วัตถุที่ถูกยิงจากโลกตกสู่แสงอาทิตย์หรือไม่?

วัตถุที่ถูกยิงจากโลกตกสู่แสงอาทิตย์หรือไม่?

หากวัตถุถูกยิงที่ 107,000 กม. / ชม. ผ่านจรวดหรือไปในทิศทางตรงกันข้ามกับวงโคจรของเราเกี่ยวกับดวงอาทิตย์มันจะเดินทางที่ 0 กม. / ชม. เมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ไม่ใกล้กับวัตถุที่จะมีกำลังสำคัญสำหรับวัตถุประสงค์ของคำถามนี้

วัตถุนี้จะเริ่มเร่งขึ้นสู่ดวงอาทิตย์หรือจะตกลงสู่วงโคจรที่เสถียรอีกครั้งหรือไม่?

มันจะติดกับดักในจุด L4 Earth-Sun Lagrange แทนได้ไหม?

สมมติว่ายานอวกาศนั้นเร่งขึ้นที่พื้นผิวโลกทันที (โดยไม่คำนึงถึงชั้นบรรยากาศเพื่อความเรียบง่าย) เราจะพิจารณาสิ่งนี้จากกรอบอ้างอิงของ Sun กล่าวอีกนัยหนึ่งดวงอาทิตย์อยู่นิ่งและโลกเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ มัน

ยานอวกาศนั้นถูกเร่งให้มีความเร็วซึ่งเท่ากันอย่างแม่นยำและตรงข้ามกับความเร็วการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ทำให้มันเคลื่อนที่ไม่หยุดนิ่งในทันทีหลังจากการเร่งความเร็ว

จะเกิดอะไรขึ้นต่อไป เราสามารถพิจารณาแรงที่กระทำกับยานอวกาศ:

• แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้เกิดแรงในทิศทางของโลก
• แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำให้เกิดแรงในทิศทางของดวงอาทิตย์

ยานอวกาศที่อยู่กับที่จึงกำลังเร่งไปสู่โลกและต่อดวงอาทิตย์ เมื่อโลกเคลื่อนตัวออกไปอย่างรวดเร็วบนเส้นทางการโคจรแรงโน้มถ่วงไม่เพียงพอที่จะดึงยานอวกาศกลับสู่วงโคจรของโลก แม้กระนั้นมันจะผลักยานอวกาศเข้าสู่วงโคจรวงรี

เพื่อแสดงให้เห็นถึงสถานการณ์ฉันได้สร้างแบบจำลองขนาดเล็กซึ่งสามารถดูได้ในเบราว์เซอร์เดสก์ท็อป คลิกที่นี่เพื่อลองจำลองสถานการณ์ (คุณสามารถคลิก "ดูโปรแกรมนี้" เพื่อตรวจสอบรหัสและรีเฟรชหน้าเพื่อเริ่มการจำลองใหม่)

การจำลองมีความแม่นยำทางกายภาพ (ไม่สนใจผลกระทบของดาวเคราะห์ดวงอื่น) แต่ทรงกลมได้รับการขยายเพื่อให้ตีความได้ง่าย โลกจะแสดงเป็นสีเขียวในขณะที่ดวงอาทิตย์เป็นสีส้มและยานอวกาศเป็นสีขาว โปรดทราบว่าในขณะที่ทรงกลมที่เป็นตัวแทนของยานอวกาศและดวงอาทิตย์ตัดกันระยะห่างระหว่างวัตถุทางกายภาพทั้งสองนั้นใหญ่กว่ารัศมีสุริยะ 3.35 เสมอ

ภาพหน้าจอนี้แสดงให้เห็นว่ายานอวกาศได้ถูกดึงเข้าสู่วงโคจรของวงรี:

ในที่สุดเราสามารถพิจารณาสถานการณ์ที่เป็นจริงมากขึ้นซึ่งยานอวกาศนั้นถูกเร่งความเร็วจนกว่าจะถึงศูนย์ความเร็ว (อีกครั้งในกรอบอ้างอิงของดวงอาทิตย์) ในระยะทางหนึ่งจากโลก เมื่อถึงความเร็วศูนย์เครื่องยนต์จะหยุดทำงาน

ในกรณีนี้ผลที่ได้คือเหมือนกัน: ยังมีกองกำลังจากโลกและดวงอาทิตย์ดังนั้นวงโคจรรูปไข่จะส่งผล ยิ่งจรวดมาจากโลกเมื่อถึงความเร็วศูนย์ยิ่งวงโคจรเป็นวงรีมากขึ้น หากโลกอยู่ห่างไกลจากแรงดึงดูดของโลกน้อยมากยานอวกาศก็จะตกลงสู่ดวงอาทิตย์โดยตรง

การเปิดตัวคุณอธิบายจะคล้ายกับที่ของปาร์กเกอร์แสงอาทิตย์ Probeเปิดตัวสิงหาคม 2018 ที่ 12km / s ในทิศทางตรงกันข้ามความเร็ววงโคจรของโลกจึงลดลงไปทาง (แทนที่จะเข้า ) ดวงอาทิตย์ในวงโคจรเป็นรูปวงรี ความเร็วที่ใกล้ที่สุดคาดว่าจะมากกว่า 200km / s

หากวัตถุเร่งความเร็วออกจากโลกเร็วพอที่จะทำให้มันไม่มีความเร็วในการโคจรรอบดวงอาทิตย์มันก็จะตกลงสู่ดวงอาทิตย์ มันคือความเร็วการโคจรที่ทำให้วัตถุ (หรือโลก) ตกลงมารอบดวงอาทิตย์และไม่เข้ามา ด้วยความเร็วการโคจรเป็นศูนย์มันก็ตกลงและไม่สามารถทำอะไรได้อีก (การติดกับจุด L4 ทำให้ต้องมีการเคลื่อนที่ของวงโคจรเกือบจะเหมือนกับโลก)

วัตถุจะถูกดึงดูดโดยแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ถ้าดวงจันทร์และดาวเคราะห์อื่น ๆ ในระบบสุริยะอยู่ไกลพอที่จะไม่เปลี่ยนแปลงความเร็วหรือทิศทางของวัตถุอย่างมีนัยสำคัญ