วงโคจรของดวงจันทร์รอบดวงอาทิตย์

โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์และดวงจันทร์หมุนรอบโลก ฉันเริ่มคิดเกี่ยวกับวงโคจรของดวงจันทร์รอบดวงอาทิตย์และคาดว่ามันจะเป็นดังนี้:

แต่ในWikipediaและเว็บไซต์อื่น ๆ ฉันพบว่าวงโคจรนั้นเป็นแบบนี้:

ฉันมี 3 คำถาม:

1. อะไรคือเหตุผลของความแตกต่างระหว่างการสันนิษฐานและการแปรผันของเส้นทางที่เกิดขึ้นจริงนี้?
2. เส้นทางนี้เป็นเช่นนี้มาตั้งแต่การก่อตัวของดวงจันทร์หรือไม่?
3. ดาวเทียมธรรมชาติของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ติดตามวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยหรือไม่?

หลังจากการค้นหาเพิ่มเติมฉันพบคำอธิบายที่ดีกว่าและง่ายกว่าเกี่ยวกับเส้นทางโคจรบนYouTubeสำหรับผู้ที่สนใจอย่าลืมลองดู

อะไรคือเหตุผลของความแตกต่างระหว่างการสันนิษฐานและการแปรผันของเส้นทางที่เกิดขึ้นจริงนี้?

แม้แต่ภาพที่สองของคุณก็ไม่ถูกต้อง ลองนึกภาพการซูมเข้าในวงโคจรของดวงจันทร์เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับดวงอาทิตย์เช่นดวงจันทร์เต็มดวงหนึ่งไปยังดวงถัดไปโดยที่ดวงอาทิตย์ซูมออกจากภาพ ทีนี้ลองนึกภาพการวาดส่วนของเส้นตรงจากจุดยอดหนึ่งจุด (ฟูลมูน) ไปยังจุดถัดไป ในรูปภาพทั้งสองของคุณส่วนของเส้นนั้นตัดกันนอกเส้นโค้ง กล่าวอีกนัยหนึ่งเส้นโค้งทั้งสองของคุณเว้า

เปรียบเทียบกับวงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์ นี่คือเส้นโค้งนูน หากคุณเลือกจุดสองจุดใด ๆ บนเส้นโค้งนั้นและวาดส่วนของเส้นตรงระหว่างจุดนั้นความสมบูรณ์ทั้งหมดของส่วนนั้นจะอยู่บนหรือภายในส่วนโค้ง เหตุผลที่วงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์นั้นนูนเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำโดยดวงอาทิตย์บนดวงจันทร์นั้นมีมากกว่าสองเท่าของโลกบนดวงจันทร์ วงโคจรจะเว้าถ้าดวงจันทร์อยู่ใกล้กับโลกมากกว่า 259000 กม. (ประมาณ 40.6 รัศมีโลก) เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบรัศมี 385000 กม. (ประมาณรัศมีโลก 60.4) วงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์นั้นนูน

ไม่ว่าวงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์จะไม่ง่าย (ภาพแรกในคำถาม), ง่าย / เว้า (ภาพที่สองในคำถาม) หรือง่าย / นูน (วงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวกับดวงอาทิตย์), การเบี่ยงเบนจากวงรีนั้น ขนาดเล็ก. เกี่ยวกับระบบ Earth-Moon ความเบี่ยงเบนนั้นเล็กมากที่ความละเอียดที่วางแผนไว้ (288x288 พิกเซล), วงโคจรของโลก, barycenter Earth-Moon และ Moon เกี่ยวกับดวงอาทิตย์จะอยู่ด้านบนสุดของหนึ่ง อื่น เหตุผลที่การเปลี่ยนแปลงมีขนาดเล็กมาก (น้อยกว่าหนึ่งพิกเซลที่ 288x288 พิกเซล) เป็นเพราะอัตราส่วนขนาดใหญ่ของขนาดของโลก / ดวงจันทร์โคจรรอบดวงอาทิตย์เมื่อเทียบกับขนาดของวงโคจรของดวงจันทร์เกี่ยวกับโลก

ลูปย้อนหลังเหล่านั้นในภาพแรกของคุณจะไม่เกิดขึ้นกับวัตถุใด ๆ ที่โคจรรอบโลก นั่นจะต้องใช้ความเร็วของการโคจรรอบโลกมากกว่าความเร็วของโลกรอบดวงอาทิตย์ ความเร็วการโคจรรอบโลกของดวงอาทิตย์ประมาณ 30 กม. / วินาทีซึ่งสูงกว่าความเร็วการโคจรของวัตถุในวงโคจรของโลกที่ต่ำมากคือประมาณ 7.8 กม. / วินาที

เส้นทางนี้เป็นเช่นนี้มาตั้งแต่การก่อตัวของดวงจันทร์หรือไม่?

ไม่ดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นที่รัศมีสี่ถึงหกของโลกซึ่งน้อยกว่ารูปร่างของรัศมีโลก 40.6 ที่อ้างถึงข้างต้น วงโคจรของดวงจันทร์ในตอนแรกดูเหมือนภาพที่สองของคุณ

ดาวเทียมธรรมชาติของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ติดตามวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยหรือไม่

ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลกและมีมวลมากกว่าดาวเคราะห์ วงโคจรของดวงจันทร์ส่วนใหญ่ของดาวพฤหัสเกี่ยวกับดวงอาทิตย์นั้นเว้าแทนที่จะเป็นนูน มีเพียงดวงจันทร์ที่อยู่นอกสุดของจูปิเตอร์เท่านั้นที่มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ที่อยู่ด้านในสุดของดาวพฤหัสบดีไม่กี่ดวง (Metis, Adrastea, Amalthea, Thebe, Io และ Europa) แสดงการเคลื่อนไหวถอยหลังเข้าคลองที่ปรากฎในภาพแรกของคุณ

สำหรับดวงจันทร์ที่มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์นั้นมีระยะทางประมาณ 259,000 กม. สำหรับโลกคือ 129000 กม. สำหรับดาวอังคาร, 24.1 ล้านกิโลเมตรสำหรับดาวพฤหัสบดี, 24.2 ล้านกิโลเมตรสำหรับดาวยูเรนัส, 19.0 ล้านกิโลเมตรและ 32.3 ล้านกิโลเมตรสำหรับดาวเนปจูน วงโคจรของดาวอังคารทั้งคู่โคจรเข้ามาใกล้ อย่างไรก็ตามดาวเคราะห์ยักษ์ทั้งสี่ดวงนั้นมีดวงจันทร์ซึ่งมีวงโคจรกึ่งแกนหลักลดลงเกินขีด จำกัด ที่เกี่ยวข้อง

ไม่ใช่คำตอบ แต่ฉันคิดว่านี่เป็นภาพวงโคจรของดวงจันทร์รอบดวงอาทิตย์ที่ดี

ที่มา: http://www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/

นี่เป็นคำถามที่เก่ามากและมีคำตอบที่ดีอยู่แล้วรวมถึงแผนภาพที่ถูกย่อขยาย ฉันต้องการเพิ่มการเปรียบเทียบที่ง่ายมากที่แสดงว่ารูปภาพทั้งสองในคำถามนั้นผิดไปอย่างไร (รูปภาพที่สองนั้นน้อยกว่าครั้งแรกถ้าเรายอมรับความผิดที่น่าสงสัย) ด้านล่างเป็นวิธีที่ฉันอธิบายการเคลื่อนไหวของดวงจันทร์ - อาทิตย์กับเพื่อนบางคนและพวกเขาเข้าใจในทันทีดังนั้นฉันยังหวังว่าการเพิ่มของฉันอาจมีประโยชน์

ลองนึกถึงกีฬาโอลิมปิกที่มีสเก็ตเร็วความเร็วสูง คู่แข่งสองรายกำลังวิ่งเข้าหากันด้วยความเร็วที่ดีในแวดวงศูนย์กลางเกือบ ๆ (ลองทำรอบนี้เพื่อความเรียบง่ายไม่ใช่วงรีเหมือนในกีฬาจริง) เนื่องจากนักสเก็ตคนใดคนหนึ่งวิ่งไปอีกนานกฎจึงกำหนดให้พวกเขาสลับเลนในทุกรอบดังนั้นจึงไม่มีใครในทั้งสองเสียเปรียบ

^{เครดิตรูปภาพ: ไฟล์ Wikipedia: Jan_Smeekens_ (23-02-2008) .jpg}

ทันใดนั้นคณะกรรมการโอลิมปิกเปลี่ยนกฎ นักสเก็ตจะต้องวิ่งไม่ลู่วิ่ง 400 ม. แต่ยาว 10 กม. ยาวหนึ่งวง (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.2 กม.) และเปลี่ยนแทร็กไม่ใช่หนึ่งครั้งต่อรอบ แต่ 13 ครั้ง สนามกีฬามีขนาดใหญ่และเส้นโค้งของแทร็กนั้นเล็กน้อยนักวิ่งชั้นนอกในระหว่างการเปลี่ยนแปลงยังคงมีร่องรอยโค้งนูนเมื่อเคลื่อนที่ไปทางด้านในที่ 0.2 ม. / วินาทีในขณะที่ยังคงความเร็วไปข้างหน้า 15 ม. / วินาทีตามทาง [ หมายเหตุ: ตัวเลขสองร่างนี้ไม่เหมือนกับตัวเลขอื่น ๆ ที่ไม่สำคัญสำหรับการเปรียบเทียบ]

ตอนนี้พูดว่าหนึ่งในนั้นไม่สอดคล้องกันมากนัก เขาเร่งความเร็วขึ้นเล็กน้อยจากนั้นก็ลดความเร็วลงเล็กน้อย ในความเป็นจริงมันเกิดขึ้นเพื่อที่ว่าเมื่อเขาย้ายออกไปข้างนอกเขาอยู่ข้างหลังที่สอง แต่เมื่อย้ายไปข้างในติดตามเขาอยู่ข้างหน้า ลองนึกภาพสิ่งที่คุณจะเห็นจากกล้องโดรนตามนักวิ่งจากด้านบน ว้าวพวกเขาโคจรรอบกันและกัน ! และไม่มีทางใดที่จะเป็นเว้าเหมือนในภาพที่สองและไม่มีลูปที่ย้อนกลับเหมือนในภาพแรก พวกเขาเดินหน้าต่อไปเสมอเพื่อนำเหรียญกลับบ้าน!

ตัวเลขข้างต้นกำลังโคจรรอบโลกและดวงจันทร์ วงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์รอบโลกประมาณ 400 เท่าเนื่องจากความกว้างของแทร็ก 2 ช่องทางมาตรฐานที่ 4m เท่ากับ 1/400 ของรัศมี 1.6 กม. ของซุปเปอร์แทรคของเรา ดวงจันทร์สร้างขึ้นประมาณ 13 รอบโลกในหนึ่งปีของโลก แน่นอนว่าในการเปรียบเทียบที่ดีกว่าโลกวิ่งไปตามทางกลางเบี่ยงเบนไปเพียงเล็กน้อยและดวงจันทร์ก็สั่นคลอนเป็นจังหวะระหว่างขอบด้านในสุดกับขอบนอกสุด นอกจากนี้ยังไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลนอย่างกะทันหันที่จุดที่กำหนดไว้สำหรับดวงจันทร์ (และนี่ทำให้เส้นโค้งเว้าราบเรียบมากยิ่งขึ้นเมื่อเทียบกับเส้นทางสเก็ต) แต่เนื่องจากเราอยู่ในการทดลองทางความคิดมาทำเป็นคณะกรรมการโอลิมปิกจึงมีข้อยกเว้นสำหรับคู่ที่แปลกประหลาดนี้

อะไรคือเหตุผลของความแตกต่างระหว่างการสันนิษฐานและการแปรผันของเส้นทางที่เกิดขึ้นจริงนี้?

วงโคจรของดวงจันทร์รอบดวงอาทิตย์ขึ้นอยู่กับเวลาที่จะโคจรรอบดาวเคราะห์และเวลาของดาวเคราะห์เพื่อโคจรรอบดวงอาทิตย์

ในกรณีที่ดวงจันทร์ใช้เวลานานในการโคจรรอบดาวเคราะห์ (เช่น Earth-Moon) วงโคจรเพียงหมุนไปตามวงกลม

ในกรณีที่ดวงจันทร์มีระยะเวลาการโคจรสั้นเมื่อเทียบกับปีของดาวเคราะห์ (เช่นดาวพฤหัสบดี - ไอโอ) เส้นทางนั้นเหมือนกับที่คุณวาดในรูปแรก

เส้นทางนี้เป็นเช่นนี้มาตั้งแต่การก่อตัวของดวงจันทร์หรือไม่?

สำหรับระบบ Earth-Moon ...
ใช่มันเป็นอย่างนั้นเสมอ

ดาวเทียมธรรมชาติของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ติดตามวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยหรือไม่

เลขที่

[หมายเหตุ: ภาพเคลื่อนไหว GIF มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะคัดลอกไปยังโพสต์นี้ได้ แต่ URL ควรใช้งานได้]

แก้ไข: GIF เคลื่อนไหว 3 แบบทั้งหมดมีให้บริการบน youtube แล้ว:

• https://youtu.be/7xN5hwcxspg
• https://youtu.be/G5YfPQdNw5g
• https://youtu.be/qSbozfxAfDQ

สิ้นสุดการแก้ไข

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/farmoon.gif

ภาพด้านบนจะมีผลหาก:

• โลกและดวงจันทร์ทั้งสองมีวงโคจรเป็นวงกลม (โดยประมาณจริง)

• ระยะเวลาดวงจันทร์ของดวงจันทร์เท่ากับ 1 / 12th ปี (ประมาณจริง)

• ระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์เท่ากับ 150 (ล้านกม.) (ประมาณจริง)

• ระยะทางของดวงจันทร์จากโลกคือ 30 (ล้านกม.) (เป็นเท็จอย่างสมบูรณ์)

ที่นี่คุณจะเห็นวงโคจรแบบวนซ้ำตามที่คุณคาดไว้

ทีนี้ถ้าเราลดระยะทางเป็น 10 ล้าน km (ยังใหญ่มาก):

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/nearmoon.gif

อย่างที่คุณเห็นวงลูป - เดอ - ลูปหายไปแม้ว่าวงโคจรจะยังมี "จุดแหลม" อยู่บ้างซึ่งเราไม่เห็นในวงโคจรที่แท้จริงของดวงจันทร์

หากเราลดระยะทางเป็น 3 ล้านกิโลเมตรเราจะได้ใกล้ชิดกับสิ่งที่คาดหวัง:

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/closemoon.gif

ที่นี่เรามีวงกลมสั่นคลอนใกล้กับสิ่งที่เกิดขึ้นจริง

แน่นอนระยะทางที่แท้จริงของดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลกเพียง 0.35 ล้านกม. ดังนั้นการโยกเยกจริงจึงมีขนาดเล็กกว่ามาก ฉันพยายามทำกราฟิกของสิ่งเหล่านั้น แต่วงโคจรทั้งสองจบลงด้วยกัน

เส้นทางการโคจรของดวงจันทร์รอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลมครึ่งเดือนที่เรียกว่าไซโคลิดในรูปทรงเรขาคณิต

วาดวงกลมแทนวงโคจรของดวงจันทร์ นี่คือวงกลมกลิ้ง (ลืมโลก) การสัมผัสวงกลมนี้วาดส่วนโค้งเพื่อแสดงเส้นรอบวงของดวงอาทิตย์ นี่จะเป็นวงกลมฐาน

จุดที่เส้นแบ่งระหว่างจุดศูนย์กลางทั้งสองตัดวงกลมเป็นจุดเริ่มต้นของไซโคลที่ชื่อดวงจันทร์ใหม่ซึ่งเป็นจุดที่ใกล้ที่สุดกับดวงอาทิตย์ เมื่อจุดนี้บนวงกลมหมุนไปรอบ ๆ วงกลมฐานมันจะมาหลังจากการปฏิวัติครั้งหนึ่งกลับไปที่เส้นโค้งฐาน เส้นทางที่ลากออกมาจะเป็นครึ่งวงกลมและระยะห่างระหว่างจุดสองจุดนั้นจะเป็นเดือนในวงกลมพื้นฐาน