Poate părea că sateliții care orbitează Pământul - acesta este cel mai simplu, familiar și dragă, că este în această lume. În cele din urmă, luna atârnă în cer pentru mai mult de patru miliarde de ani, iar în mișcările ei nu este nimic supranatural. Dar dacă ne lansăm sateliți pe orbită, ei rămân acolo pentru câteva sau zeci de ani, și apoi re-intra în atmosferă și arde sau, sau să cadă în ocean și pe uscat.
Mai mult decât atât, dacă ne uităm la sateliții naturali ai altor planete, toate acestea sunt păstrate mai mult timp decât sateliții de om care înconjoară Pământul. Stația Spațială Internațională (ISS), de exemplu, se rotește în jurul Pământului la fiecare 90 de minute, în timp ce nevoia de a comanda o lună de pe Luna noastră este. Chiar și sateliții care sunt aproape de planetele lor - cum ar fi Jupiter Io fortele mareice care incalzeste lumea si divizeaza dezastre sale vulcanice - ținute în mod stabil în orbitele lor.
Io, este de așteptat să rămână în orbita lui Jupiter pentru restul duratei de viață a sistemului solar, dar ISS, în cazul în care nu se iau măsuri, va fi în orbita sa mai puțin de 20 de ani. Aceeași soartă este valabil pentru aproape toți sateliții prezente pe orbita joasa a Pamantului: de timp vine din secolul următor, aproape toate satelitul curent, va intra în atmosfera Pământului și arde. Cel mai mare (ca ISS cu greutatea sa 431 tone) se încadrează într-un moloz mare pe uscat și în apă.
De ce se întâmplă acest lucru? De ce acești sateliți nu le pasă de legile lui Einstein, Newton și Kepler, și de ce ei nu doresc să se conformeze în mod continuu orbita stabila? Se pare că există mai mulți factori care provoacă dezordine orbitale.
rezistența aerului
Aceasta este, probabil, cel mai important efect, care este, de asemenea, motivul pentru care sateliții în orbită joasă instabilă. Alți sateliți - cum ar fi, de asemenea, sateliți geostaționari - putrede, dar nu atât de repede. Suntem obișnuiți să „spațiu“ tot ceea ce este de peste 100 de kilometri: deasupra liniei Karman. Dar orice definiție a limitelor cosmosului, în cazul în care spațiul și se termină cu atmosfera planetei începe să fie exagerată. În realitate, particulele din atmosferă se extinde mult și de mare, doar densitatea ei devine mai puțin și mai puțin. În cele din urmă densitatea scade - mai putin de un microgram pe centimetru cub, apoi nanograme, picograme apoi - si atunci putem apela tot un spațiu cu mai multă încredere. Dar atomii atmosferice pot fi prezente în mii de kilometri, iar atunci când se confruntă cu acești sateliți atomi, ei pierd impuls și încetinirea. Prin urmare, sateliți în orbită joasă instabilă.
Particulele de vântul solar
Soarele emite în mod constant o particule de mare energie, cea mai mare parte protoni, dar sunt, de asemenea, electroni și nuclee de heliu, care intra in coliziune cu tot ceea ce se va întâlni. Aceste ciocniri, la rândul său, alterează impulsul paramentului prin satelit și le încetini treptat. După un timp suficient, și să înceapă să rupă orbita. Și, deși nu este principalul motiv pentru ieșirea din orbitele sateliților în sateliți LEO distanță este mai important, deoarece acestea se apropie, și cu ea crește și rezistența aerului.
Imperfect câmpul gravitațional al Pământului
Dacă Pământul nu avea atmosferă, cum ar fi Mercur sau Luna, sateliții noștri ar putea rămâne pe orbită pentru totdeauna? Nu, chiar dacă am eliminat vântul solar. Acest lucru se datorează faptului că Pământul - precum și toate planetele - nu este o masă punct, ci mai degrabă o structură cu un câmp non-gravitațional. Acest câmp și schimbări ca sateliți pe orbita planetei, traduce în efecte ale forțelor mareice pe ele. Și mai aproape de Luna de Pământ, cu atât mai mare impactul acestor forțe.
Influența gravitațională a restului sistemului solar
Evident, Pământul nu este sistem, în care numai forța gravitațională, care afectează sateliții, se naște pe pământ în sine complet izolat. Nu, luna, soarele și toate celelalte planete, comete, asteroizi, si altii, contribuie la o forță gravitațională care împinge în afară orbita. Chiar dacă Pământul ar fi un punct ideal de - de exemplu, sa redus la o gaură neagră non-rotativ - nici o atmosferă și sateliții 100% ar fi protejat de vântul solar, acești sateliți au început treptat să scadă într-o spirală în centrul Pământului. Ei vor rămâne în orbită mai mult decât ar exista soare în sine, dar sistemul nu ar fi o stabilitate perfectă; orbita satelitului va fi în cele din urmă rupt.
efecte relativiste
Legile lui Newton - si orbitei Keplerian - nu este singurul lucru care determină mișcarea corpurilor cerești. Aceeași forță care determină orbita lui Mercur la preceseze pe 43 în plus „în secolul, conduce la faptul că orbitele sunt încălcate din cauza undelor gravitaționale. Rata de această tulburare este incredibil de mic pentru câmpurile gravitaționale slabe (cum ar fi cele pe care am găsit în sistemul solar) și pe distanțe lungi: dura 10 150 ani pe Pământ într-o spirală în jos la soare, și gradul de afectare a sateliților orbita Pământului, în sute de mii de ori mai mici decât aceasta . Dar această putere este prezent și este o consecință inevitabilă a teoriei generale a relativității, se manifesta in mod eficient pe lunile mai apropiate ale planetei.
Toate acestea nu afectează doar sateliții create de noi, dar și pe sateliții naturali pe care le găsim în orbita altor lumi. Cel mai aproape de Marte luna Phobos, de exemplu, este destinat să fie sfâșiată de forțele de maree și de spirală în jos, în atmosfera Planetei Roșii. În ciuda prezenței atmosferei, care este de numai 1/140 pământ, atmosfera lui Marte este mare și difuză, și, în plus, Marte nu este protejat de vant solar (spre deosebire de Pământ cu câmpul său magnetic). Prin urmare, prin zeci de milioane de ani, Phobos totul. Se poate părea că nu se va întâmpla în curând, dar este mai puțin de 1% din momentul în care există deja Solar System.
Dar cel mai apropiat tovarăș al lui Jupiter Io nu este: este Metis, prima soție a mitologiei lui Zeus. Mai aproape Io are patru sateliți mici, dintre care cel mai apropiat mixt - 0,8 raza totală Jupiter a atmosferei planetei. În cazul lui Jupiter orbitează responsabil pentru încălcarea nu este forțele atmosferice și vântul solar; semi-axa orbitala de 128 000 km, mixt se confruntă cu forțele de maree impresionante, care sunt responsabile pentru coborârea spiralei luna lui Jupiter.
Combinația tuturor acestor factori face ca orice satelit fundamental instabil. Dată fiind suficient timp și nici alte efecte stabilizatoare sunt încălcate tot orbita. În final, toate orbitele sunt instabile, dar unele - instabilitatea altora.