منو
 کاربر Online
1093 کاربر online
 : نجوم
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه نجوم 3 ستاره ها ارسال ها: 1615   در :  چهارشنبه 20 آذر 1392 [14:24 ]
  ماهواره ها
 

همانطور که در پوشه مربوط به `گرانش و حرکت مداری` (جمعه 12 مهر 1392 صفحه انجمن نجوم شبکه رشد)، هنگام بررسی آزمایش فکری نیوتن شکل 1 دیدیم، برای آنکه پرتابه به سطح زمین باز نگردد بلکه مداری مستدیر را موازی سطح زمین بپیمایید، باید سرعت اولیه اش به اندازه کافی زیاد باشد. یعنی چقدر باشد؟ آنقدر باشد که شتاب مرکزی پرتابه با شتاب گرانش زمین برابر شود.

شکل 1
تصویر

یعنی سرعت پرتابه در رابطه ای نظیر رابطه 1 صدق کند. منتها باید بجایM ، جرم زمین را قرار داده و r شعاع مدار پرتابه (یا ماهواره) باشد:

رابطه 1
تصویر

سرعتی را که از این رابطه بدست می آید، سرعت مستدیر گویند. سرعت مستدیر زمین برابر با 8km/s است. حال اگر پرتابه ای را با سرعتی بیش از این مقدار موازی سطح زمین پرتاب کنیم مسیر دیگر دایره نخواهد بود، بلکه به صورت بیضی درخواهد آمد. با افزایش سرعت پرتاب، مدار کشیده تر و کشیده تر می شود. اگر سرعت اولیه را باز هم زیاد تر کنیم، زمانی فرا خواهد رسید که دیگر مدار، یک منحنی بسته نخواهد بود بلکه به صورت یک سهمی، که منحنی باز است، در می آید. این سرعت بخصوص را سرعت فرار پرتابه گویند و مقدار آن از رابطه 2 به دست می آید.

رابطه 2
تصویر

در رابطه 2 ، r فاصله جسم از زمین است. سرعت فرار یک جسم از زمین از رابطه 2 برابر 11/2 km/s بدست می آید.
اگر جسمی را با سرعت برابر، یا بیش از سرعت فرار پرتابه، پرتاب کنیم، برای همیشه زمین ترک خواهد گفت. بنابراین، برای اینکه ماهواره ای بتواند بر مداری حول زمین به گردش در آید، باید سرعت مداریش بین 8 تا 2/11 کیلومتر در ثانیه (یا30000 تا40000 کیلومتر در ساعت) باشد. موشکی که این ماهواره را بر مدار قرار می دهد، باید نخست چند صد کیلومتر از سطح زمین ارتفاع بگیرد. سپس با دادن سرعت افقی مناسب به ماهواره، (بین8 تا 2/11 کیلومتر در ثانیه) آن را در مدار بیضی شکل(یا مستدیر) مورد نظر قرار دهد. وقتی ماهواره بر مدار قرار گرفت، فرود نخواهد آمد و مانند اقمار وسیارات تابع قوانین کپلر خواهد بود. می دانیم که چگالی جو زمین، با افزایش ارتفاع از سطح زمین، کم می شود. از ارتفاع 250 کیلومتر به بعد، چگالی هوا به حدی کم می شود که مقاومت قابل ملاحظه ای دربرابر حرکت اجسام نشان نمی دهد.موشکهایی که ماهواره ها را در مدار قرار می دهند، معمولا از چند مرحله تشکیل شده اند. در نخستین مرحله، موشک ماهواره را از کوتاهترین مسیر ممکن و با مناسبترین سرعت، از بخش چگال جو زمین خارج می کند. در مرحله های بعدی است که سرعت و امتداد مناسب را برای قرار گرفتن در مدار مورد نظر، به ماهواره می دهد. اگر حضیض مدار از قسمت چگالتر جو بگذرد، مقاومت هوا مانند نیرویی ترمزکننده عمل خواهد کرد و با گذشت زمان، بالاخره باعث سقوط ماهواره به داخل ناحیه چگالتر جو و سوختن آن در این ناحیه می شود. نور خورشید، ماهواره ها را نیز مانند سیارات و اقمار روشن می کند. به هنگام شب، ماهواره خیلی شبیه سیارات است، با این تفاوت که حرکتش از میان ستاره ها کاملا محسوس است. هر چه ارتفاع ماهواره ای از سطح زمین کمتر باشد، حرکتش تند تر بنظر می رسد. وقتی که ماهواره ای ضمن حرکت مداری خود وارد سایه زمین می شود، ناگهان ناپدید می شود زیرا دیگر نور خورشید به آن نمی تابد. نخستین ماهواره با نام اسپوتنیک ، در سال 1957 توسط روسها بر مدار قرار داده شد. از آن پس تعداد بسیار زیادی ماهواره نظامی، مخابراتی، هواشناسی، زمین شناسی، محیط زیست، پژوهشی و غیره توسط ملل مختلف بر گرد زمین به گردش در آمده اند.

  امتیاز: 0.00