Quỹ đạo là gì? Các loại quỹ đạo và Kurtosis

Quỹ đạo là con đường mà một vật thể đi theo đều đặn xung quanh một vật thể khác trong không gian. Bất kỳ vật thể nào trên quỹ đạo đều được gọi là vệ tinh . Ý nghĩa ở đây là một vật thể có thể là vật thể tự nhiên cũng như nhân tạo.

Ví dụ , Trạm Vũ trụ Quốc tế là một trong những vệ tinh được đặt nhân tạo vào quỹ đạo của Trái đất . Có nhiều mặt trăng nhất trong số các hành tinh trong hệ mặt trời, Sao Thổ , cũng là một mặt trăng của Mặt trời, là một ví dụ điển hình về các vệ tinh tự nhiên có 82 mặt trăng

Quỹ đạo được hình thành như thế nào?

Một vật thể chuyển động trong không gian chịu tác dụng của lực hấp dẫn của vật thể khác khi vật đó đi gần vật khác (hoặc có khối lượng tương đương). Trên thực tế, khối lượng làm cong không-thời gian mà chúng nằm ở đó tỷ lệ với khối lượng của nó, và mọi vật thể đi vào không-thời gian bị biến dạng này đều bị ảnh hưởng bởi không-thời gian bị biến dạng này. Có ba trường hợp có thể xảy ra tại thời điểm này, đáng chú ý nhất được xác định bởi vận tốc của vật thể:

  1. Vật này có thể rơi vào vật khác mà nó đang đến gần.
  2. Vật thể có thể đi một quỹ đạo xung quanh vật thể mà nó đang đến gần.
  3. Vật thể bị tác động bởi trọng lực của vật thể mà nó đang đến gần, lệch khỏi đường đi của nó, nhưng vẫn tiếp tục tiến trình của nó mà không nằm trong quỹ đạo.

Kịch bản đầu tiên

Tất nhiên, mặc dù những điều này phụ thuộc vào nhiều tham số, đơn giản là có hai tình huống cơ bản trong mục đầu tiên. Đối tượng này đi trực tiếp vào đối tượng kia và không có cách nào khác ngoài việc đâm vào, hoặc nó đi chệch khỏi đường đi do không đủ tốc độ và rơi vào đối tượng kia bằng cách vẽ một đường cong.

Tình huống thứ hai

Tùy thuộc vào vận tốc của vật thể tiếp cận (chúng ta thực sự gọi nó là năng lượng quỹ đạo), một quỹ đạo quay quanh vật thể kia. Tại thời điểm này, cần phải đề cập rằng một trong hai đối tượng này không nhất thiết phải đi xung quanh đối tượng kia. Thực ra, chúng ta không chính xác quay quanh Mặt trời, chúng ta quay quanh khối tâm chung. Tuy nhiên, vì khối lượng của Mặt trời rất lớn so với các hành tinh khác nên khối tâm này vẫn ở bên trong Mặt trời, mặc dù nó không nằm ở trung tâm. Nhưng tình hình không phải lúc nào cũng phải như thế này.

Ví dụ, hai vật thể có khối lượng tương tự nhau có thể quay quanh nhau và điều này tạo ra một quỹ đạo. Chúng có thể quay vòng quanh khối tâm chung một cách trơn tru, gần giống như những người trượt băng nắm tay nhau và xoay tròn. Đặc biệt những ngôi sao như vậy được gọi là sao đôi và là một trong những đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất của thiên văn học.

Tin liên quan:   1325 có nghĩa là gì? 25251325 có nghĩa là gì?

Tình huống thứ ba

Nó đặc biệt xảy ra khi vật thể kia đi vào hệ có vận tốc lớn hơn nhiều so với tác dụng của trọng lực. Không có đủ lực hấp dẫn để giữ nó trên quỹ đạo, nhưng nó vẫn lệch một chút so với đường đi của nó do bị tác động bởi lực hấp dẫn. Điều này có vẻ đúng với một số sao chổi. Đôi khi, mặc dù các thiên thể quay theo quỹ đạo đóng và phẳng, tốc độ của chúng có thể thay đổi do một số tác động vật lý (chẳng hạn như mất khối lượng khi đến gần Mặt trời), và điều này có thể đột ngột tạo ra một đường cong mở và khiến chúng rời khỏi hệ thống.

Kurtosis là gì?

Kurtosis là thước đo các hình dạng hình nón (hình tròn, hình elip, hình parabol và hyperbol). Lý do tại sao chúng được gọi là hình nón là vì những hình dạng này có được khi chúng ta cắt một hình nón có bề mặt ở các góc khác nhau.

Hình ảnh dưới đây tóm tắt tình huống này. Các thiên thể cũng có các quỹ đạo tròn, elip, parabol và hypebol. Trên thực tế, các hình học khác, nói một cách rất thô thiển, là một dạng phẳng của hình tròn. Chúng tôi biểu thị nó bằng phẳng như thế nào với giá trị kurtosis (e) này .

Hình nón và Quỹ đạo là gì?  Các loại quỹ đạo và Kurtosis
  • e = 0: Vòng tròn
  • 0 <e <1: Hình elip
  • e = 1: Parabol
  • e> 1 Hyperbol

Khi chúng ta nhìn vào vũ trụ, chúng ta thấy rằng không có cái nào trong số chúng là hình tròn. Hiểu được tình huống này thực sự khá đơn giản. Ví dụ, nếu có điều gì đó xảy ra với thiên thể này, nếu bằng cách nào đó nó chậm lại một chút, nó sẽ bắt đầu rơi về phía thiên thể khác theo thời gian. Điều này gợi lên câu hỏi: Liệu kurtosis có thể thay đổi theo thời gian không?

Quỹ đạo của các hành tinh trong hệ mặt trời (và các thiên thể khác ở hầu hết các trạng thái quỹ đạo ổn định) là hình elip. Điều này cho bạn biết rằng giá trị kurtosis phải nằm trong khoảng từ 0 đến 1, giá trị càng gần 0 thì nó càng gần với hình tròn. Đối với các hành tinh trong hệ mặt trời:

  • Thủy ngân 0,205
  • Sao Kim 0,006
  • Thế giới 0,016
  • Sao Hỏa 0,093
  • Sao Mộc 0,048
  • Sao Thổ 0,054
  • Sao Thiên Vương 0,047
  • Sao Hải Vương 0,008
  • Sao Diêm Vương 0,248

Chúng tôi đã đặc biệt đưa vào Sao Diêm Vương ở đây để chúng ta có thể một lần nữa nhìn thấy sự bất thường này, một yếu tố khiến nó bị loại khỏi trạng thái hành tinh. Chúng ta thấy rằng Sao Thủy cũng có quỹ đạo khá hình elip, nhưng phần còn lại là khá tròn. Tuy nhiên, điều này có thể thay đổi phần nào theo thời gian do các tương tác khác nhau và không chính xác là không đổi. Trong hình ảnh dưới đây, chúng ta thấy các giá trị kurtosis của Sao Thủy , Sao Kim , Trái Đất và Sao Hỏa sẽ thay đổi như thế nào theo thứ tự 50.000 năm .

quỹ đạo kurtosis thủy ngân venus trái đất sao hỏa thay đổi theo thời gian

Các loại quỹ đạo

Có thể xem xét quỹ đạo của các thiên thể trong hai nhóm là các đường cong mở và đóng . Cái mà chúng ta gọi là đường cong kín thường bao gồm quỹ đạo của các hành tinh, tiểu hành tinh và sao chổi, tức là những quỹ đạo có hình tròn và hình elip (đôi khi chúng có thể bị nhiều yếu tố ném ra khỏi hệ thống thành một đường cong mở). Các vật thể có quỹ đạo dạng này không rời khỏi hệ thống mà chúng đang ở trong đó, không giống như các vật thể có quỹ đạo cong mở. Ngoài ra, quỹ đạo của các thiên thể giữa các vì sao và liên hành tinh thường là parabol hoặc hypebol, vì vậy chúng được xếp vào nhóm thứ hai. Ví dụ, sao chổi giữa các vì sao đầu tiên được phát hiệnKurtosis của Oumuamua là 1,2, có nghĩa là nó rời khỏi hệ thống của chúng ta theo một đường hypebol với Mặt trời ở tâm của nó

Tin liên quan:   Lời thú nhận tình yêu của GFriend dành cho người yêu trong Rough

Trung tâm của Thánh lễ

Sau khi giải thích rằng các hành tinh quay quanh Mặt trời trong hệ thống của chúng ta cho đến nay, chúng ta hãy quay trở lại thực tế rằng đây không phải là trường hợp chính xác. Mọi chất đều có khối tâm. Điểm tại đó khối tâm là điểm mà vật có thể đứng cân bằng, chẳng hạn trên một thanh. Trong các vật thể có khối lượng phân bố đều (đồng nhất), điểm này trùng với tâm của vật thể, ví dụ, bạn có thể cân bằng một cây thước khi bạn giữ nó ngay giữa ngón tay của bạn. Tuy nhiên, khối tâm của các vật thể có khối lượng phân bố không đều thì không nằm ở tâm hình học của vật thể. Chúng ta có thể lấy một chiếc búa tạ làm ví dụ. Khối tâm của búa tạ gần với đầu kim loại đặc hơn nhiều.

image 2020 08 24 15 44 01 Quỹ đạo là gì?  Các loại quỹ đạo và Kurtosis

Tương tự như các vật thể, các hệ được hình thành bởi các thiên thể cũng có khối tâm, và các thiên thể này xoay quanh khối tâm này. Ví dụ , khối tâm của Trái đất và Mặt trời không chính xác là tâm của Mặt trời, mà là một điểm bên trong Mặt trời. Nhưng đối với những hành tinh có khối lượng lớn hơn nhiều so với Trái đất , như Sao Mộc , tình hình trở nên kỳ lạ hơn một chút. Khối lượng của sao Mộc kéo khối tâm lại gần hơn một chút , làm cho khối tâm của hệ sao Mộc – Mặt trời gần với Mặt trời nhưng ở ngoài Mặt trời. Nói cách khác, chúng ta có thể nói rằng Mặt Trời và Sao Mộc đang quay quanh khối tâm chung này.

Bằng cách này, trong hệ thống của chúng ta, chúng ta có thể nói về các tâm khối lượng của các cặp hành tinh mặt trời, cũng như khối tâm của cả một hệ thống. Khối tâm này cũng thay đổi theo sự thay đổi vị trí của các hành tinh, và đôi khi nó ở gần tâm của Mặt trời, và đôi khi nó ở bên ngoài Mặt trời. Mặt Trời cũng quay quanh khối tâm đang thay đổi này và dao động [7].

Nhiều hệ thống

Hầu hết các ngôi sao trong vũ trụ không tồn tại đơn lẻ mà nằm trong một hệ thống, và trong nhiều hệ thống sao, quỹ đạo của các ngôi sao hoặc hành tinh, nếu có, phức tạp hơn một chút. Về điểm này, có lẽ cần đề cập đến những điều sau đây. Cho đến thời điểm này, chúng ta đã nói về các hành tinh và các ngôi sao, là những quy mô nhỏ đối với vũ trụ, mặc dù chúng là những quy mô lớn đối với chúng ta. Nhưng các thiên hà cũng có thể có quỹ đạo chuyển động xung quanh nhau và tạo thành các cụm thiên hà . Vì vậy, hành vi này mà chúng ta thấy không chỉ giới hạn ở quy mô này.

Tin liên quan:   Ngủ Mơ Thấy Mình Đang Bay Lên Trên Bầu Trời Là Điềm Báo Gì?

Hệ sao nhị phân hành tinh

Nếu khối lượng của các ngôi sao trong hệ sao đôi là như nhau, thì hai ngôi sao này xoay quanh một khối tâm chung. Nếu có một hành tinh trong hệ thống này, có ba quỹ đạo khác nhau mà hành tinh đó có thể quay theo. Đầu tiên là hành tinh này quay quanh một trong những ngôi sao. Tất nhiên, đối với điều này, hành tinh sẽ phải gần hơn nhiều với một trong những ngôi sao. Một lựa chọn khác là khi hành tinh này nằm ở vị trí khá xa so với cả hai ngôi sao. Trong trường hợp này, hành tinh, coi hai ngôi sao là một khối lượng và chuyển thành một quỹ đạo quay quanh hai ngôi sao đó. Trường hợp thứ ba và cũng là trường hợp cuối cùng là hành tinh quay quanh cả hai ngôi sao, theo một quỹ đạo giống số tám. Hai trạng thái quỹ đạo đầu tiên là ổn định, có nghĩa là hệ thống có thể tồn tại theo cách này trong một thời gian dài, nhưng trong trường hợp sau, hành tinh có thể sẽ bị đẩy ra khỏi hệ thống trong thời gian ngắn [8].

Nhiều hệ thống

Có 2, 3, 4, 5, 6 hoặc thậm chí 7 hệ thống sao trong vũ trụ. Tất nhiên, không có giới hạn kỹ thuật cho điều này, nhưng chúng rất hiếm, vì khả năng tương tác tăng lên và không ổn định lắm. Các ngôi sao trong các hệ thống này có thể quay theo các quỹ đạo khác nhau tùy theo khối lượng của chúng.

Trong những mô phỏng này, chúng ta thấy cách các hệ sao đôi, ba và bốn sẽ quay quanh trong một kịch bản mà mỗi ngôi sao có khối lượng bằng nhau (đây không phải là điều mà chúng ta thường xuyên gặp). Cũng cần lưu ý rằng quỹ đạo bát giác trong một hệ ba, mặc dù nó có vẻ khả thi trong các mô phỏng trên máy tính, vẫn chưa được quan sát thấy.

Định luật Kepler

Sẽ không thể không nhắc đến quỹ đạo và không nói đến các định luật Kepler . Johannes Kepler 16-17. Ông là một nhà thiên văn học người Đức sống giữa nhiều thế kỷ. Ông được biết đến với ba định luật chuyển động của hành tinh .

  1. Các hành tinh quay quanh quỹ đạo hình elip với Mặt trời tại một trong những tiêu điểm của chúng.
  2. Diện tích chúng quét trong những khoảng thời gian bằng nhau là bằng nhau và không đổi.
  3. Bình phương của chu kỳ quỹ đạo của hành tinh bằng hình lập phương của độ dài bán trục chính của hình elip.

Vì các định luật Kepler mô tả hai vật thể tương tác trong không gian sẽ chuyển động như thế nào theo thời gian, chúng tự nhiên giúp chúng ta dự đoán một số quỹ đạo. Tuy nhiên, khi chúng tôi kiểm tra sự tương tác của ba vật thể với nhau và cố gắng đưa ra dự đoán, các phép tính trở nên khá phức tạp và không thể đưa ra dự đoán, với một số trường hợp ngoại lệ. Ví dụ về các trường hợp ngoại lệ này, chúng ta có thể đưa ra trường hợp đếm khối lượng của một vật thể là nhỏ vô hạn, như trong các phương tiện không gian, trường hợp Lagrangian trong đó cả ba vật thể nằm trong cùng một mặt phẳng, hoặc trường hợp Euler trong đó hai trong số ba vật thể lúc nghỉ

Leave a Comment