra taban eğrisine geri dönecektir. İzlenen yol yarı daire olacak ve iki nokta arasındaki mesafe taban dairesinde bir ay olacaktır.