Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Skip to main content
Library homepage
 
Global

3: Orbits na mvuto

Jinsi gani unaweza kupata sayari mpya nje kidogo ya mfumo wetu wa jua ambayo ni hafifu mno kuonekana kwa jicho lisilosaidiwa na iko mbali kiasi kwamba inakwenda polepole sana kati ya nyota? Hili lilikuwa tatizo lililokabiliana na wanaastronomia wakati wa karne ya kumi na tisa walipojaribu kuweka hesabu kamili ya mfumo wetu wa jua.

Kama tungeweza kuangalia mfumo wa jua kutoka mahali fulani nje ya anga, kutafsiri mwendo wa sayari itakuwa rahisi zaidi. Lakini ukweli ni, tunapaswa kuchunguza nafasi za sayari nyingine zote kutoka sayari yetu ya kusonga. Wanasayansi wa Renaissance hawakujua maelezo ya mwendo wa Dunia yoyote bora kuliko mwendo wa sayari nyingine. Tatizo lao, kama tulivyoona katika Kuchunguza Anga: Kuzaliwa kwa Astronomia, ni kwamba walipaswa kubainisha asili ya mwendo wote wa sayari wakitumia tu uchunguzi wao wa ardhi wa nafasi za sayari nyingine mbinguni. Ili kutatua tatizo hili ngumu zaidi kikamilifu, uchunguzi bora na mifano bora ya mfumo wa sayari zilihitajika.

  • 3.1: Sheria za Mwendo wa Sayari
    Uchunguzi sahihi wa Tycho Brahe wa nafasi za sayari ulitoa data iliyotumiwa na Johannes Kepler ili kupata sheria zake tatu za msingi za mwendo wa sayari. Sheria za Kepler zinaelezea tabia ya sayari katika njia zao kama ifuatavyo: (1) obiti za sayari ni duaradufu na Jua kwa lengo moja; (2) kwa vipindi sawa, obiti ya sayari inafuta maeneo sawa; na (3) uhusiano kati ya kipindi cha orbital (P) na mhimili wa semimajor (a) wa obiti hutolewa na P2=a3(wakati ni katika vitengo
  • 3.2: Newton Mkuu awali
    Katika Principia yake, Isaac Newton alianzisha sheria tatu zinazosimamia mwendo wa vitu: (1) vitu vinaendelea kupumzika au kuhamia kwa kasi ya mara kwa mara isipokuwa kutendewa na nguvu ya nje; (2) nguvu ya nje husababisha kuongeza kasi (na kubadilisha kasi) kwa kitu; na (3) kwa kila hatua kuna mmenyuko sawa na kinyume. Kasi ni kipimo cha mwendo wa kitu na inategemea masi yake yote na kasi yake.
  • 3.3: Sheria ya Universal ya Newton ya Gravitation
    Mvuto, nguvu ya kuvutia kati ya raia wote, ni nini kinachoendelea sayari katika obiti. Sheria ya Newton ya jumla ya mvuto inahusiana na nguvu ya mvuto kwa wingi na umbali. Nguvu ya mvuto ni nini kinatupa hisia yetu ya uzito. Tofauti na wingi, ambayo ni mara kwa mara, uzito unaweza kutofautiana kulingana na nguvu ya mvuto (au kuongeza kasi) unayohisi. Wakati sheria za Kepler zinapopimwa upya kwa nuru ya sheria ya mvuto wa Newton, inakuwa wazi kuwa raia wa vitu vyote viwili ni muhimu kwa tatu
  • 3.4: Orbits katika mfumo wa jua
    Sehemu ya karibu zaidi katika obiti ya satellite kote duniani ni perigee yake, na hatua ya mbali ni apogee yake (sambamba na perihelion na aphelion kwa obiti karibu na Jua). Sayari hufuata mizunguko inayozunguka Jua ambayo ni karibu mviringo na katika ndege ileile. Asteroids nyingi hupatikana kati ya Mars na Jupiter katika ukanda wa asteroid, wakati comets kwa ujumla hufuata njia za eccentricity ya juu.
  • 3.5: Mwendo wa Satelaiti na spacecraft
    Mzunguko wa satellite ya bandia inategemea hali ya uzinduzi wake. Kasi ya satellite ya mviringo inahitajika kwa obiti uso wa dunia ni kilomita 8 kwa pili, na kasi ya kutoroka kutoka sayari yetu ni kilomita 11 kwa pili. Kuna trajectories nyingi zinazowezekana za interplanetary, ikiwa ni pamoja na wale ambao hutumia flybys ya kusaidiwa na mvuto wa kitu kimoja ili kuelekeza chombo cha angani kuelekea lengo lake linalofuata.
  • 3.6: Mvuto na Zaidi ya Miili miwili
    Kuhesabu mwingiliano wa mvuto wa vitu zaidi ya mbili ni ngumu na inahitaji kompyuta kubwa. Ikiwa kitu kimoja (kama Jua katika mfumo wetu wa jua) kinatawala mvuto, inawezekana kuhesabu madhara ya kitu cha pili kwa suala la uharibifu mdogo. Mbinu hii ilitumiwa na John Couch Adams na Urbain Le Verrier kutabiri nafasi ya Neptune kutokana na kupotosha kwake kwa obiti ya Uranus na hivyo kugundua sayari mpya kihisabati.
  • 3.E: Orbits na Gravity (Mazoezi)

Thumbnail: Eneo hili la nafasi na maabara huzunguka Dunia mara moja kila baada ya dakika 90. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA)