Влияние солнечного ветра на высоту орбиты небесных тел

Перенос из «Авиационного» (ветка «УРВВ»)
 

Darth

опытный

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 :))
 5.05.0
Это сообщение редактировалось 17.07.2011 в 00:06
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
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.
 8.08.0
+
-
edit
 

Darth

опытный

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 :)
 5.05.0
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
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.
 8.08.0
+
-
edit
 

Darth

опытный

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 :)
 5.05.0
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
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.
 8.08.0
+
-
edit
 

Darth

опытный

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 :)
 5.05.0
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
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.
 8.08.0
+
-1
-
edit
 

Darth

опытный

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 :)
 5.05.0
+
-
edit
 

Darth

опытный

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? :eek:
 5.05.0
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
Darth> ЗЫ: Или меняют? :eek:

Устойчивость Солнечной системы — Википедия

Устойчивость Солнечной системы
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация,
поиск
Задача оценки устойчивости Солнечной системы — одна из старейших качественных задач небесной механики. В рамках ньютоновой теории тяготения система двух тел стабильна, но уже в системе трёх тел возможно движение, приводящее, например, к выбрасыванию одного из тел системы. Помимо этого, планеты Солнечной системы имеют конечные размеры, и могут сталкиваться между собой при близком прохождении. Современный анализ показывает, что Солнечная система, вероятно, стабильна относительно выброса планет, но нестабильна относительно их столкновений, однако характерное время столкновений планет сопоставимо с возрастом Солнечной системы.

// Дальше —
ru.wikipedia.org
 

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.
 8.08.0
+
-
edit
 

Darth

опытный

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?
 5.05.0
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
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.
 

Darth

опытный

Перенос из УРВВ

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

О! Но что такое «выше»? Это новая стабилизированная «высота» или же это высота, постоянно увеличивающаяся под действием ветра?

> 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.

Круто! (Сложно привыкнуть к таким категориям как изменение орбиты планеты под действием «реактивной тяги» от её теплового излучения :))

Но пусть наша 1-планетная звёздная система «синхронизировалась» (планета всегда смотрит на звезду одной стороной) — тогда вопрос тот же, что и выше про протовещество: улетит ли со временем планета восвояси или просто будет висеть на новой «равновесной» орбите, более высокой, чем «положено» в силу орбитальной скорости?
 5.05.0
+
-
edit
 

Darth

опытный

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
 5.05.0
+
-
edit
 

Полл

литератор
★★★★☆
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.
 

  • Capt(N) [16.07.2011 14:07]: Перенос сообщений из УРВВ
  • Capt(N) [16.07.2011 14:10]: Перенос сообщений из УРВВ
+
-
edit
 

Darth

опытный

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?
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
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.
 3.6.33.6.3
+
-1
-
edit
 

Darth

опытный

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.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
"Разовое" и постоянное приложение силы - разные вещи.
 3.6.33.6.3

Darth

опытный

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? :))
 5.05.0
Последние действия над темой

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru