Физика механика лекции и вопросы / OF1_5_Gravitatsionnoe_pole_Zemli_Gravimetria_mi

Период обращения T спутника Земли на разных высотах h

Орбиты ИСЗ

При радиусе r орбиты, равном приблизительно 6,6RЗ, период обращения спутника равен 24 часам. Спутник с таким периодом обращения, запущенный в плоскости экватора, будет неподвижно висеть над некоторой точкой земной поверхности. Такие спутники используются в системах космической радиосвязи. Орбита с радиусом r = 6,6RЗ (35 800 км) называется геостационарной.

Большинство исследовательских и разведывательных спутников в настоящее время летает по полярным орбитам. Это означает, что спутник летит к северу на одной стороне Земли, пролетает вблизи полюса, а затем летит к югу на второй половине орбиты. Полярные орбиты существенно ниже, чем геостационарные. Многие из таких спутниковых орбит являются также солнечносинхронизированными так, что спутники пролетают над выбранным местом в одно и то же время.

Орбиты ИСЗ

Будем постепенно увеличивать начальную скорость спутника. Тогда его орбита примет форму эллипса. Ближайшая к Земле точка орбиты (точка, в которой спутник отделяется от последней ступени ракеты-носителя) называется перигéем, а самая удалённая – апогéем. По мере увеличения скорости запуска эксцентриситет орбиты возрастает, и большая полуось стремится к бесконечности. Эллиптическая орбита вырождается в параболическую.

Вторая космическая скорость

(Escape velocity)

Скорость движения по параболе относительно Земли принято называть второй космической скоростью. Это наименьшая скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы его орбита в поле тяготения стала параболической:

v2 = 2gRЗ » 11,186 (км×с−1 )

Вторая космическая скорость – наименьшая начальная скорость, которую нужно сообщить телу, чтобы оно, начав движение вблизи Земли, преодолело земное притяжение. Поэтому вторую космическую скорость часто называют скоростью убегания или скоростью освобождения. Вторая космическая скорость зависит от высоты.

Escape velocity vesc

(Вторая космическая скорость vesc)

Космические скорости (вблизи поверхности Земли): 1. v = v1 – круговая траектория; 2. v1 < v < v2 – эллиптическая траектория; 3. v = 11,1·103 м·с–1 – сильно вытянутый эллипс; 4. v = v2 – параболическая траектория; 5. v > v2 – гиперболическая траектория; 6. траектория Луны

Зависимость скорости убегания v от высоты h над поверхностью Земли

Hohmann cotangential transfer (Межпланетный перелёт по эллипсу Гомана)

Hohmann cotangential transfer (Межпланетный перелёт по эллипсу Гомана)