Влияние солнечного ветра на высоту орбиты небесных тел

Dio69>>> После 130км полёта по инерции (!), болванка закладывает углы при перегрузке 5g...
Darth>> Ну дык смотря с какой высоты стрелять. А ну как это было посчитано для пуска с динамического потолка Су-27 — тогда ещё бабушка надвое сказала, какая скорость (следовательно, располагаемая перегрузка) останется у Р-27Э после пролёта 130 км
Dio69> Ну если из космоса вертикально вниз, то....

Ну если носитель находится на орбите, имея 1-ю космическую скорость, то пуск с него Р-27 вертикально вниз, строго говоря, не приведёт к попаданию в планету

(В орбитальной динамике не силён, но рискну предположить, что в этом случае после выгорания заряда РДТТ будет иметь место затухающий волновой процесс с окончательной стабилизацией ровно на той же высоте, с которой начали )

Darth> В орбитальной динамике не силён, но рискну предположить...
Неверное предположение. Теоретически наша "орбитальная ракета" должна будет перейти на более вытянутую орбиту, с перигеем ниже исходной орбиты и апогеем намного выше. Но если исходная орбита и так была низкая - ракета войдет в атмосферу, где и сгорит.

Хм. Странно. Не понимаю физику такого процесса. Мы же не меняем тангенциальную скорость, следовательно попытка «силового» решения вопроса о высоте орбиты путём направления вектора тяги строго вдоль вектора силы тяжести в моём представлении встречает противодействие со стороны всё более возрастающей центробежной силы, которая перестаёт быть строго скомпенсированной притяжением планеты, — отсюда тело стремится занять первоначальное положение.

А ваше объяснение мне понятно только для случая, если бы мы ориентировали ракету строго перпендикулярно первоначальному вектору скорости, включили двигатель, но уже не меняли бы ориентацию за всё время его работы — но это не наш случай

Darth> Хм. Странно. Не понимаю физику такого процесса. Мы же не меняем тангенциальную скорость,
Но что мы увеличиваем векторную скорость ИСЗ - понятно?

Darth> следовательно попытка «силового» решения вопроса о высоте орбиты
Уходим в офф-топ, как "наша" ракета в атмосферу. Начинать надо будет с начала. Орбита - это эллипс, в одном из фокусов которого находится наша Земля. Соотношение полуосей у этого эллипса могут быть очень разными при одной и той же "высоте орбиты", то есть приданной энергии при выводе на орбиту данного ИСЗ.

Darth> А ваше объяснение мне понятно только для случая, если бы мы ориентировали ракету строго перпендикулярно первоначальному вектору скорости, включили двигатель, но уже не меняли бы ориентацию за всё время его работы — но это не наш случай
Время обращения по низкой орбите - около часа, то есть порядка нескольких тысяч секунд, возьмем для простоты - 3000 с. Время работы РДТТ, как я помню - порядка 30 с, то есть за время работы двигателя ориентация ракеты изменится на 1/100 = 3,6 градуса. Несущественная величина в данном случае.
То есть у нас как раз "почти мгновенный" добавочный импульс к скорости ИСЗ, векторную скорость ИСЗ увеличивающий.

Полл> Но что мы увеличиваем векторную скорость ИСЗ - понятно?

Ааааа, Семёёёён Семёныч! Дошло.

Кроме того подумалось, что при форсированном снижении высоты орбиты обсуждаемым методом сила притяжения увеличивается пропорционально 1/R², а центробежная сила — пропорционально 1/R (при той же тангенциальной скорости-то), что по идее только усугубляет описанный вами эффект... (Или это не в ту степь?)

Полл> Время работы РДТТ, как я помню - порядка 30 с

У Р-27Э и того меньше

Darth> Ааааа, Семёёёён Семёныч! Дошло.
Эт главное.

Darth> Кроме того подумалось, что при форсированном снижении высоты орбиты обсуждаемым методом сила притяжения увеличивается пропорционально 1/R², а центробежная сила — пропорционально 1/R (при той же тангенциальной скорости-то), что по идее только усугубляет описанный вами эффект... (Или это не в ту степь?)
Это "в ту степь", но очень далеко от верстовой дороги, которой пользуются при поездке в нее.
Не пользуйся понятием "центробежная сила" при обдумывании орбит - оно здесь не к месту, орбиты - они, строго говоря, не круглые.

Полл> Не пользуйся понятием "центробежная сила" при обдумывании орбит - оно здесь не к месту, орбиты - они, строго говоря, не круглые.

Дык какая разница? Оттого, что мы движемся по эллипсу (параболе, ...), "бытие" центробежной силы не прекращается

Darth> Оттого, что мы движемся по эллипсу (параболе, ...), "бытие" центробежной силы не прекращается
"Бытие" в кавычках - это правильно. Поскольку в реальности этой "силы" нет. И введена она была исключительно для удобства расчетов при круговом движении.

Полл> "Бытие" в кавычках - это правильно. Поскольку в реальности этой "силы" нет. И введена она была исключительно для удобства расчетов при круговом движении.

Ага, это вы потом гаишнику будете рассказывать про отсутствие этой силы, в рамках объяснения, почему ваша машина на повороте в кювете вдруг оказалась

Кстати, Полл, а такая мысль оформилась: ведь на планету постоянно солнечный ветер "дует". Если взять Меркурий какой-нить, то с учётом расстояния интенсивность очень даже заметная должна получаться. Т.е. это как раз наш эквивалент ракетной тяги, приложенной к центру масс и направленной по нормали к вектору скорости орбитального движения. А чего ж тогда планеты со временем орбиту под влиянием солнечного ветра не меняют?

ЗЫ: Или меняют?

Darth> ЗЫ: Или меняют?

Численные решения для всех планет
Для внутренних планет численные расчеты дают хаотичность их положения на орбите. Кроме того, особой проблемой является Меркурий, который, резонансно взаимодействуя с Юпитером, может существенно изменять свою орбиту. В одном из последних исследований[4] моделирование проводилось на интервале времени порядка миллиардов лет и рассчитывалось 2500 вариантов с орбитой Меркурия, изменяющейся с шагом 0,38 мм (в настоящий момент погрешность её измерений порядка метров). Среди этих вариантов обнаружено 20 решений, где орбита Меркурия приобретает достаточный эксцентриситет для пересечения орбит Венеры, Земли и Марса. Среди этих орбит есть такие, что Меркурий падает на Солнце, сталкивается с другими внутренними планетами, либо дестабилизирует их орбиты так, что они сами сталкиваются друг с другом.

Полл> Устойчивость Солнечной системы — Википедия

Ух ты, интересно, спасибо. Т.е. в нашем случае правильно будет сказать, что изменения параметров орбит под влиянием резонансов существенно превышают таковые от солнечного ветра, поэтому выделить его влияние, по крайней мере экспериментально, невозможно?

Но если звёздная система с 1 планетой — как влияет солнечный ветер на параметры орбиты?

Darth> Ух ты, интересно, спасибо.
Хорошо, что модераторы редко сюда заходят.

Darth> Т.е. в нашем случае правильно будет сказать...
Да.

Darth> Но если звёздная система с 1 планетой — как влияет солнечный ветер на параметры орбиты?
По-разному. Во-первых давление солнечного ветра действительно "вытаскивает" вещество, из которого формируется протопланета, из гравитационной ямы звезды выше, чем обеспечивает только орбитальная скорость вещества. Во-вторых, если планета вращается не синхронно с периодом обращения вокруг своей звезды, то есть не обращена к звезде всегда одной стороной, то тепловое излучение нагретой за день "вечерней" стороны планеты может ее разгонять или тормозить, и соответственно повышать или понижать орбиту этой планеты.

Полл> Хорошо, что модераторы редко сюда заходят.

Да уж (хотя мы не совсем уж в оффтопик ушли — обсуждая УРВВ, вполне резонно рассмотреть частные случаи их пуска с орбиты… хотя, строго говоря, они в этом случае утрачивают признак «ВВ» )

Сейчас создам заявку на перенос нашей планетной беседы сюда: Влияние солнечного ветра на высоту орбиты небесных тел

Darth> О! Но что такое «выше»? Это новая стабилизированная «высота» или же это высота, постоянно увеличивающаяся под действием ветра?
При стабильном световом потоке - это именно "стабилизированная высота". Но звезды не обеспечивают стабильного светового потока.

Darth> ...просто будет висеть на новой «равновесной» орбите, более высокой, чем «положено» в силу орбитальной скорости?
Верное предположение. Если бы звезда обеспечивала постоянное и неизменное световое излучение.

Полл> При стабильном световом потоке - это именно "стабилизированная высота". Но звезды не обеспечивают стабильного светового потока.

Давайте абстрагируемся пока от неравномерности светового потока, будем считать его мощность постоянной (а то это нам физическую картину мира смазывает )

Darth>> ...просто будет висеть на новой «равновесной» орбите, более высокой, чем «положено» в силу орбитальной скорости?
Полл> Верное предположение. Если бы звезда обеспечивала постоянное и неизменное световое излучение.

Но тогда это вступает в противоречие с ранее сказанным (с чем я уже даже согласился ). Ибо только что мы "установили", что приложение к объекту силы, вектор которой лежит в орбитальной плоскости и в каждый момент времени направлен строго перпендикулярно вектору тангенциальной скорости, приводит к изменению эксцентриситета орбиты — и этот эффект сохраняется после прекращения действия силы. Теперь же получается, что сила давления солнечного ветра всего лишь повышает высоту орбиты, не меняя иных её параметров — и этот эффект исчезает после прекращения действия силы. Но так не бывает Природа этих двух сил — тяги двигателя "орбитальной Р-27" и давления солнечного ветра — одна и та же, только направление противоположное. Но разве направление играет роль?

Darth> Ибо только что мы "установили", что приложение к объекту силы, вектор которой лежит в орбитальной плоскости и в каждый момент времени направлен строго перпендикулярно вектору тангенциальной скорости, приводит к изменению эксцентриситета орбиты — и этот эффект сохраняется после прекращения действия силы.

Честное световое давление (эффектами переизлучения можно пренебречь для начала) не приводит к изменению эксцентриситета. Соотв. сила направлена всегда радиально (как и гравитационная), и также обратно пропорциональна квадрату расстояния (площадь тела постоянна, а плотность светого потока убывает обратно пропорционально). Поэтому можно считать, что орбита тела вполне "гравитационная", изменения сугубо количественные - эквивалентны тому, что массу звезды нужно взять чуть-чуть-чуть меньшую. Т.е. орбита остаётся таким же кругом/эллипсом, только пропорционально еле-еле увеличенным.

Fakir> Честное световое давление (эффектами переизлучения можно пренебречь для начала) не приводит к изменению эксцентриситета...

Ну да, это вполне соответствовало моему пониманию процесса, но выше (Влияние солнечного ветра на высоту орбиты небесных тел [Полл#15.07.11 07:39]) мы обсуждали обратную задачу: находящаяся на (круговой) орбите Земли ракета поворачивается носом к центру Земли и на несколько секунд включает маршевый двигатель — как изменятся параметры её орбиты? До разговора с Поллом я думал, что после выключения двигателя ракета волнообразно вернётся к первоначальной орбите, т.к. тангенциальная составляющая скорости не поменялась. Но Полл объяснил, что сложение тангенциальной составляющей с привнесённой двигателем радиальной приведёт к росту векторной скорости, что изменит параметры орбиты.

Дык теперь непонятно, чем эта задача отличается от задачи с солнечным ветром? Ибо внешне всё то же самое, разве что приложенные силы в разные стороны действуют.

"Разовое" и постоянное приложение силы - разные вещи.

Fakir> "Разовое" и постоянное приложение силы - разные вещи.

А, то есть правильно я думаю, что если в свойствах нашей орбитальной ракеты поставить галочку «бесконечное топливо», включить двигатель и всегда направлять ракету носом в планету, то в начальный период эксцентриситет орбиты будет меняться, но через достаточно большое число витков орбита ракеты снова вернёт прежний эксцентриситет, и только размеры полуосей эллипса сократятся на один и тот же коэффициент? Или для такого эффекта также нужно, чтобы тяга убывала по мере "уменьшения" эллипса? (Или вообще всё не так? )