الفلك

كيف تصف رياضيا مدار كوكب غريب الأطوار؟

كيف تصف رياضيا مدار كوكب غريب الأطوار؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل هناك صيغة لوصف موقع كوكب ما على مدار مدار غريب الأطوار بمرور الوقت؟ أنا مهتم بشكل خاص بالحالة البيضاوية (0 <ه <1).

أفهم أن الكوكب لديه سرعة أعلى أقرب إلى الحضيض. من الناحية المثالية ، أود أن أكون قادرًا على حساب موقع كوكب ما على مساره المداري فيما يتعلق بمدى المسافة التي يمر بها خلال الفترة المدارية ، إذا كان ذلك منطقيًا.

بدلاً من ذلك ، هل هناك برنامج (لا يتطلب ميزانية جامعية) لحل هذه المشكلة؟


الصيغة هي معادلة كبلر ، لكن لفهمها تحتاج إلى معرفة ثلاث قيم:

$ M $ هو "متوسط ​​الشذوذ". يزداد خطيًا من 0 إلى 360 خلال فترة مدار واحد ، ويتم قياسه من نقطة الحضيض إلى الحضيض. لذا إذا كانت فترة كوكب ما 100 يوم ، فإن متوسط ​​الشذوذ في اليوم 0 هو 0 ، في اليوم 50 درجة 180 ، في اليوم 25 يكون 90 درجة. هذا هو فقط وضع الجسم في مدار دائري. إنها المرحلة الأولى لحساب موضع الجسم في مدار بيضاوي الشكل.

$ E $ هو "شذوذ غريب الأطوار". هذا أيضًا ليس الموقع الفعلي للكوكب. يتم تعريفه بواسطة $ cos ، E = x / a $ حيث $ x $ هو إحداثي x للكوكب ، مُقاس من مركز القطع الناقص ليس التركيز ، و $ a $ هو المحور شبه الرئيسي للقطع الناقص

$ T $ هو "الانحراف الحقيقي" ، الزاوية بين الموقع الفعلي للكوكب والخط المار بالمحور الرئيسي للقطع الناقص ، يتم قياسه عند بؤرة القطع الناقص (أي عند الشمس).

هذه مرتبطة بمعادلة كبلر. $$ M = E- e sin E ، $$ حيث $ e $ هو الانحراف اللامركزي للقطع الناقص. يمكنك حساب M مباشرة ، ثم حل هذه المعادلة (عدديًا) للعثور على E. بشرط أن يكون الانحراف ليس قريبًا جدًا من واحد ، طريقة نيوتن فعالة في إيجاد حل لهذه المعادلة.

ثم يتم إعطاء الانحراف الحقيقي كـ $$ T = 2 ، mathop { mathrm {arg}} left ( sqrt {1-e} ، cos frac {E} {2}، sqrt {1 + e} sin frac {E} {2} right) $$ (حيث يتوفر $ mathrm {arg} (x، y) $ كـatan2 (ص ، س)في العديد من لغات البرمجة)

من الممكن استخدام الانحراف اللامركزي لحساب إحداثيات الكوكب مباشرة باستخدام $ cos ، E = x / a $ و $ sin ، E = y / b $ حيث a و b هما شبه كبير و - محاور ثانوية للقطع الناقص.

كلمة "شذوذ" لا تعني "نتيجة خاطئة" ، بل تعني "انحراف زاوي (من الحضيض)" وهي مستخدمة منذ زمن كبلر.


لقد وجدنا كوكبًا خارجيًا له مدار غريب الأطوار بشكل غير عادي

انطباع فنان عن كوكب خارج المجموعة الشمسية في مدار قريب من نجم. الائتمان: ESA و NASA و G. Tinetti (University College London، UK & ESA) و M. Kornmesser (ESA / Hubble)

يمكن أن يساعدنا اكتشاف كوكب ذي مدار إهليلجي للغاية حول نجم قديم على فهم المزيد حول كيفية تشكل أنظمة الكواكب وتطورها بمرور الوقت.

الكوكب الجديد ، HD76920b ، هو أربعة أضعاف كتلة كوكب المشتري ، ويمكن العثور عليه على بعد حوالي 587 سنة ضوئية في كوكبة فولان الجنوبية ، السمكة الطائرة. في أبعد نقطة له ، يدور تقريبًا عن نجمه ضعف المسافة التي تدور حولها الأرض عن الشمس.

تم نشر تفاصيل الكوكب واكتشافه اليوم. إذن كيف يتناسب هذا مع سرد تكوين الكواكب ، وهل الكواكب مثلها شائعة في الكون؟

قبل الاكتشاف الأول للكواكب الخارجية ، جاء فهمنا لكيفية تشكل أنظمة الكواكب من المثال الوحيد الذي كان لدينا في ذلك الوقت: نظامنا الشمسي.

بالقرب من الشمس تدور أربعة كواكب صخرية - عطارد والزهرة والأرض والمريخ. أبعد من ذلك أربعة عمالقة - كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.

متناثرة في وسطهم لدينا حطام - مذنبات وكويكبات وكواكب قزمة.

تتحرك الكواكب الثمانية في مدارات دائرية تقريبًا ، بالقرب من نفس المستوى. يقع الجزء الأكبر من الحطام أيضًا بالقرب من ذلك المستوى ، على الرغم من وجوده في مدارات أكثر انحرافًا وانحدارًا إلى حد ما.

كيف تشكل هذا النظام؟ كانت الفكرة أنها اندمجت من قرص من المواد المحيطة بالشمس الزمبرونية. كانت المناطق الخارجية الأكثر برودة غنية بالجليد ، بينما احتوت المناطق الداخلية الأكثر سخونة على الغبار والغاز فقط.

يُظهر تراكب مدار HD76920b على النظام الشمسي مدى غرابة ذلك. يشبه مداره مدار الكويكب فايثون أكثر من مدار أي من كواكب المجموعة الشمسية. الائتمان: جيك كلارك

على مدى ملايين السنين ، اصطدمت جزيئات الغبار والجليد الصغيرة ببعضها البعض ، مما أدى ببطء إلى تكوين أجسام أكبر من أي وقت مضى. في الأعماق الجليدية للفضاء ، نمت الكواكب العملاقة بسرعة. في المناطق الداخلية الحارة والصخرية ، كان النمو أبطأ.

في النهاية ، قامت الشمس بتفجير الغاز والغبار تاركة نظامًا منظمًا (نسبيًا) - كواكب مشتركة تقريبًا ، تتحرك في مدارات شبه دائرية.

حطمت الكواكب الخارجية الأولى ، التي تم اكتشافها في التسعينيات ، هذا النموذج البسيط لتشكيل الكواكب. سرعان ما علمنا أنها أكثر تنوعًا بكثير مما كنا نتخيله.

تتميز بعض الأنظمة بكواكب عملاقة ، أكبر من كوكب المشتري ، تدور بالقرب من نجمها بشكل لا يصدق. يستضيف آخرون عوالم غريبة الأطوار ، منعزلة ، بدون رفقاء يسمونهم بأنفسهم

تكشف هذه الثروة من البيانات شيئًا واحدًا - تكوين الكوكب وتطوره أكثر تعقيدًا وتنوعًا مما كنا نتخيله.

تشكل النظام الشمسي من قرص كوكبي أولي يحيط بالشمس الفتية. الائتمان: NASA / JPL-Caltech

التراكم الأساسي مقابل عدم الاستقرار الديناميكي

نتيجة لهذه الاكتشافات ، طور علماء الفلك نموذجين متنافسين لتشكيل الكواكب.

الأول هو التراكم الأساسي ، حيث تتشكل الكواكب تدريجيًا ، من خلال الاصطدامات بين حبيبات الغبار والجليد. نمت النظرية من نماذجنا القديمة لتشكيل النظام الشمسي.

النظرية المتنافسة هي عدم الاستقرار الديناميكي. مرة أخرى ، تبدأ القصة بقرص من المواد حول نجم شاب. لكن هذا القرص أكثر ضخامة ، ويصبح غير مستقر تحت تأثير جاذبيته الذاتية ، مما يتسبب في نمو التكتلات. هذه الكتل تشكل بسرعة الكواكب ، في آلاف السنين.

يمكن لكلا النموذجين تفسير بعض ، وليس كل ، الكواكب المكتشفة حديثًا. اعتمادًا على الظروف الأولية حول النجم ، يبدو أن كلا العمليتين يمكن أن تحدث.

تقدم كل نظرية إمكانية لشرح عوالم غريبة الأطوار بطرق مختلفة إلى حد ما.

انطباع الفنان عن Hot Jupiter HD209458b - كوكب قريب جدًا من نجمه لدرجة أن غلافه الجوي يتبخر إلى الفضاء. الائتمان: وكالة الفضاء الأوروبية ، A.Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris ، CNRS ، فرنسا) و NASA

كيف تحصل على كوكب غريب الأطوار؟

في نموذج عدم الاستقرار الديناميكي ، يمكنك بسهولة الحصول على العديد من الكتل تتشكل وتتفاعل مع بعضها البعض حتى تصبح مداراتها مائلة وغريبة الأطوار.

في ظل نموذج التراكم الأساسي ، تكون الأمور أصعب قليلاً ، لأن هذه الطريقة تخلق بشكل طبيعي أنظمة كوكبية مرتبة ومستوية مشتركة. لكن بمرور الوقت يمكن أن تصبح هذه الأنظمة غير مستقرة.

تتمثل إحدى النتائج المحتملة في قيام كوكب ما بإخراج الكواكب الأخرى من خلال سلسلة من المواجهات الفوضوية. هذا من شأنه أن يتركه بشكل طبيعي كجسم منفرد ، يتبع مدارًا ممدودًا للغاية.

ولكن هناك خيار آخر. العديد من النجوم في مجرتنا ثنائية - لها رفقاء نجميون. يمكن للتفاعلات بين كوكب وشقيق نجمه أن يحركه بسهولة ويخرجه في النهاية ، أو يضعه في مدار شديد.

هذا يقودنا إلى عالمنا المكتشف حديثًا ، HD76920b. تم العثور على حفنة من العوالم الغريبة المماثلة من قبل ، ولكن HD76920b فريد من نوعه. يدور حول نجم قديم ، أقدم من الشمس بأكثر من ملياري سنة.

المدار HD76920b الذي يتبعه لا يمكن الدفاع عنه على المدى الطويل. مع اقترابها من نجمها المضيف ، ستشهد مدًا دراماتيكيًا.

الكوكب الغازي ، HD76920b سيتغير شكله عندما يتأرجح خلف نجمه ، الممتد بفعل جاذبيته الهائلة. ستكون هذه المد والجزر أكبر بكثير من أي موجات نشهدها على الأرض.

سوف يعمل تفاعل المد والجزر هذا مع مرور الوقت لتدوير مدار الكوكب. ستظل نقطة الاقتراب الأقرب للنجم دون تغيير ، ولكن سيتم جر النقطة الأبعد تدريجيًا إلى الداخل ، مما يؤدي إلى دفع المدار نحو الاستدارة.

كل هذا يشير إلى أن HD76920b لا يمكن أن يشغل مداره الحالي منذ ولادته. إذا كان الأمر كذلك ، لكان المدار دائريًا منذ دهور.

ربما ما نراه هو دليل على أن نظام كوكبي قد أصبح شريرًا. نظام احتوى في السابق على عدة كواكب في مدارات دائرية (أو قريبة من دائرية).

بمرور الوقت ، تحركت تلك الكواكب حول بعضها البعض ، لتصل في النهاية إلى بنية فوضوية مع تطور نجمها. والنتيجة - فوضى - مع تناثر معظم الكواكب واندفاعها إلى أعماق الفضاء ولم يتبق سوى كوكب واحد - HD76920b.

الحقيقة هي أننا لا نعرف - حتى الآن. كما هو الحال دائمًا في علم الفلك ، هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لفهم قصة حياة هذا الكوكب الغريب حقًا.

شيء واحد نعرفه هو أن القصة تقترب من نهايتها النارية. في غضون ملايين السنين القادمة ، سوف ينتفخ النجم ويلتهم كوكبه الأخير. بعد ذلك ، لن يكون HD76920b أكثر من ذلك.

تم نشر هذه المقالة في الأصل المحادثة. اقرأ المقال الأصلي.


الانحراف المداري

لا تسافر الكواكب والكويكبات والمذنبات حول الشمس في دوائر مثالية. تمتد مداراتهم إلى شكل يسمى الشكل البيضاوي. الشمس ، بدلاً من الجلوس في وسط الشكل الذي شكله مسار القمر الصناعي و rsquos ، تجلس قليلاً بعيدًا عن المركز عند نقطة تسمى التركيز. المدار و rsquos شذوذ هي طريقة لقياس مدى انحراف المدار عن دائرة كاملة ، ويتم قياسها باستخدام رقم بين صفر وواحد. الانحراف اللامركزي للصفر يعني أن المدار عبارة عن دائرة. كلما اقترب الانحراف من أحدهما ، زاد امتداد المدار.

في هذا المشروع ، سوف تستكشف أشكال مدارات مختلفة وتصنع نماذج للكواكب ومدارات rsquo.

مشكلة

ما الذي يحدد أشكال الكواكب ومداراتها؟

مواد

  • قلم
  • مسطرة
  • 2 دبابيس ضغط
  • 12 بوصة (31 سم) ، قطعة مربعة من لوحة الملصقات
  • 12 بوصة (31 سم) ، قطعة مربعة من الورق المقوى السميك
  • 10 بوصة (26 سم) من الخيط

إجراء

  1. ارسم خطًا مستقيمًا عبر مركز لوحة الملصقات.
  2. ضع علامة على نقطتين على الخط بمسافة 4 بوصات في منتصف اللوحة.
  3. ضع لوحة الملصقات أعلى الورق المقوى وألصق دبابيس الضغط في النقاط.
  4. اربط الأطراف السائبة للخيط معًا لعمل حلقة.
  5. ثنى حلقة الخيط حول دبابيس الدفع. ضع القلم داخل الحلقة أيضًا واستخدمه لتمديد الحلقة إلى مثلث.
  6. مع إبقاء الخيط مشدودًا ، قم بتوجيه القلم حول دبابيس الدفع أثناء رسم مسار على لوحة الملصقات أدناه. استمر حول المسامير حتى ترسم حلقة مغلقة. صف شكل المنحنى الذي رسمته & rsquove. هل القطر عبر الحلقة هو نفسه دائمًا ، أم أنه يتغير؟ أين هو أوسع؟ أين هي أضيق؟

  1. كرر الخطوات المذكورة أعلاه على نفس لوحة الملصقات باستخدام المسامير على مسافات مختلفة عن بعضها البعض: 0 بوصة (استخدم دبوسًا واحدًا فقط) و 3 بوصات و 5 بوصات. كيف يتغير شكل الحلقة؟ كيف تتغير المسافة عبر الأجزاء الأوسع والأضيق مع اقتراب الدبابيس من بعضها البعض؟

نتائج

لديك أربع علامات حذف على لوحة الملصقات. يشير كل دبوس تثبيت إلى نقطة في القطع الناقص تسمى أ التركيز (جمع: البؤر). أكبر قطر عبر القطع الناقص يسمى المحور الرئيسي يُعرف أضيق قطر باسم محور صغير. تقع البؤر على طول المحور الرئيسي ، على مسافة متساوية من مركز القطع الناقص. عندما تقترب البؤر من بعضها البعض ، يبدو القطع الناقص أشبه بدائرة. الشكل البيضاوي مع تركيز واحد فقط هو دائرة (المحاور الرئيسية والثانوية لها نفس الطول).

في عام 1609 ، اكتشف يوهانس كيبلر أن الكواكب تسير على طول مسارات بيضاوية مع تجلس الشمس في أحد بؤرة هذا القطع الناقص. دعا هذا له القانون الأول لحركة الكواكب. عندما يتحرك كوكب على مدار مداره ، تتغير المسافة بينه وبين الشمس. النقطة على القطع الناقص حيث الكوكب الأقرب إلى الشمس تسمى الحضيض النقطة التي تكون فيها الأبعد هي اوج. تمر الأرض في الحضيض الشمسي في أوائل شهر يناير وتمر عبر الأوج في أوائل شهر يوليو. على الحذف ، هل يمكنك تحديد مكان الحضيض والأوج؟

الانحراف اللامركزي للمدار هو رقم واحد ، بين 0 و 1 ، والذي يصف مدى تمدد المدار. الصفر يعني أن المدار دائري تمامًا. الانحراف اللامركزي القريب من 1 يعني أن المدار ممدود للغاية ، فقط المذنبات القادمة من الروافد الخارجية للنظام الشمسي تقترب من هذه القيمة.

يمكنك حساب الانحراف المركزي للأشكال البيضاوية باستخدام المعادلة التالية:

  • أين ه هو غريب الأطوار ،
  • أ هي المسافة الأوج ، و
  • ص هي مسافة الحضيض الشمسي.

لكل شكل بيضاوي ، اختر التركيز حيث يجب أن تجلس الشمس (أيهما سيفعل) ، ثم قم بقياس الأوج والحضيض الشمسي. احسب الانحراف ، وسجل نتائجك في الجدول 1.


ال نقطة إيكوانت (كما هو موضح في الرسم البياني بشكل كبير •) ، يتم وضعه بحيث يكون مقابل الأرض مباشرة من مركز المؤجل ، والمعروف باسم غريب الأطوار (يمثلها ×). تم تصميم كوكب أو مركز فلك التدوير (دائرة أصغر تحمل الكوكب) للتحرك بسرعة زاوية ثابتة فيما يتعلق بالإيكوانت. بعبارة أخرى ، بالنسبة لمراقب افتراضي يتم وضعه عند نقطة الإكوانت ، فإن مركز فلك التدوير (المشار إليه بالرمز الصغير) يبدو أنه يتحرك بسرعة زاوية ثابتة. ومع ذلك ، فإن مركز فلك التدوير لن يتحرك بسرعة ثابتة على طول اتجاهه. [1]

كان السبب وراء تطبيق الإيكوانت هو الحفاظ على مظهر من مظاهر الحركة الدائرية الثابتة للأجرام السماوية ، وهي مادة إيمانية قديمة نشأها أرسطو لأسباب فلسفية ، مع السماح أيضًا بأفضل تطابق لحسابات الحركات المرصودة للأجرام السماوية. الأجسام ، لا سيما في حجم الحركة التراجعية الظاهرية لجميع أجسام النظام الشمسي باستثناء الشمس والقمر.

الزاوية α التي يقع رأسها في مركز المؤجّل والتي تتقاطع جوانبها مع الكوكب وخط الإكوانت على التوالي هي دالة زمنية ر:

حيث Ω هي السرعة الزاوية الثابتة التي تُرى من الإيكوانت والتي تقع على مسافة ه عندما يكون نصف قطر المؤجل ص. [2]

نموذج إيكوانت له جسم متحرك على مسار دائري لا يشترك في مركز مع الأرض. ستختلف سرعة الجسم المتحرك في الواقع أثناء دورانه حول الدائرة الخارجية (الخط المتقطع) ، أسرع في النصف السفلي وأبطأ في النصف العلوي. تعتبر الحركة موحدة فقط لأن الكوكب يدور حول زوايا متساوية في أوقات متساوية من نقطة الإيكوانت. سرعة الجسم غير منتظمة عند النظر إليه من أي نقطة أخرى داخل المدار.

قدم بطليموس الإيكوانت في "المجسطي". اعتمد الدليل على أن الإيكوانت كان تعديلًا مطلوبًا للفيزياء الأرسطية على الملاحظات التي أدلى بها هو و "ثيون" (ربما ، ثيون سميرنا). [1]

في نماذج الكون التي سبقت بطليموس ، التي تُنسب عمومًا إلى هيبارخوس ، كانت التدويرات اللامتراكزة والأدوار سمة بالفعل. لا يزال الروماني بليني في القرن الأول الميلادي ، الذي كان على ما يبدو لديه إمكانية الوصول إلى كتابات علماء الفلك اليونانيين المتأخرين ، وليس عالم فلك هو نفسه ، قد حدد بشكل صحيح خطوط منحدرات للكواكب الخمسة المعروفة وأين أشاروا في دائرة الأبراج. [3] تتطلب مثل هذه البيانات مفهوم مراكز الحركة اللامتراكزة.

قبل حوالي عام 430 قبل الميلاد ، لاحظ Meton و Euktemon من أثينا الاختلافات في أطوال الفصول. [1] يمكن ملاحظة ذلك في أطوال الفصول ، من خلال الاعتدالات والانقلابات التي تشير إلى متى تتحرك الشمس 90 درجة على طول مسارها. على الرغم من أن آخرين حاولوا ، قام هيبارخوس بحساب وعرض أطوال المواسم الأكثر دقة حول 130 قبل الميلاد.وفقًا لهذه الحسابات ، استمر الربيع حوالي 94.5 يومًا ، والصيف حوالي 92.5 يومًا ، وخريف حوالي 88.125 ، والشتاء حوالي 90.125 ، مما يدل على أن الفصول كانت موجودة بالفعل اختلافات في أطوال المواسم. تم استخدام هذا لاحقًا كدليل على عدم المساواة في البروج ، أو ظهور الشمس للتحرك بمعدل غير ثابت ، مع بعض أجزاء مدارها بما في ذلك أنها تتحرك بشكل أسرع أو أبطأ. حركة الشمس السنوية كما يفهمها علم الفلك اليوناني حتى هذه النقطة لم تأخذ في الحسبان هذا ، حيث افترضت أن للشمس مدارًا دائريًا تمامًا تمركز حول الأرض حيث كانت تدور حولها بسرعة ثابتة. وفقًا لعالم الفلك هيبارخوس ، فإن تحريك مركز مسار الشمس بعيدًا قليلاً عن الأرض من شأنه أن يرضي حركة الشمس المرصودة بطريقة غير مؤلمة ، مما يجعل مدار الشمس غريب الأطوار. [1]

يأتي معظم ما نعرفه عن هيبارخوس إلينا من خلال ذكر أعمال بطليموس في المجسطى. أوضحت ميزات نماذج هيبارخوس الاختلافات في طول الفصول على الأرض (المعروفة باسم "الشذوذ الأول") ، وظهور الحركة التراجعية في الكواكب (المعروفة باسم "الشذوذ الثاني"). لكن Hipparchus لم يكن قادرًا على إجراء تنبؤات حول موقع ومدة الحركات الارتجاعية للكواكب تتطابق مع الملاحظات التي يمكن أن تتطابق مع الموقع ، أو يمكنه مطابقة المدة ، ولكن ليس كلاهما في وقت واحد. [4] بين نموذج هيبارخوس ونموذج بطليموس ، كان هناك نموذج وسيط تم اقتراحه لحساب حركة الكواكب بشكل عام بناءً على الحركة المرصودة للمريخ. في هذا النموذج ، كان للمؤجل مركز كان أيضًا هو الإكوانت الذي يمكن تحريكه على طول خط التناظر المؤجل من أجل التوافق مع الحركة التراجعية للكوكب. ومع ذلك ، فإن هذا النموذج لا يزال غير متوافق مع الحركة الفعلية للكواكب ، كما أشار هيبارخوس. كان هذا صحيحًا على وجه التحديد فيما يتعلق بالمسافات الفعلية وعرض الأقواس التراجعية ، والتي يمكن رؤيتها لاحقًا وفقًا لنموذج بطليموس ومقارنتها. [1]

قام بطليموس نفسه بتصحيح هذا التناقض من خلال إدخال الإكوانت في كتابته المجسطي التاسع ، 5 ، عندما فصله عن مركز المؤجل ، مما جعله ومركز المؤجل أجزاء مميزة خاصة بهما من النموذج وجعل مركز المؤجل ثابتًا طوال الوقت. حركة كوكب. [1] تم تحديد الموقع بواسطة المؤجل وفلك التدوير ، بينما تم تحديد المدة من خلال حركة موحدة حول الإيكوانت. لقد فعل ذلك دون الكثير من التفسير أو التبرير لكيفية وصوله إلى نقطة إنشائها ، وقرر فقط تقديمه رسميًا وباختصار مع البراهين كما هو الحال مع أي منشور علمي. حتى في أعماله اللاحقة حيث أدرك عدم وجود تفسير ، لم يبذل أي جهد لمزيد من التوضيح. [1]

تم استخدام نموذج علم الفلك لبطليموس كطريقة تقنية يمكن أن تجيب على الأسئلة المتعلقة بعلم التنجيم والتنبؤ بمواقع الكواكب لما يقرب من 1500 عام ، على الرغم من أن الإكوانت والغريب الأطوار كانا انتهاكًا للفيزياء الأرسطية البحتة التي تتطلب أن تتمركز كل الحركة على الأرض. تم الإبلاغ عن أن نموذج بطليموس للكون كان شائعًا وثوريًا ، في الواقع ، من الصعب جدًا العثور على أي تفاصيل للنماذج المستخدمة سابقًا ، باستثناء كتابات بطليموس نفسه. [1] لعدة قرون كان تصحيح هذه الانتهاكات هو الشغل الشاغل للعلماء ، وبلغ ذروته في حلول ابن الشاطر وكوبرنيكوس. توجت تنبؤات بطليموس ، التي تطلبت إشرافًا وتصحيحات مستمرة من قبل العلماء المعنيين على مدى تلك القرون ، بملاحظات تيكو براهي في أورانيبورغ.

لم يكن الأمر كذلك حتى نشر يوهانس كيبلر كتابه علم الفلك نوفااستنادًا إلى البيانات التي جمعها هو وتايكو في أورانيبورغ ، تم استبدال نموذج بطليموس للسماء تمامًا بنموذج هندسي جديد. [5] [6]

حل الإيكوانت آخر مشكلة رئيسية في حساب الحركة الشاذة للكواكب ، لكن يعتقد البعض أنه يفسد مبادئ الفيلسوف اليوناني القديم / علماء الفلك ، وهي الحركة الدائرية المنتظمة حول الأرض. [7] كان يُفترض عمومًا أن التوحيد يمكن ملاحظته من مركز المؤجل ، وبما أن ذلك يحدث في نقطة واحدة فقط ، يتم ملاحظة الحركة غير المنتظمة فقط من أي نقطة أخرى. نقل بطليموس نقطة المراقبة صراحةً من مركز المؤجل إلى الإيكوانت. يمكن اعتبار هذا بمثابة كسر لقواعد الحركة الدائرية الموحدة. من بين النقاد البارزين للإيكوانت عالم الفلك الفارسي ناصر الدين الطوسي الذي طور الزوجين الطوسي كتفسير بديل ، [8] ونيكولاس كوبرنيكوس ، الذي كان بديله زوجًا جديدًا من التدوير لكل منهما. كان كراهية الإيكوانت دافعًا رئيسيًا لكوبرنيكوس لبناء نظام مركزية الشمس. [9] [10] هذا الانتهاك للحركة الدائرية المثالية حول مركز المؤثر أزعج العديد من المفكرين ، وخاصة كوبرنيكوس الذي ذكر الإيكوانت على أنه بناء وحشي في دي ريفوليوشنيبوس. أدت حركة كوبرنيكوس للأرض بعيدًا عن مركز الكون إلى تفادي الحاجة الأساسية لأفلاك بطليموس من خلال شرح الحركة التراجعية على أنها خداع بصري ، لكنه أعاد تأسيس دورتين أصغر في حركة كل كوكب ليحل محل الإيكوانت.


انحراف المدار

تتحرك معظم الأجسام في المدارات على طول مسار بيضاوي. القطع الناقص هو شكل يمكن اعتباره دائرة & quot ممدودة & quot أو شكل بيضاوي. يمكن أن يكون القطع الناقص طويلًا ورفيعًا جدًا ، أو يمكن أن يكون مستديرًا تمامًا - مثل الدائرة تقريبًا. يستخدم علماء الرياضيات والفلك كمية تسمى & quoteccentricity & quot لوصف مدى شبه دائري (أو لا) للقطع الناقص.

القطع الناقص ذو الانحراف البسيط ، مثل 0.1 أو 0.2 ، يكاد يكون مستديرًا مثل الدائرة. قد يكون للقطع الناقص الطويل الرفيع انحراف مركزي قدره 0.8 أو 0.9. يجب أن يكون الانحراف اللامركزي للقطع الناقص دائمًا أقل من واحد ، ولكن يمكن أن يكون قريبًا جدًا جدًا من واحد - مثل 0.99 أو 0.999 أو حتى أكبر!

الدائرة لها الانحراف عن الصفر. تعتبر الدائرة نوعًا خاصًا من القطع الناقص ، بنفس الطريقة التي يعتبر بها المربع نوعًا خاصًا من المستطيلات.

إن انحراف مدار الأرض صغير جدًا ، لذا فإن مدار الأرض دائري تقريبًا. الانحراف المداري للأرض هو 0.0167 فقط. المريخ لديه انحراف مداري أكبر إلى حد ما قدره 0.0935. تحتوي مداري عطارد وبلوتو على أكبر انحرافات في مدارات الكواكب في نظامنا الشمسي 0.2056 لعطارد و 0.2488 لبلوتو. غالبًا ما يكون للمذنبات مدارات غريبة الأطوار. مذنب هالي ، على سبيل المثال ، له انحراف مداري قدره 0.967!

عندما يتبع جسم مسارًا إهليلجيًا أثناء الدوران حول جسم أكبر ، فإن الجسم المركزي الأكبر ليس في مركز القطع الناقص. بدلاً من ذلك ، يكون الجسم المركزي عند نقطة تسمى بؤرة القطع الناقص والتي يتم إزاحتها عن المركز. كلما زاد الانحراف ، زاد إزاحة التركيز عن المركز. هذا يعني أن الجسم المداري يتحرك بالقرب من الجسم المركزي وبعيدًا عنه أثناء مسار المدار. تسمى نقطة الإغلاق في مدار حول الشمس الحضيض ، وتسمى النقطة البعيدة الأوج. تؤدي المدارات الأكثر شذوذًا إلى اختلافات أكبر في مسافات الحضيض والأوج. الأرض على بعد 3٪ فقط من الشمس عند الأوج مما هي عليه عند الحضيض ، في حين أن مسافة الأوج بين بلوتو والشمس أكبر بنسبة 66٪ من مسافة الحضيض.

تملي قوة الجاذبية أن جسمًا صغيرًا يتحرك في وجود جسم أكثر ضخامة (مثل كوكب أو كويكب أو مذنب يدور حول الشمس أو قمر صناعي يدور حول الأرض) سوف يتبع مسارًا بشكل يسمى & quotconic section & quot. صورة تشريح مخروط ثلاثي الأبعاد بمستوى ثنائي الأبعاد بزوايا مختلفة ، فإن شرائح & quotslices & quot الناتجة هي مقاطع مخروطية. الدوائر والأشكال البيضاوية عبارة عن مقاطع مخروطية وكذلك القطوع المكافئة والقطوع الزائدة. الدائرة لها الانحراف عن الصفر. القطع الناقص له شذوذ بين صفر وواحد. القطع المكافئ له انحراف لواحد بالضبط ، بينما القطع الزائدية لها انحرافات أكبر من واحد. المسارات المكافئة والقطعية ليست مدارات ، فهي تؤدي فقط إلى تمريرة قريبة واحدة من الجسم الأصل ، بينما تؤدي المدارات إلى اقتراب متكرر. تتبع بعض المذنبات (مثل مذنبات هالي) مدارات إهليلجية تعيدها إلى النظام الشمسي الداخلي مرارًا وتكرارًا ، على الرغم من أنها في بعض الأحيان فقط بعد فترات طويلة (75 عامًا بالنسبة لمذنبات هالي). توجد مذنبات أخرى في مسارات زائدية ، ولا تزور النظام الشمسي الداخلي إلا مرة واحدة قبل أن تنطلق في الفضاء بين الكواكب ، ولا تعود أبدًا.


أوربت الأشكال المتحركة التفاعلية

تُظهر هذه الرسوم المتحركة التفاعلية ميزتين مهمتين للمدارات - الشكل والحجم.

المدارات هي علامات حذف. يمكن أن يكون القطع الناقص مثل الدائرة ، أو يمكن أن يكون طويلًا ونحيفًا. يستخدم علماء الرياضيات والفلك مصطلح "الانحراف اللامركزي" لوصف شكل المدار. المدار الذي يشبه الدائرة تقريبًا له انحراف منخفض قريب من الصفر. المدار الطويل النحيف له انحراف كبير ، قريب من واحد.

إذا كنت تريد أن تخبر شخصًا ما عن حجم الدائرة ، فأخبره أو أخبره بطول نصف قطر الدائرة (أو قطرها). "المحور شبه الرئيسي" للقطع الناقص يشبه نصف قطر الدائرة. تخيل شكل بيضاوي طويل نحيف ذو انحراف عالٍ. ارسم خطًا من أحد طرفي الشكل إلى الطرف الآخر ، عبر المنتصف ، على طول الاتجاه الطويل للقطع الناقص. المسافة من مركز القطع الناقص إلى أحد طرفي الخط هي المحور شبه الرئيسي.

استخدم أشرطة التمرير في الرسوم المتحركة التفاعلية (أدناه) لتغيير شكل وحجم مدار "كوكبك". يظهر مدار الأرض للمقارنة.

(ملاحظة: إذا لم تتمكن من رؤية الرسوم المتحركة أدناه ، أو أنها لا تعمل بشكل صحيح ، فقد تحتاج إلى تنزيل أحدث مشغل Flash.)

الوحدة الفلكية (AU) هي طول المحور شبه الرئيسي لمدار الأرض. يستخدم بشكل شائع للإشارة إلى المسافات داخل نظامنا الشمسي.

لاحظ كيف يتحرك كوكب ذو مدار بيضاوي أقرب إلى الشمس وبعيدًا عنها. نقطة الاقتراب من الشمس تسمى الحضيض الشمسي. أبعد نقطة تسمى الأوج.

اكتشف يوهانس كيبلر ، عالم الفلك الألماني الذي عاش في أوائل القرن السابع عشر ، ثلاثة قوانين مهمة حول مدارات الكواكب.


كوكب غريب الأطوار يقفز على نجم عملاق

كجزء من دراسة استقصائية كبيرة للنجوم المتطورة ، اكتشف العلماء أكثر الكواكب غرابةً والمعروفة بأنها تدور حول عملاق. ما الذي يمكن أن نتعلمه من هذا الكائن غير المعتاد قبل أن يستهلكه مضيفه في النهاية؟

تنوع الكواكب

مثال على تنوع عدد قليل من أنظمة الكواكب التي اكتشفتها مهمة كبلر. [ناسا]

عندما لاحظنا الكواكب الخارجية الأولى وتعرّفنا على خصائصها ، سرعان ما أصبح واضحًا أن معظم الأنظمة الأخرى لا تشبه نظامنا. كلما زاد عدد الكواكب الخارجية التي نلاحظها ، زاد إدراكنا لتنوع أنظمة الكواكب - بتركيبات الكواكب والكتل والمدارات التي لا مثيل لها في النظام الشمسي.

مدار HD 76920b ، موجه بشكل صحيح ومغطى بالكواكب الداخلية للنظام الشمسي & # 8217 مدارات على نطاق واسع. يظهر مذنب وكويكب من نظامنا الشمسي على أنهما لهما مدارات غريبة الأطوار. [ويتنماير وآخرون. 2017]

الأحجام النسبية مهمة

بعض الأنظمة أسهل في الدراسة من غيرها. نظرًا لأن تقنيات اكتشاف الكواكب الخارجية وتوصيفها تعتمد على البحث عن بصمة الكواكب على الإشارات النجمية ، فإن الأنظمة التي تتكون من نجم صغير وكوكب كبير مفضلة. لهذا السبب ، فإن الكواكب الخارجية التي تدور حول النجوم الشبيهة بالشمس أو النجوم القزمة مدروسة جيدًا بشكل خاص - ولكن ليس لدينا الكثير من المعلومات حول الكواكب التي تدور حول نجوم ضخمة وساخنة.

لمكافحة هذا النقص في البيانات ، بدأت العديد من الفرق في إجراء دراسات استقصائية تستهدف النجوم الضخمة المتطورة بشكل خاص. يُعرف أحدها باسم Pan-Pacific Planet Search ، وهو مسح يستخدم التلسكوب الأنجلو-أسترالي الذي يبلغ طوله 3.9 مترًا في أستراليا لدراسة أطياف الكواكب الفرعية الغنية بالمعادن في نصف الكرة الجنوبي. من بين الاكتشافات الجديدة من هذا المسح كوكب يدور حول HD 76920 ، تم الإبلاغ عنه في منشور حديث بقيادة روبرت ويتنماير (جامعة جنوب كوينزلاند وجامعة نيو ساوث ويلز ، أستراليا).

مدار شديد

الانحراف المداري مقابل مسافة محيط الكوكب لـ 116 كوكبًا مؤكدًا تدور حول نجوم عملاقة. يتم عرض HD 76920b ، الأكثر غرابة من بينهم ، بالنقطة الحمراء. [ويتنماير وآخرون. 2017]

كيف وصل HD 76920b إلى مداره الأقصى؟ التفسير المناسب لمثل هذا المدار هو تأثير الجاذبية من رفيق نجمي هائل وبعيد - ومع ذلك لم يجد المؤلفون أي دليل في ملاحظاتهم عن نجم ثانٍ في النظام. بدلاً من ذلك ، يقترح الفريق أن HD 76020b وصل إلى مداره الحالي عبر تفاعلات تشتت الكوكب والكوكب في وقت مبكر من عمر النظام.

انطباع الفنان عن كوكب يغمره نجمه المضيف. [ناسا / إيسا / جي. لحم خنزير مقدد]

مستقبل ممتع

أخيرًا ، يستخدم Wittenmyer والمتعاونون معه النمذجة لاستكشاف مستقبل HD 76020b. إن مدار هذا الكوكب شديد بالفعل لدرجة أنه يكاد يقترب من سطح مضيفه ، وينخفض ​​إلى 4 أنصاف أقطار نجمية من سطح النجم في أقرب نقطة له. يوضح المؤلفون أن الكوكب سيبتلع من قبل مضيفه في نطاق زمني

100 مليون سنة بسبب مزيج من نصف قطر النجم المتوسع وتفاعلات المد والجزر.

سيساعدنا جمع المزيد من الملاحظات عن هذا الكوكب المتطرف - والبحث عن آخرين مثله - على مواصلة التعرف على تكوين وتطور أنظمة الكواكب المتنوعة التي يسكنها كوننا.

الاقتباس

روبرت أ.ويتنماير وآخرون 2017 AJ 154 274. دوى: 10.3847 / 1538-3881 / aa9894


سيبدو الكوكب العملاق HR 5183b أكثر إشراقًا من كوكب الزهرة بـ 15 مرة

مفهوم الفنان & # 8217s لكوكب الزهرة & # 8211 ألمع كوكب مرئي من الأرض وضوء مبهر منخفض في الغرب بعد غروب الشمس الآن & # 8211 على عكس سطوع الكوكب العملاق في نظام النجوم البعيد HR 5183. الصورة عبر UC Riverside.

HR 5183b هو كوكب خارج المجموعة الشمسية & # 8211 تم اكتشافه في وقت سابق من هذا العام & # 8211 يدور حول شمس بعيدة على بعد حوالي 103 سنة ضوئية في اتجاه كوكبة العذراء العذراء. يحتوي الكوكب على كتلة أكبر بثلاث مرات على الأقل من كوكب المشتري ، وهو نظامنا الشمسي وأضخم وأكبر عالم في العالم. والأكثر إثارة للاهتمام هو أن الكوكب العملاق خارج المجموعة الشمسية HR 5183b له مدار غريب الأطوار للغاية. إذا تم وضع مداره داخل نظامنا الشمسي ، فسيسافر هذا العالم الضخم بالقرب من الشمس أكثر من كوكب المشتري ، ثم يتأرجح للخارج مرة أخرى خارج مدار نبتون. أطلق عليه مداره البري لقب الكوكب المصاب. بعد وقت قصير من اكتشافه ، قال علماء الفلك إن مثل هذا الكوكب الضخم في مثل هذا المدار حال دون وجود كوكب شبيه بالأرض في نفس النظام الشمسي. لكن دراسة جديدة & # 8211 بقيادة عالم الفلك ستيفن كين في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد ونشرت في المجلة الفلكية في 31 أكتوبر و # 8211 يقترح خلاف ذلك. وفقًا لمؤلفي الدراسة الجديدة:

تظهر نتائجنا أنه على الرغم من التأثير المربك المذهل للكوكب العملاق ، لا تزال هناك مجموعة ضيقة من المواقع داخل المنطقة الصالحة للسكن [عالم النظام الشمسي الذي يمكن أن توجد فيه المياه السائلة] حيث قد توجد الكواكب الأرضية [كواكب مثل الأرض] في مدارات مستقرة طويلة الأجل.

بعبارة أخرى ، يمكن أن يحتوي النظام النجمي HR 5183 على كوكب شبيه بالأرض فيه ، ويمكن لهذا الكوكب أن يأوي الحياة.

هذا & # 8217s مثير للاهتمام. ومن المثير أيضًا أن ندرك ما ستراه الكائنات الحية على مثل هذا الكوكب في سمائهم. يستغرق HR 5813b ، العملاق غريب الأطوار في دراسة كين ، ما يقرب من 75 عامًا للدوران حول نجمه. لكن اللحظة التي يتأرجح فيها هذا العملاق أخيرًا متجاوزًا جارته الأصغر ستكون حدثًا خلابًا سيحدث مرة واحدة في العمر. وأوضح كين:

When the giant is at its closest approach to the Earth-like planet, it would be 15 times brighter than Venus — one of the brightest objects visible with the unaided eye. It would dominate the night sky.

View at EarthSky Community Photos. | Here’s an actual photo of Mercury (far left), Venus (middle) and the moon on a recent evening (October 29, 2019). Imagine seeing HR 5183b in this scene. As the artist’s concept at the top of this post shows, it’d be much brighter than Venus! Image via Asger Mollerup at Phu Lan Chang Mountain in the Khao Wong Valley, northeast Thailand. Thank you, Asger!

The planets in our solar system also have eccentric orbits, but they’re not highly eccentric. Instead, they’re very nearly circular. A statement from UC Riverside explained:

Conventional wisdom says that a giant planet in eccentric orbit is like a wrecking ball for its planetary neighbors, making them unstable, upsetting weather systems, and reducing or eliminating the likelihood of life existing on them.

Questioning this assumption, Kane and Caltech astronomer Sarah Blunt (@SarahCBlunt on Twitter) tested the stability of an Earth-like planet in the HR 5183 solar system … Kane and Blunt calculated the giant planet’s gravitational pull on an Earth analog as they both orbited their star.

In these simulations, the giant planet often had a catastrophic effect on the Earth twin, in many cases throwing it out of the solar system entirely. But in certain parts of the planetary system, the gravitational effect of the giant planet is remarkably small enough to allow the Earth-like planet to remain in a stable orbit.

The team found that the smaller, terrestrial planet has the best chance of remaining stable within an area of the solar system called the habitable zone — which is the territory around a star that is warm enough to allow for liquid-water oceans on a planet.

These findings not only increase the number of places where life might exist in the solar system described in this study – they increase the number of places in the universe that could potentially host life as we know it.

Comparison of HR 5183b’s eccentric orbit to the more circular orbits of the planets in our own solar system. Image via W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko/UC Riverside.

Bottom line: Earlier this year, astronomers discovered a huge planet in a highly eccentric orbit, orbiting the star HR 5183, located 103 light-years away. The presence of such a planet was thought to preclude stable orbits for Earth-like planets in the same system. A new study shows – on the contrary – that Earth-like worlds can exist in this system. If one does, and if it’s inhabited, its citizens will witness a spectacular event every 75 years, whenever the giant planet HR 5183b is closest to its star. At such times, the giant planet would appear unlike anything we’ve ever seen, 15 times brighter in the sky than Venus!


This Newfound Alien Planet Has a Truly Bizarre Looping Orbit

Astronomers have never seen a world quite like HR 5183 b before.

Here's yet another reminder that alien worlds are far stranger and more diverse than our own solar system might suggest.

Astronomers just found a giant exoplanet three times more massive than Jupiter that loops around its host star on a highly elliptical path.

If this alien planet, known as HR 5183 b, were magically dropped into our solar system, its orbit would reach inside that of Jupiter but extend way out beyond the path of Neptune, discovery team members said.

"This planet is unlike the planets in our solar system, but more than that, it is unlike any other exoplanets we have discovered so far," Sarah Blunt, a graduate student at the California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena and lead author of a new study announcing the existence of HR 5183 b, said in a statement.

"Other planets detected far away from their stars tend to have very low eccentricities, meaning that their orbits are more circular," Blunt added. "The fact that this planet has such a high eccentricity speaks to some difference in the way that it either formed or evolved relative to the other planets."

HR 5183 b orbits a star that lies about 100 light-years from Earth. Blunt and her colleagues found the planet using the radial velocity method, which looks for the gravitational tugs a world exerts on its host star.

The research team has been watching the parent star with several different telescopes since the 1990s. That's not long enough to capture a full orbit of the newfound world, which takes between 45 and 100 Earth years.

But the astronomers were still able to confirm HR 5183 b's existence, showing that the radial-velocity method can identify planets even with such partial information.

"This planet spends most of its time loitering in the outer part of its star's planetary system in this highly eccentric orbit then, it starts to accelerate in and does a slingshot around its star," study team member Andrew Howard, an astronomy professor at Caltech, said in the same statement.

"We detected this slingshot motion," Howard added. "We saw the planet come in, and now it's on its way out. That creates such a distinctive signature that we can be sure that this is a real planet, even though we haven't seen a complete orbit."

The magnitude of HR 5183 b's gravitational tug allowed the team to calculate the planet's mass: about three times that of Jupiter.

The exoplanet almost certainly started life on a circular path but then had its orbit reshaped by a gravitational encounter, probably with a similarly sized neighbor world, study team members said.

HR 5183 b reinforces a cosmic truth: Our Milky Way galaxy is studded with a staggering array of planets. There are worlds with three parent stars and "rogues" that zoom through space alone, forever in the dark. There are huge "hot Jupiters" that circle their parents in just a few Earth days, and there are big worlds like HR 5183 b that take decades to complete a lap.

"Copernicus taught us that Earth is not the center of the solar system, and as we expanded into discovering other solar systems of exoplanets, we expected them to be carbon copies of our own solar system," Howard said.

"But it's just been one surprise after another in this field," he added. "This newfound planet is another example of a system that is not the image of our solar system but has remarkable features that make our universe incredibly rich in its diversity."


How to mathematically describe a planet's eccentric orbit? - الفلك

We present radial velocity measurements of two stars observed as part of the Lick Subgiants Planet Search and the Keck N2K survey. Variations in the radial velocities of both stars reveal the presence of Jupiter-mass exoplanets in highly eccentric orbits. HD 16175 is a G0 subgiant from the Lick Subgiants Planet Search, orbited by a planet having a minimum mass of 4.4 M Jup , in an eccentric (e = 0.59), 2.71 yr orbit. HD 96167 is a G5 subgiant from the N2K (“Next 2000”) program at Keck Observatory, orbited by a planet having a minimum mass of 0.68 M Jup , in an eccentric (e = 0.71), 1.366 yr orbit. Both stars are relatively massive (M ⋆ = 1.3 M ⊙ ) and are very metal rich ([Fe/H] > +0.3). We describe our methods for measuring the stars’ radial velocity variations and photometric stability.

Based on observations obtained at the Lick Observatory, which is operated by the University of California, and on observations obtained at the W. M. Keck Observatory, which is operated as a scientific partnership with the University of California, the California Institute of Technology, and the National Aeronautics and Space Administration. Keck Observatory was made possible by the generous financial support of the W. M. Keck Foundation. Keck time has been granted by both NASA and the University of California.


شاهد الفيديو: بوريسكا!! الطفل الذي إدعى قدومه من المريخ لإنقاذ الأرض من حرب نووية قادمة!! (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Roslyn

    برافو ، الفكرة الرائعة

  2. Scolaighe

    شيء ما صعب للغاية ... وفي رأيي ، تم تصميمه للمدون أكثر منه لمدير الموقع

  3. Sagor

    هذا - هو سخيف.

  4. Tojajind

    يا لها من عبارة مضحكة

  5. Eznik

    إنها الفكرة الجيدة. احتفظ به.



اكتب رسالة