الفلك

هل نقطة لاجرانج L1 لها "حجم"؟

هل نقطة لاجرانج L1 لها


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.

مثل الكيلومتر المكعب ، ما هو حجم L1 "منطقة التأثير"؟ كونك غير مستقر أعتقد أن هذا الحجم يمكن أن يختلف؟


من هذا المصدر أحصل على:

حجم هذه الجزر يختلف. كل كوكب في النظام الشمسي له نقاط لاغرانج الخاصة به. تزداد جزر الاستقرار بعيدًا عن الشمس وأيضًا عن الكواكب الأكثر ضخامة. يبلغ عرض تلك المرتبطة بالأرض ما يقرب من 500000 ميل (800000 كيلومتر). أكبر المناطق (على الأقل في النظام الشمسي) هي نبتون ؛ يبلغ عرضها حوالي 2 مليار ميل (3.2 مليار كيلومتر).

L1 و L2 و L3 غير مستقرة. إذا غامر ساتيليت بعيدًا جدًا عن منطقة لاغرانج ، فسوف يسقط باتجاه الشمس. كما ترى من الصورة أدناه. جاءت هذه الصورة من المصدر المرتبط أعلاه.


لست متأكدًا من مقدار ما سيضيفه هذا ، لكن النقاط هي بالضبط - مجرد نقاط. غالبًا ما يتم تقليل أجسام الجاذبية إلى نقاط لغرض الحسابات ، مثل مراكز الكتلة والمراكز الباريونية هي أيضًا نقاط. نقاط لاغرانج هي نفسها - النقاط المحسوبة رياضيًا بناءً على الكائنين الموجودين في مدار حول مركز الثقل المشترك بينهما. المقال الذي نشرهjmh يقول ذلك بالضبط.

سروج الجاذبية L4 و L5 حيث يمكن أن يكون للأجسام مدارات مستقرة طويلة المدى ويمكن أن تكون كبيرة جدًا ومناطق ممدودة بشكل عام في نفس المدار قبل أو خلف الكوكب الذي يدور في المدار ، ويعتقد أن الحجم يعتمد على مجموعة متنوعة من العوامل. مناطق سرج المشتري L4 و L5 هائلة ، على سبيل المثال. أكبر عبر مدار الأرض حول الشمس.

تختلف نقاط L1-L3 لأنه لا يوجد سرج جاذبية حيث يمكن للأجسام أن تبقى في مدار مستقر. لا يزالون يولدون منطقة ذات تعديل منخفض وأنا متأكد من أن حجم تلك المناطق ذات الضبط المنخفض يفهم جيدًا من قبل البعض في ناسا. تتطلب الأقمار الصناعية أو التلسكوبات الموضوعة في مدارات L1 أو L2 ضبطًا ، ولكن تعديلًا أقل بكثير من منطقة في مساحة فارغة بعيدًا عن نقطة لاغرانج. كما أنها تظل في نفس الوضع بالنسبة إلى الأرض ، والتي لها مزايا.

يمكن تعريف منطقة القمر الصناعي حول L1 / L2 التي تستخدمها ناسا على أنها نوع من منطقة التأثير ، ولكن لا يوجد قياس دقيق لمكان نهايتها حيث تتناقص تدريجيًا. الصورة أدناه ليست للمقياس.

مصدر

يختلف الحجم أيضًا اعتمادًا على نقطة لاغرانج التي تناقشها. على حد علمي ، لقد أوقفنا الأشياء فقط في نقطتي Earth-Sun L1 و L2. تمت مناقشة نقاط Moon-Earth Lagrange كمواقع لوقوف الأقمار الصناعية ، لكن لم يتم استخدامها على حد علمي.


تقع نقطة L1 Lagrange على مسافة تقريبية:

من الأرض. كائن ذو حجم خطي $ L $ يقابل حجمًا زاويًا ، بالتقدير الدائري ، $ Theta = L / D $ (بافتراض أن الحجم أصغر بكثير من المسافة ، وهي في هذه الحالة). الحجم الزاوي للشمس حوالي $ Theta_ odot = 0.5 ^ circ = 0.01 ، < rm rad> $. يتناسب جزء الضوء الذي يحجبه $ f_L $ مع مربع نسبة الأحجام الزاويّة (بافتراض كائن دائري هنا):

هذا صحيح إذا كان $ Theta & lt Theta_ odot $ إذا جعلت الكائن أكبر من الضوء محجوبًا تمامًا و $ f_L = 1 $ ، من الواضح. لقد أهملت بعض التفاصيل الهندسية هنا ، والأهم من ذلك أن مصدر الضوء له حجم محدود / ليس بعيدًا بما يكفي لتكون واجهة الموجة مسطحة تمامًا. قد يتضمن العلاج الأكثر واقعية التفكير وفقًا لهذه الخطوط.


هل يمكن أن يكون مركز الثقل في نظام ثنائي الجسم نقطة لاغرانج؟

أولاً ، دعني أقول إنني & # x27m مبتدئ تمامًا ، لذلك ربما أستخدم هذه المصطلحات بشكل غير صحيح ، وبالتأكيد ليس لدي أي أساس في الرياضيات التي تصف هذه الأنواع من السيناريوهات. دعني أوضح ما أعنيه: Barycenter: مركز كتلة نظام من الأجرام السماوية ، وبالتالي (إذا قمت بتفسير قوانين Kepler & # x27s بشكل صحيح) أحد البؤر في جميع المدارات الإهليلجية في النظام. لاجرانج بوينت: نقطة محايدة جاذبيًا في نظام قد يتحرك أو لا يتحرك بناءً على المدارات المكونة في النظام. إذا كانت هذه التعريفات خاطئة ، من فضلك قل لي. ولكن بما أن الخطأ الأساسي لا يمنع أن يكون سؤالي متوافقًا مع الواقع ، فإنني أرغب في معرفة المزيد في هذا المجال.

هذا التعريف لنقطة لاغرانج لا يفسر حقيقة ما هو عليه. إنها نقطة يمكن فيها وضع كتلة اختبار صغيرة والحفاظ على مدار مستقر بالنسبة لكلا الجسمين. يوجد في النظام المكون من جسمين 5 نقاط بالضبط ، بأسماء قياسية من L1 إلى L5. يقع مركز كتلة كتلتين بالضرورة على قطعة خطية بينهما ، وبالتالي فإن نقطة لاغرانج الوحيدة هي التي يستطع يتزامن مع barycenter هو L1.

لنفترض أن r = المسافة من L1 إلى الجسم الأصغر ، R = المسافة بين الجسمين ، M = كتلة الجسم الأكبر ، m = كتلة الجسم الأصغر. ثم ص يفي بالمعادلة

دعونا s = المسافة من barycenter إلى الجسم الأصغر. ثم س اعطي من قبل

إذا استبدلت ص = س في المعادلة الأولى وتبسيطها في النهاية


محتويات

استخدم روبرت فاركوهار اسم "هالو" لأول مرة في عام 1966 للإشارة إلى المدارات حول إل2 مصنوعة بشكل دوري باستخدام الدفاعات. [1] دعا فاركوهار إلى استخدام المركبات الفضائية في مثل هذا المدار وراء القمر (Earth-Moon L.2) كمحطة ترحيل اتصالات لمهمة أبولو إلى الجانب البعيد من القمر. ستكون المركبة الفضائية في مثل هذا المدار في عرض مستمر لكل من الأرض والجانب البعيد من القمر ، في حين أن مدار ليساجوس سيجعل المركبة الفضائية تسير وراء القمر في بعض الأحيان. في النهاية ، لم يتم إطلاق أي قمر صناعي مرحل لأبولو ، نظرًا لأن جميع عمليات الهبوط كانت على الجانب القريب من القمر. [2]

في عام 1973 ، وجد فاركوهار وأحمد كامل أنه عندما تكون السعة داخل الطائرة لمدار ليساجوس كبيرة بما يكفي ، فسيكون هناك اتساع مماثل خارج الطائرة سيكون له نفس الفترة ، لذلك توقف المدار عن أن يكون مدار ليساجوس وأصبح ما يقرب من القطع الناقص. استخدموا التعبيرات التحليلية لتمثيل مدارات الهالة هذه في عام 1984 ، أظهرت كاثلين هاول أنه يمكن حساب مسارات أكثر دقة عدديًا. بالإضافة إلى ذلك ، وجدت أنه بالنسبة لمعظم قيم النسبة بين كتلتي الجسمين (مثل الأرض والقمر) ، كان هناك نطاق من المدارات المستقرة. [3]

كانت المهمة الأولى لاستخدام مدار هالة هي ISEE-3 ، وهي مركبة فضائية مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا تم إطلاقها في عام 1978. وسافرت إلى الشمس والأرض L1 نقطة وبقيت هناك لعدة سنوات. كانت المهمة التالية لاستخدام مدار هالة هي المرصد الشمسي والهيليوسفير (SOHO) ، وهي أيضًا مهمة مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا لدراسة الشمس ، والتي وصلت إلى الشمس والأرض L1 في عام 1996. استخدم مدارًا مشابهًا لـ ISEE-3. [4] على الرغم من أن العديد من المهمات الأخرى قد سافرت منذ ذلك الحين إلى نقاط لاغرانج ، إلا أنها عادة ما تستخدم الاختلافات غير الدورية ذات الصلة والتي تسمى مدارات ليساجوس بدلاً من مدار هالة فعلي.

في مايو 2018 ، تحققت فكرة فاركوهار الأصلية أخيرًا عندما وضعت الصين أول قمر صناعي لترحيل الاتصالات في مدار هالة حول الأرض والقمر L2 هدف. [5] في 3 يناير 2019 ، هبطت المركبة الفضائية Chang'e 4 في فوهة Von Kármán على الجانب الآخر من القمر ، باستخدام القمر الصناعي للترحيل Queqiao للتواصل مع الأرض. [6] [7]


الإجابات والردود

هذه كلها أسئلة جيدة ، الشيء الرئيسي الذي تفتقده هو لماذا يقولون "كتلة غير مهمة" في المقام الأول. & quotinsignant Mass & quot مطلوبة فقط حتى لا يتأثر الجسمان (مثل الأرض والقمر) بالكتلة عند نقاط لاغرانج.

تنبثق نقاط لاجرانج من حالة ثابتة (أي مدار دوري سلس لطيف) ، إذا أضفت جسمًا ثالثًا له كتلة مماثلة ، فإن قوة الجاذبية من هذا الجسم في التمهيديين ستزعج هذا الموقف الثابت ، مما يجعل نقاط لاغرانج غير مستقرة.

أفترض أن الجواب يتعلق بنوع الإطار الزمني الذي تنظر إليه. نقاط لاغرانج الفعلية لنظام الأرض والقمر ليست مستقرة تمامًا لأن نظام الأرض والقمر ليس مستقرًا تمامًا (القمر هو جدا تتحرك ببطء بعيدًا ، ومدارها يتقدم ، وما إلى ذلك). الآن ، إذا أضفت كتلة ثالثة كبيرة ، فكلما زادت الكتلة زادت سرعة زعزعة استقرار النظام.

تقريبًا ، كنت سأفعل خمن أن 0.1٪ كتلة القمر ستكون مهملة إلى حد كبير مقارنة بالأسباب الحالية لعدم الاستقرار. 1٪ كتلة من شأنها زعزعة استقرار النظام على المدى الطويل 10٪ ستكون غير مستقرة على الفور.

مرة أخرى ، إنها مجرد مسألة مقدار قوة الجاذبية الإضافية التي تمارسها على الكوكبين الأولين.


نقطة لاغرانج

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

نقطة لاغرانج، في علم الفلك ، نقطة في الفضاء يبقى فيها جسم صغير ، تحت تأثير الجاذبية لجسمين كبيرين ، في حالة راحة تقريبًا بالنسبة لهما. استنتج عالم الرياضيات والفلك الفرنسي جوزيف لويس لاغرانج وجود مثل هذه النقاط في عام 1772. وفي عام 1906 تم اكتشاف الأمثلة الأولى: وهي كويكبات طروادة التي تتحرك في مدار كوكب المشتري ، تحت تأثير المشتري والشمس.

في كل نظام من جسمين ثقلين (على سبيل المثال ، Sun-Jupiter أو Earth-Moon) ، توجد خمس نقاط لاغرانجية نظرية ، لكن اثنتين فقط ، الرابعة (L4) والخامسة (L5) ، مستقرة - أي تميل إلى الاحتفاظ أجسام صغيرة على الرغم من الاضطرابات الطفيفة من قبل تأثيرات الجاذبية الخارجية. تشكل كل نقطة ثابتة طرفًا واحدًا لمثلث متساوي الأضلاع له جسمان هائلان عند الرؤوس الأخرى. في نظام الأرض والشمس ، تعتبر نقطتا لاغرانج الأولى (L1) والثانية (L2) ، والتي تقع على بعد 1500000 كيلومتر (900000 ميل) من الأرض باتجاه الشمس وبعيدًا عنها ، على التوالي ، موطنًا للأقمار الصناعية. يقع مرصد الشمس والغلاف الشمسي عند L1 ، لأن هذه النقطة تسمح بالدراسة المستمرة للشمس. يقع القمر الصناعي Gaia في مدار حول L2 ، لأن مثل هذا المدار يقلل من تغيرات درجة الحرارة التي يتعرض لها القمر الصناعي.

محررو Encyclopaedia Britannica تمت مراجعة هذه المقالة وتحديثها مؤخرًا بواسطة Erik Gregersen ، محرر أول.


(34) مدارات في الفضاء

أين تي هي الفترة المدارية ، * علامات الضرب ، R هي نصف قطر المدار بوحدات نصف قطر الأرض (= 6371 كم) و # 8730R هي الجذر التربيعي لـ R.

اتصالات ناسا
القمر الصناعي TDRRS ، يستخدم للتتابع
بيانات من مركبة فضائية تدور في مدارات

من هذا يجد ذلك ل تي = 86400 ثانية = 24 ساعة ، ص = 6.6 نصف قطر الأرض. تبلغ مدة القمر الاستوائي على هذه المسافة 24 ساعة ، وبالتالي ، مع دوران الأرض ، يظل فوق نفس النقطة على خط الاستواء.
(بدقة أكثر ، الفترة المدارية هي 235.9 ثانية أقل من 24 ساعة ، أي ما يعادل فترة دوران الأرض الحقيقية).
يعتبر مثل هذا المدار مثاليًا لقمر صناعي للاتصالات ، لذلك لا يحتاج "طبق القمر الصناعي" المرتبط به إلى تتبعه عبر السماء ، ولكن يمكن أن يظل موجهًا في اتجاه ثابت.

كان كاتب الخيال العلمي البريطاني آرثر كلارك هو أول من اقترح استخدام هذا المدار "المتزامن" ، قبل وقت طويل من ظهور أول أقمار صناعية صناعية. كتب كلارك لاحقًا كتاب "نوافير الجنة" (الذي تدور أحداثه في سريلانكا ، والذي انتقل إليه) حيث ربطت فيه الكابلات الرفيعة الأقمار الصناعية المتزامنة بالأرض. لا توجد مادة قوية بما فيه الكفاية وخفيفة بما يكفي لمثل هذه الكابلات ، وهي أبعد من أي شيء معروف أنها ربما تكون مستحيلة ولكنها تصنع قصة جيدة. اعتبارًا من عام 2006 ، يعيش حوالي 200 قمر صناعي في المدار المتزامن ، بعضها مملوك من قبل الحكومات لاستخدامها الخاص ، والعديد منها تديره شركات الاتصالات.

عودة الغلاف الجوي

تنطبق صيغة كبلر أيضًا على الحركة الإهليلجية ، بشرط استبدال R بالمحور شبه الرئيسي a للمدار. بمرور الوقت ، تبتعد المدارات عن القطع الناقصة Keplerian بسبب قوى إضافية ، مثل جذب القمر والشمس. بالنسبة للقطع الناقص الممدود ، يتسبب هذا في تحرك أدنى نقطة في المدار ("نقطة الحضيض") لأعلى ولأسفل ، لتصل في النهاية إلى الغلاف الجوي وتتسبب في فقد القمر الصناعي.

يتسبب الاحتكاك الجوي أيضًا في إعادة دخول الأقمار الصناعية ذات الارتفاعات المنخفضة ، عاجلاً أم آجلاً: كل هذه الأقمار الصناعية ، عندما تفقد طاقتها ، تنحدر أعمق وأعمق في الغلاف الجوي ، وتصل في النهاية إلى مناطق أكثر كثافة ، حيث تحترق. كان هذا هو مصير محطة سكايلاب الفضائية في يوليو 1979: كانت ناسا تأمل في استخدام مكوك الفضاء لدفعه إلى مدار أعلى ، لكن المكوك لم يكن جاهزًا في الوقت المحدد.

بدلاً من ذلك ، وصلت ذروة دورة البقع الشمسية التي تبلغ 11 عامًا ، وهي ذروة أكثر نشاطًا مما كانت ناسا تأمل فيه ، مما أدى إلى زيادة كثافة الأشعة السينية الشمسية والإشعاع فوق البنفسجي الشديد. يتم امتصاص هذه الإشعاعات في الحواف العلوية للغلاف الجوي ، وتسخينها وتجعلها تتوسع للخارج ، عند "الحد الأقصى للبقع الشمسية" أكثر من الأوقات الأخرى. أدى توسعها إلى زيادة مقاومة الهواء ("السحب") لحركة Skylab وتسبب في عودتها المبكرة.

انتفاخ الأرض

إذا كانت الأرض كرة مثالية ، يمكن لحسابات المدار أن تفترض أن كل كتلتها كانت مركزة في مركزها: القوة ، على الأقل خارج الأرض ، ستكون هي نفسها تمامًا. ومع ذلك ، فإن قوة الطرد المركزي المرتبطة بدوران الأرض تجعلها غير كروية قليلاً ، وأوسع عبر خط الاستواء ببضعة كيلومترات من القطب إلى القطب.

هذا يعدل مدارات الأقمار الصناعية ويجب أن يؤخذ في الاعتبار. عندما يميل المستوى المداري إلى خط الاستواء ، يقوم الانتفاخ الاستوائي بتدويره ببطء حول الأرض ويتتبع الخط العمودي على مستوى المدار بشكل تدريجي مخروط.

ومن المثير للاهتمام ، أن هناك موقفًا يمكن فيه للمرء الاستفادة من هذا التناوب. عادة ، يكون مدار القمر الصناعي ثابتًا في الفضاء ، وعندما تدور الأرض حول الشمس ، يتغير اتجاهها بالنسبة للشمس باستمرار. خذ على سبيل المثال حالة قمر صناعي منخفض الارتفاع يحتوي مستواه المداري على محور الأرض (أي قمر صناعي قطبي ، يمر مداره فوق القطبين الشمالي والجنوبي مباشرة). إذا حدث أن اصطفت تلك الطائرة في يونيو مع اتجاه الفجر والغسق ، فأنا. ه. التقسيم بين الجانب المشمس من الأرض من الجانب المظلل ، ثم في سبتمبر يتطابق مع اتجاه الظهيرة منتصف الليل ، دوران 90 درجة. لاحظ أن مدار يونيو يتمتع بضوء الشمس على مدار 24 ساعة ، لكن مدار سبتمبر لا يتمتع بذلك.

ومع ذلك ، توجد مدارات معينة ، تمر بضع درجات فقط من القطبين ، حيث يتم تدوير طائرتهما بواسطة انتفاخ الأرض بدورة واحدة بالضبط كل عام. يمكن جعل هذه المدارات "المتزامنة مع الشمس" لمواجهة الشمس دائمًا ، أو دائمًا خلال منتصف الليل. ال DMSP الأقمار الصناعية لديها مثل هذه المدارات (الصورة هنا ، للشفق فوق البحيرات العظمى ، التقطت بواسطة أحد هذه الأقمار الصناعية لاحظ فلوريدا في أسفل اليمين)، وكذلك فعلت ماجسات.

أقمار مراقبة الأرض مثل لاندسات و بقعة (Satellite Pour l'Observation de la Terre) تفضل أيضًا المدارات المتزامنة مع الشمس ، والتي تضمن التقاط صور من تواريخ مختلفة دائمًا في نفس الوقت من اليوم. بدون هذا ، قد يؤدي الاختلاف في الظلال إلى إرباك تفسيرهم.

نقاط لاغرانج

إذا تم وضع المركبة الفضائية بين الأرض والشمس ، فإن الشد المقابل للأرض يقلل من قوة السحب الفعال للشمس ، مما يسمح للمركبة الفضائية بالدوران حول الشمس ببطء أكثر. إذا تم اختيار المسافة بشكل صحيح ، فستتطابق الحركة المدارية مع تلك الخاصة بالأرض ، مما يسمح للاثنين بالبقاء معًا طوال الرحلة السنوية للأرض حول الشمس.

النقطة التي يحدث فيها ذلك هي النقطة L1 Lagrangian (بعد جوزيف لاجرانج ، عالم الرياضيات الإيطالي الفرنسي الذي أشار إليها). إنه يبعد عن القمر بحوالي 4 مرات ، حوالي 1/100 من مسافة الشمس. يقدم القسم التالي حسابًا للمسافة L1 ، باستخدام النتائج من الأقسام (20) و (21) و (M-5).

توفر نقطة L1 موقعًا مفيدًا للغاية لمراقبة الرياح الشمسية قبل أن تصل إلى الأرض ولأغراض أخرى. تتمركز حاليًا مركبتان فضائيتان بالقرب من L1-- أجاد، ودراسة "الأشعة الكونية الشاذة" وكذلك مراقبة الرياح الشمسية ، و SOHO الذي يراقب الشمس. ريح التي احتلت أيضًا هذه المنطقة انتقلت إلى مدار جديد.

توجد أربع نقاط لاغرانج أخرى في نظام الأرض والشمس ، بما في ذلك L2 ، متناظرة مع L1 على الجانب الليلي من الأرض. في 30 يونيو 2001 ، أطلقت ناسا مسبار ويلكينسون لتباين الميكروويف (WMAP) باتجاه النقطة L2. كانت WMAP بمثابة متابعة لمستكشف الخلفية الكونية الناجح (COBE) الذي قام في عام 1992 بقياس السطوع وتوزيع الطول الموجي لإشعاع الميكروويف "الخلفية الكونية" المتخلف عن "الانفجار الكبير" ، عندما بدأ وجود الكون ( اقرأ كتاب "نبذة تاريخية عن الزمن" لستيفن هوكينج أو "الدقائق الثلاث الأولى" لستيف واينبرج).

كان الإشعاع COBE الذي تم ملاحظته متساويًا تقريبًا في جميع الاتجاهات ("الخواص") ، ولكن ليس كذلك تمامًا: ظل هناك تفاوت صغير ("تباين الخواص") ، وتم تصميم WMAP لرصده بشكل أفضل. قد يكون هذا التفاوت دليلاً على التوزيع غير المتكافئ للمادة بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم ، عندما كان حجم الكون لا يزال صغيراً وبدأت الموجات الميكروية في الظهور كأشعة غاما عالية الطاقة. قد يكون توزيعها غير المتكافئ مرتبطًا بالحقيقة المرصودة وهي أن المادة في كون اليوم تبدو متكتلة في مجرات متمايزة ، مع وجود فراغات كبيرة بينها.

تخطط ناسا أيضًا لوضع "تلسكوب جيمس ويب الفضائي" (NGST) ، الذي خلف تلسكوب هابل المداري ، في L2 أو بالقرب منه. لمزيد من التفاصيل حول هذه النقاط والمهمات الفضائية ذات الصلة ، انقر هنا.

تقع النقطة L3 على الجانب الآخر من الشمس ، وهي غير مرئية من الأرض ، وغير مستقرة وربما غير مهمة. النقاط الأكثر أهمية هي L4 و L5 ، على مدار الأرض ولكن 60 & # 176 من خط Sun-Earth (بالنظر من أعلى القطب الشمالي ، L5 هو 60 & # 176 في اتجاه عقارب الساعة من هذا الخط ، L4 60 & # 176 عكس اتجاه عقارب الساعة). إن الدليل الرياضي على أن الأجسام الموجودة في هذه المواقع يمكنها أن تدور حول الشمس في نفس الفترة مثل الأرض مع الحفاظ على زاوية ثابتة لخط الشمس والأرض طويل جدًا. إذا كنت معتادًا على الجبر وحساب المثلثات ولديك الصبر لإجراء عملية حسابية طويلة ، فقد تجد الاشتقاق في القسم رقم 34 ب من موقع الويب هذا.

إذا لم تتدخل الكواكب الأخرى ، فستكون هذه مواضع ثابتة للأجسام الثالثة الصغيرة التي تحتفظ بمحطة ثابتة بالنسبة للأرض ، وستظل الأجسام القريبة من هذه المدارات قريبة منها. توجد ادعاءات بوجود كويكبات صغيرة لوحظت بالقرب من نقطتي L4 و / أو L5 من الأرض والمريخ والزهرة (الأرض حتى الآن لها واحد) ، ولكن التأثير أكثر وضوحًا في نقاط لاغرانج في المشتري ، الوزن الثقيل بين الكواكب. تم الادعاء بأن عدة آلاف من ما يسمى بكويكبات طروادة تقع بالقرب من نقطتي L4 و L5 لكوكب المشتري ، وتدور حول الشمس في نفس الفترة مثل كوكب المشتري. تُعرف باسم "أحصنة طروادة" لأن أسمائها تأتي من شخصيات في إلياذة هوميروس.

يحتوي نظام الأرض والقمر أيضًا على نقاط لاغرانج ، وقد تم اقتراح نقطتي L4 و L5 على مدار القمر كمواقع لـ "مستعمرات فضائية" قائمة بذاتها.

المبحرة في النظام الشمسي

للهروب من الأرض ، تحتاج المركبة الفضائية إلى سرعة عالية: 8 كم / ثانية لدخول مدار أرضي منخفض ، 11.2 كم / ثانية للهروب من الأرض تمامًا. الطريقة الوحيدة المعروفة للحصول على مثل هذه السرعات هي الصواريخ.

ولكن حتى عندما تهرب مركبة فضائية من الأرض ، فإنها تظل محتجزة بفعل جاذبية الشمس. بينما لم يعد مرتبطًا بالأرض ، فإنه سيظل يدور حول الشمس ، على نفس المسافة تقريبًا كما كان من قبل. للتحرك حول النظام الشمسي ، هناك حاجة إلى سرعة إضافية.

أصعب شيء يمكن الوصول إليه هو الشمس نفسها. ستتحرك مركبتنا الفضائية الخيالية ، المحررة من الأرض ، مثل الأرض حول الشمس بسرعة حوالي 30 كم / ثانية. الطريقة الوحيدة للوصول إلى الشمس هي قتل تلك السرعة بطريقة أو بأخرى - على سبيل المثال ، من خلال صاروخ ينقل 30 كم / ثانية في الاتجاه المعاكس إذا تم ذلك ، سيتم سحب المركبة الفضائية بواسطة الشمس. يبدو أن الأشخاص الذين يقترحون إرسال نفايات نووية عن طريق الصواريخ إلى الشمس لا يعرفون الكثير عن المدارات!

بالنظر إلى الصعوبة الكبيرة في إعطاء مركبة فضائية حتى 8 كم / ثانية المطلوبة لمدار أرضي منخفض ، فإن القوة الصاروخية الكبيرة المطلوبة للوصول إلى الكواكب البعيدة تشكل عقبة خطيرة. لحسن الحظ ، يمكن للمرء في كثير من الأحيان الاستفادة من مناورات الجاذبية الكوكبية ، كما تمت مناقشته في القسم العادي التالي.

أسئلة من المستخدمين: لماذا يصعب الوصول إلى الشمس؟
سئل أيضا: لماذا يتم إطلاق الأقمار الصناعية شرقا؟
يجيب أيضًا: ما هو مدار متزامن مع الشمس؟
لماذا يتم إطلاق الأقمار الصناعية من بالقرب من خط الاستواء؟
*** توازن نقطة الجاذبية

المؤلف والقيم: الدكتور ديفيد ب. ستيرن
أرسل بريدًا إلى الدكتور ستيرن: stargaze (رمز "at") phy6.org.

آخر تحديث: 24-9-2004 أعيد تنسيقه 27 مارس 2006 تم تعديله في 26 أكتوبر 2016


يقر المؤلف بـ S. Fineschi و M. Romoli لإجراء مناقشات مفيدة في إعداد بعض الأفكار المقترحة هنا.

أحمد ، و. ، قهوجي ، ر. ، كولاك ، ت. ، هيغينز ، ب. أ ، غالاغر ، ب ت ، بلومفيلد ، د. (2013). التنبؤ بالوهج الشمسي باستخدام استخراج الميزات المتقدمة والتعلم الآلي واختيار الميزات. سول. فيز. 283 (1) ، 157 & # x02013175. دوى: 10.1007 / s11207-011-9896-1

أنتونوتشي ، إي ، رومولي ، إم ، أندريتا ، في ، فينسكي ، إس ، هاينزل ، بي ، موسى ، جي دي ، وآخرون. (2020). Metis: الضوء المرئي للمركبة الشمسية والتصوير الإكليلي فوق البنفسجي. أسترون. الفلك. 642 ، أ 10. دوى: 10.1051 / 0004-6361 / 201935338

أرمسترونج ، ج.أ ، وفليتشر ، إل. (2019). تصنيف سريع للصور الشمسية باستخدام التعلم العميق وأهميته للأتمتة في الفيزياء الشمسية. سول. فيز. 294 (6) ، 80. دوى: 10.1007 / s11207-019-1473-z

أشواندين ، إم ج. (2013). تقريب المجال المغناطيسي غير الخطي الخالي من القوة مناسب للتركيب السريع للأمام للحلقات الإكليلية. ثالثا. الطاقة الحرة. سول. فيز. 287 (1-2) ، 369 & # x02013389. دوى: 10.1007 / s11207-012-0203-6

Bemporad، A.، Fineschi، S.، Focardi، M.، Landini، F.، Romoli، M.، and Pancrazzi، M. (2014). & # x0201cHeMISE (استقصاء هيليو المغناطيسية من الشمس إلى الأرض): مهمة مركبة فضائية مزدوجة في نقطتي لاجرانجيان صن إيرث L4 و L5 & # x0201d في التجمع العلمي الأربعين لـ COSPAR ، موسكو ، روسيا ، 2-10 أغسطس 2014 ، 15 & # x0201314 .

Benvenuto، F.، Piana، M.، Campi، C.، and Massone، A.M (2018). نهج التعلم الآلي الهجين الخاضع للإشراف / غير الخاضع للإشراف للتنبؤ بالوهج الشمسي. الفلك. ج. 853 (1) ، 90. دوى: 10.3847 / 1538-4357 / aaa23c

كامبورالي ، إي. (2019). تحدي التعلم الآلي في طقس الفضاء: التنبؤ الآني والتنبؤ. مناخ الفضاء 17 (8) ، 1166. دوى: 10.1029 / 2018sw002061

تشين ، ب.ف (2011). القذف الكتلي الإكليلي: النماذج وأساس المراقبة. القس الحي سولار فيز. 8 ، 1. دوى: 10.12942 / lrsp-2011-1

إيستوود ، جي بي ، هابجود ، إم ، بيفيس ، إي ، بينيديتي ، دي ، بيسي ، إم إم ، جرين ، إل ، وآخرون. (2018). تحديد القيمة الاقتصادية للتنبؤ بالطقس الفضائي لشبكات الطاقة: دراسة استكشافية. مناخ الفضاء 16 ، 2052 & # x020132067. دوى: 10.1029 / 2018sw002003

Florios، K.، Kontogiannis، I.، Park، S.-H.، Guerra، J.A، Benvenuto، F.، Bloomfield، D. S.، et al. (2018). التنبؤ بالانفجارات الشمسية باستخدام تنبؤات تعتمد على الرسم المغناطيسي والتعلم الآلي. سول. فيز. 293 (2) ، 28. دوى: 10.1007 / s11207-018-1250-4

جاري ، ج.أ ، وهاغيارد ، إم جيه (1990). تحولات الرسوم المتجهية المغناطيسية والمشاكل المرتبطة بتأثيرات المنظور والغموض السمتي. سول. فيز. 126, 21.

جوبالسوامي ، إن ، ياشيرو ، إس ، ميشالك ، جي ، ستينبورغ ، جي ، فورليداس ، إيه ، فريلاند ، إس ، وآخرون. (2009). كتالوج SOHO / LASCO CME. الأرض والقمر الكواكب 104 (1) ، 295. دوى: 10.1007 / s11038-008-9282-7

Guo، Y.، Ding، M.D، Liu، Y.، Sun، X.D، DeRosa، M.L، Wiegelmann، T.، et al. (2012). نمذجة بنية المجال المغناطيسي لإكليل المنطقة النشطة الشمسية باستخدام الحقول الخالية من القوة غير الخطية في الهندسة الكروية. الفلك. ج. 760 ، 47. دوى: 10.1088 / 0004-637x / 760/1 / 47

هابجود ، م. (2017). L1L5Together: تقرير ورشة العمل حول المهمات المستقبلية لرصد الطقس الفضائي على الشمس والرياح الشمسية باستخدام نقطتي L1 و L5 لاغرانج كوجهتي نظر قيمة. مناخ الفضاء 15 ، 654. دوى: 10.1002 / 2017sw001638

هابجود ، م أ (2011). نحو فهم علمي للمخاطر الناجمة عن طقس الفضاء المتطرف. حال. دقة الفضاء. 47 ، 2059. دوى: 10.1016 / j.asr.2010.02.007

هوارد ، آر إيه ، فورليداس ، إيه ، كولانيو ، آر سي ، كورينديك ، سي إم ، بلونكيت ، إس بي ، كارتر ، إم تي ، وآخرون. (2020). مصور الغلاف الشمسي للمركبة الشمسية (SoloHI). أسترون. الفلك.. 642 ، أ 13. دوى: 10.1051 / 0004-6361 / 201935202

هيوز ، جي إم ، هسو ، في دبليو ، سيتون ، دي بي ، بين ، إتش إم ، دارنيل ، جي إم ، كريستا ، إل ، وآخرون. (2019). تصنيف الصور الشمسية في الوقت الحقيقي: تقييم الأساليب الطيفية القائمة على البكسل. J. طقس الفضاء مناخ الفضاء. 9 ، أ 38. دوى: 10.1051 / swsc / 2019036

جيمس ، إيه دبليو ، فالوري ، جي ، جرين ، إل إم ، ليو ، واي ، تشيونغ ، إم سي إم ، جو ، واي ، ودرييل-جيزتيلي ، إل. نموذج مقيد بالملاحظة لحبل التدفق الذي تشكل في الهالة الشمسية. الفلك. جي ليت. 855 ، L16. دوى: 10.3847 / 2041-8213 / aab15d

Kaiser، M.L، Kucera، T.A، Davila، J.M، Cyr، O.C St.، Guhathakurta، M.، Christian، E.، et al. (2008). مهمة STEREO: مقدمة. علوم الفضاء. القس. 136 (1) ، 5. دوى: 10.1007 / s11214-007-9277-0

كانو ، آر ، باندو ، ت. ، ناروكاجي ، إن. ، إيشيكاوا ، آر ، تسونيتا ، إس ، كاتسوكاوا ، واي ، وآخرون. (2012). مقياس الطيف الاستقطاب ليمان ألفا كروموسفير (CLASP). بروك. سبي 8443 ، 84434F. دوى: 10.1117 / 12.925991

كيلبوا ، إي كيه جيه ، لوجاز ، إن ، ميس ، إم إل ، وتيمر ، إم (2019). التنبؤ ببنية واتجاه المقذوفات الكتلية الإكليلية الأرضية. مناخ الفضاء 17 ، 498 & # x02013526. دوى: 10.1029 / 2018sw001944

كرافت ، س. (2017). أجهزة بصرية للاستشعار عن بعد لتحسين مراقبة الطقس الفضائي من نقطتي L1 و L5 Lagrange. بروك. سبي 10562 ، 105620F & # x02013105622F. دوى: 10.1117 / 12.2296100

كلاينت ، إل ، وجاندورفر ، أ. (2017). آفاق المغناطيسية الشمسية - من الأرض وفي الفضاء. علوم الفضاء. القس. 210 ، 397. دوى: 10.1007 / s11214-015-0208-1

ليو ، ر. (2020). حبال التدفق المغناطيسي في الهالة الشمسية: الهيكل والتطور نحو الثوران البركاني. الدقة. أسترون. الفلك. 20 (10) ، 165. دوى: 10.1088 / 1674-4527 / 20/10/165

Llanos ، P.J ، Miller ، J.K ، and Hintz ، G. (2012). تحليل الملاحة لمهمة L5 في نظام Sun-Earth. حال. الملاحة الفضائية. علوم. 142 ، 11 & # x02013503. دوى: 10.13140 / 2.1.2069.4402

ما ، س ، أتريل ، جي دي آر ، جولوب ، إل ، ولين ، ج. (2010). دراسة إحصائية للقذف الكتلي الإكليلي مع وبدون توقيعات إكليلية منخفضة مميزة. الفلك. ج. 722 (1) ، 289. دوى: 10.1088 / 0004-637x / 722/1/289

مارتنز ، بي سي إتش ، أتريل ، جي دي آر ، ديفي ، إيه آر ، إنجل ، إيه ، فريد ، إس ، جريجيس ، بي سي ، وآخرون. (2012). الرؤية الحاسوبية لمرصد الديناميات الشمسية (SDO). سول. فيز. 275 (1-2) ، 79. دوى: 10.1007 / s11207-010-9697-y

ماكينا لولور ، S.M.P ، Dryer ، M. ، Kartalev ، M.D ، Smith ، Z. ، Fry ، C.D ، Sun ، W. ، et al. (2006). تنبؤات في الوقت الفعلي تقريبًا لوصول صدمات متعلقة بالتوهج إلى الأرض أثناء الدورة الشمسية 23. جي جيوفيز. الدقة. 111 (A11) ، A11103. دوى: 10.1029 / 2005ja011162

مورجان ، هـ ، بيرن ، ج.ب ، وحبال ، س.ر. (2012). الكشف التلقائي وتتبع المقذوفات الكتلية الإكليلية. الفصل الأول بين المكونات الديناميكية والهادئة في صور الفقرة. الفلك. ج.، 752 (2)، 144. doi: 10.1088 / 0004-637x / 752/2/144

M & # x000fcller، D.، Marsden، R.G، Cyr، O.C St.، and Gilbert، H. (2013). المدار الشمسي. استكشاف اتصال الشمس بالغلاف الشمسي. سول. فيز. 285 (1-2) ، 25. دوى: 10.1007 / s11207-012-0085-7

أوبجينورث ، إتش جي ، ويمر شوينجروبر ، آر إف ، بيليهاكي ، إيه ، بيرغمانس ، دي ، هابجود ، إم ، هيس ، إم ، وآخرون. (2019). تقييم وتوصيات لنهج أوروبي موحد تجاه طقس الفضاء - كجزء من جهد عالمي بشأن طقس الفضاء. J. طقس الفضاء مناخ الفضاء. 9 ، أ 37. دوى: 10.1051 / swsc / 2019033

O & # x02019Hara، J. P.، Mierla، M.، Podladchikova، O.، D & # x02019Huys، E.، and West، M. J. (2019). ملاحظات موسعة استثنائية في مجال الرؤية بواسطة PROBA2 / SWAP في 1 و 3 أبريل 2017. الفلك. ج. 883 ، 59. دوى: 10.3847 / 1538-4357 / ab3b08

Peter ، H. ، Abbo ، L. ، Andretta ، V. ، Auch & # x000e8re ، F. ، Bemporad ، A. ، Berrilli ، F. ، et al. (2012). مستكشف المغناطيسية الشمسية (SolmeX). استكشاف المجال المغناطيسي في الغلاف الجوي العلوي لأقرب نجم لدينا. إكسب. أسترون. 33 (2-3) ، 271. دوى: 10.1007 / s10686-011-9271-0

بومويل ، جيه ، لوم ، إي ، وكلبوا إي (2019). النمذجة المعتمدة على البيانات التي تعتمد على الوقت لتطور المنطقة النشطة باستخدام الحقول الكهربائية الضوئية المحسّنة للطاقة. سول. فيز. 294 (4) ، 41. دوى: 10.1007 / s11207-019-1430-x

روافي ، ن.إ. ، رايلي ، ب. ، جيبسون ، س. ، فينسكي ، س. ، وسولانكي ، س.ك. (2016). تشخيص المجالات المغناطيسية الاكليلية من خلال تأثير هانلي في خطوط الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. أمام. أسترون. علوم الفضاء. 3. دوى: 10.3389 / fspas.2016.00020

ريمس ، دي في (2013). مصدرا جسيمات الطاقة الشمسية. علوم الفضاء. القس. 175 (1-4) ، 53 & # x0201392. دوى: 10.1007 / s11214-013-9958-9

R & # x000e9gnier، S. (2013). استقراء المجال المغناطيسي في الهالة: النجاح والتحسينات المستقبلية. سول. فيز. 288 (2) ، 481. دوى: 10.1007 / s11207-013-0367-8

Riley ، P. ، Baker ، D. ، Liu ، Y.D ، Verronen ، P. ، Singer ، H.J ، and G & # x000fcdel ، M. (2018). أحداث الطقس الفضائي القاسية: من المهد إلى اللحد. علوم الفضاء. القس.، 214 (1) ، 21. دوى: 10.1007 / s11214-017-0456-3

Rodriguez، L.، Scolini، C.، Mierla، M.، Zhukov، A.N، and West، M.J. (2020). مراقب الطقس الفضائي عند النقطة L5: دراسة حالة لمقياس CME لوحظ بواسطة STEREO B. مناخ الفضاء 18 (10) ، e02533. دوى: 10.1029 / 2020sw002533

روتي ، إس إيه ، مارتينز ، بي سي إتش ، وأيدين ، بي (2020). كتالوج أحداث التوهج الشمسي التي لاحظتها SOHO / EIT. ApJS 249 (2) ، 20. دوى: 10.3847 / 1538-4365 / ab9a42

رويلارد ، أ.ب. (2011). ربط الضوء الأبيض و فى الموقع ملاحظات المقذوفات الكتلية الإكليلية: مراجعة. J. أتموس. فيزياء شمسية أرضية. 73 (10) ، 1201. دوى: 10.1016 / j.jastp.2010.08.015

Sandman، A.W، Aschwanden، M.J، DeRosa، M.L، W & # x000fclser، J.P، and Alexander، D. (2009). مقارنة حلقات STEREO / EUVI مع نماذج المجال المغناطيسي المحتملة. سول. فيز. 259 (1) ، 1 & # x0201311. دوى: 10.1007 / s11207-009-9383-0

Schrijver ، C. J. ، Kauristie ، K. ، Aylward ، A. D. ، Denardini ، D.M ، Gibson ، S.E ، Glover ، A. ، et al. (2015). فهم طقس الفضاء لحماية المجتمع: خريطة طريق عالمية لعام 2015 & # x020132025 بتكليف من COSPAR و ILWS. حال. دقة الفضاء. 55 (12) ، 2745 & # x020132807. دوى: 10.1016 / j.asr.2015.03.023

Sexton ، S. ، Nykyri ، K. ، and Ma ، X. (2019). التنبؤ Kp بشبكة عصبية متكررة. J. طقس الفضاء مناخ الفضاء. 9 ، أ 19. دوى: 10.1051 / swsc / 2019020

Solanki ، S. K. ، del Toro Iniesta ، J.C ، Woch ، J. ، Gandorfer ، A. ، Hirzberger ، J. ، Alvarez-Herrero ، A. ، et al. (2020). مصور الاستقطاب والزيزم الشمسي على المركبة الشمسية المدارية. أسترون. الفلك. 642 ، أ 11. دوى: 10.1051 / 0004-6361 / 201935325

Song، H.، Tan، C.، Jing، J.، Wang، H.، Yurchyshyn، V.، and Abramenko، V. (2009). التقييم الإحصائي للسمات المغناطيسية الضوئية في تنبؤات التوهج الشمسي الوشيك. سول. فيز. 254 (1) ، 101. دوى: 10.1007 / s11207-008-9288-3

Tomczyk، S.، and McIntosh، S.W (2009). علم الزلازل والمسافة الزمنية للهالة الشمسية باستخدام CoMP. الفلك. ج. 697 (2) ، 1384. دوى: 10.1088 / 0004-637x / 697/2 / 1384

Tsurutani، B. T.، Lakhina، G. S.، and Hajra، R. (2020). فيزياء طقس الفضاء / فيزياء الأرض الشمسية (STP): ما نعرفه الآن وما هي التحديات الحالية والمستقبلية. نونلين. عملية. الجيوفيز. 27 ، 7. دوى: 10.5194 / npg-27-75-2020

فورليداس ، أ. (2015). مهمة إلى الشمس والأرض L5 نقطة لاغرانج: منصة مثالية لأبحاث الطقس الفضائي. مناخ الفضاء 13 ، 197 & # x02013201. دوى: 10.1002 / 2015sw001173

ويتلاند ، إم إس (2005). طريقة إحصائية للتنبؤ بالوهج الشمسي. مناخ الفضاء 3 (7) ، S07003. دوى: 10.1029 / 2004sw000131

ويجلمان ، ت. (2008). النمذجة غير الخطية الخالية من القوة للمجال المغناطيسي للشمس الاكليلية. جي جيوفيز. الدقة. 113 (A3) ، A03S02. دوى: 10.1029 / 2007ja012432

ويبر ، ب.ف. ، أنتيوكوس ، س.ك. ، وديفور ، سي.ر. (2017). نموذج عالمي للانفجارات الشمسية. طبيعة 544 (7651) ، 452. دوى: 10.1038 / nature22050

يانغ ، زي ، بيثج ، سي ، تيان ، إتش ، تومكزيك ، إس ، مورتون ، آر ، ديل زانا ، جي ، وآخرون. (2020). الخرائط العالمية للمجال المغناطيسي في الهالة الشمسية. علم 369 ، 694. دوى: 10.1126 / science.abb4462

Keywords: space weather, future missions, open problems, solar physics, solar eruptions

Citation: Bemporad A (2021) Possible Advantages of a Twin Spacecraft Heliospheric Mission at the Sun-Earth Lagrangian Points L4 and L5. Front. Astron. علوم الفضاء. 8:627576. doi: 10.3389/fspas.2021.627576

Received: 09 November 2020 Accepted: 20 January 2021
Published: 31 March 2021.

Luca Sorriso-Valvo, Institute for Space Physics (Uppsala), Sweden

Scott William McIntosh, National Center for Atmospheric Research (UCAR), United States
Emilia Kilpua, University of Helsinki, Finland

Copyright © 2021 Bemporad. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


Gravitational wave science gets go-ahead to revolutionize astronomy

Let’s be honest: while the recently announced proof of the existence of gravitational waves was undeniably an enormous, exciting moment for science, it didn’t really accomplish much all on its own. After all, if it had turned out that gravitational waves don’t exist, then there would be quite a few scientific careers invalidated, and decades of well-supported research thrown into disarray. It’s important that scientists have proven the existence of gravitational waves — but not in the least bit surprising. For the study of these ephemeral ripples in space-time to truly revolutionize science, the readings they produce will need to be applied in some novel way — and that quest just got a whole lot closer.

The visionaries at the ESA’s LISA program have reported very promising results for their pilot project, LISA Pathfinder, which is itself an enormously impressive mega-project. Its readings not only direct the engineering of the final LISA satellites, but prove that launching them is even worth the expense. To prove that LISA is indeed a viable space-based gravitational wave detector, the LISA Pathfinder had to prove that mankind can put multiple objects into simultaneous, near-flawless free fall around the Sun. And that is what the ESA has done.

An illustration of the LISA Pathfinder spacecraft’s separates from its propulsion module.

The two test weights that produced this result have been found to be virtually motionless with respect to one another, despite that they are both free-floating within their spacecraft, and that they are hurtling around the Sun at incredible speed. This means they are both in “freefall,” or affected only by the gravitational fields around them. Since they’re so physically close to one another, this also means they’re subjected to the exact same gravitational fields. So, their paths never (or virtually never) meet or diverge, and they endlessly fly around the Sun with not the slightest deviation in the distance between them.

Why does this matter? Because if you can trust that two objects are only being influenced by gravity, and then they begin acting differently, then you can say that they are each in a different gravitational situation — which implies that a gravitational wave has just passed by! LIGO, the instrument that found black hole gravitational waves, spans North America — a few thousand kilometers of distance separate its laser interferometer instruments, and provide the readings. This limits the physical size of the waves it can detect, since a wave more than a few thousand kilometers “thick” could pass over both detectors without producing a noticeably different reading between them.

But put the detectors a million kilometers apart and you can suddenly look at whole new types of waves — and the only place to find a million kilometers of space is… space. Each of LISA’s satellites will function like one of LIGO’s installations, providing readings that are only really meaningful in reference to one another.

This is where gravitational wave science could really go crazy. LIGO and similar instruments could (and will) look deep into the hearts of black holes, no small or trivial feat by any means, but LISA’s larger physical size should allow it to watch the interaction of so-called supermassive black holes at the center of galaxies, granting insight into the mysterious core of the Milky Way and the collision of billion-star collections of mass.

On the other hand, space-based gravitational wave detectors also have the potential to look at “primordial” gravitational waves, those that originate from the Big Bang itself. Could we have been looking for signals of the birth of the universe with entirely the wrong sense — looking for light with our eyes when we should have been listening for gravity with our ears?

LISA Pathfinder’s results have exceeded expectations in proving that modern space tech is capable of tackling that challenge. The weights in the Pathfinder experiment barely deviated from one another as they flew, showing a “ relative acceleration lower than ten millionths of a billionth of Earth’s gravity.” That means it’s putting its test weights into orbit so stable that their deviation is a factor five lower than required by the LISA gravitational wave-finding mission.

They achieved this amazing result through a number of approaches, but the first was to place Pathfinder in the Lagrange Point #1. A Lagrange Point is any point between two massive objects where the pull exerted between the two of them is equal any object affected only by gravity at the Lagrange Point will orbit with the same distance relative to both objects. So, by placing Pathfinder in the L1 point, they could have it orbit the Sun while keeping it a uniform distance from the Earth.

LIGO team’s visualization of gravitational waves caused by two rapidly orbiting black holes in a binary system.

The Lagrange point offers the perfect low-turbulence environment for a gravitational wave detector, so this is the point from which the team launched their free fall experiment. Small trajectory adjustments from the thrusters allowed them their shield the internal weights from exterior forces — bringing the weights into perfect free fall alignment with each other and the walls of the craft. If they couldn’t do this, then the detectors of the LISA experiment could not be made to produce reliable-enough results for useful comparison.

LISA Pathfinder is doing more at the L1 point than just monitoring how well we can make cubes float, however. It also tested a form of laser interferometry that uses a wavelength of light that cannot be used on Earth, and found that it produced noise levels two orders of magnitude lower than required for LISA to work.

LISA itself is still a fair ways out — the launch date is still a full 18 years away. But with these readings in hand the ESA astronomers behind the mission can create far more reliable and specific designs, and truly get started designing and building the world’s first instrument capable of detecting the residual shockwaves of some of the universe’s most violence events.

And, as we learn more about the gravitational effects of dark matter, we may find that it can be studied via the tiny deviations in flight path of two objects placed a million kilometers apart. This sort of work also begs the question — when physical distance becomes the metric for an instrument’s sensitivity, how big, and how accurate, might we one day be able to go?


Geocentrism: Flunking the Lagrange Point Challenge

It was recently brought to my attention that the Geocentrists at "Galileo Was Wrong" (GWW) have actually attempted to meet my Lagrange Point challenge (Rick DeLano's original claim that geocentrism can explain Lagrange Points, and my specification of the challenge).

Here's the conditions I had defined in the link above:

Since this is a fairly straightforward analysis in a Newtonian and non-geocentric framework that undergraduate physics students are expected to do (and I have done it), you are required to prove that this analysis has been done in the physically geocentric model.

Identify all five Lagrangian points using a strictly geocentric calculation with full mathematical detail FROM FIRST PRINCIPLES, i.e. the claimed geocentric physics behind it, presenting the equations of motion, etc. (Wikipedia - lagrange points). Post the solution on a web site and send me the link. The positional solutions must be identical to those found in Newtonian non-geocentric case and should properly identify the Lagrange points of the Earth-Sun system (STEREO @ L4 & L5, Sentinels of the Heliosphere at L1, WMAP @ L2), the Earth-Moon system (ARTEMIS at L1 & L2), and the Sun-Jupiter system (Trojan asteroids). Note that operating missions have made, or are making use of up to four of the five points. We've not yet found a good use for L3 points that warrants a visit.

And no cheating - claiming that the result is the same as the non-geocentric case with a coordinate transformation to the geocentric frame is physically indistinguishable from the frame of reference designation - which can be done anywhere in the universe and makes all frames equivalent. There is no universal or physically preferred rest frame by this method on any scale less than the CMB.

Note that one of the requirements of this challenge is that the analysis must be FUNDAMENTALLY in the geocentric frame.

Doing the analysis in the the standard Newtonian framework and then translating to an Earth-centered frame does not qualify as this is a step that can be done for ANY point and so does not actually treat Earth as a preferred center in any absolute sense.

The original post at GWW is available here: "A Geocentric Solution to the Three-Body Problem" Prepared by Gerard Bouw, Ph.D. (last retrieved November 1, 2014. The file metadata show a creation date of July 18, 2014 and a modification date of August 7, 2014). While in the original challenge I requested that I be notified of publication of the document, I did not hear about it until a little later, from the folks at GeocentrismDebunked.org.

On August 22, 2014, Dr. MacAndrew posted an examination of Dr. Bouw's analysis in Geocentric Physics: Is That All You've Got?

I commend Dr. MacAndrew for his analysis. He exposed the flawed math in the first section, when Bouw tried to remap the physics into a rotating geocentric frame using the standard Newtonian analysis. Compare Dr. Bouw's math to that presented at Wikipedia: Centrifugal force (rotating reference frame). Dr. MacAndrew identified a serious mathematical error in the section. So far, there is NOTHING in this analysis that makes Earth a preferred frame in any absolute sense. Is a basic treatment that allows physicists to convert between inertial and rotating reference frames, whether they be rotating planets or rotating children's tops.

But Dr. MacAndrew's real accomplishment is identifying the second section with the claimed Lagrange Point analysis, starting at "Equations of Motion for the Infinitesimal Body". Even before I recognized the answer, there were a number of 'red flags' in the analysis. The figures 5, 6 & 7 looked really suspicious, as they appear to be in a style popular in textbooks using techniques from about a century ago. After all, if Bouw had actually done the calculations himself, you'd think he could generate original figures with modern software. Here's some plots I generated using a fairly short section of Python code:

Mapping of gravitational potential for a mass ratio of 10. Origin at center of mass.

Mapping of gravitational potential for a mass ratio of 83 (=Earth/Moon mass ratio). Origin at center of mass.

Note that I make these images Creative Commons NC BY. You can use them but they must be clearly credited with a link to the source document (this page).

Kudos to Dr. MacAndrew who found the original text at archive.org, Archive.org: "An Introduction to Celestial Mechanics" 2nd Revised Edition by Forest Ray Moulton. Moulton's 2nd Edition is available as a Dover reprint.

With the original source for comparison, we can explore just how much Bouw copied the original Moulton text. Bouw's equation system 13 are identical to equation 1 of Moulton. These are basically the Newtonian force equations written based on the RELATIVE positions between the three bodies.

Pages 8-25 of Bouw are almost identical to pages 278-294 of Moulton. There are minor changes in symbols used, updating of some numeric formats in text, but for the most part, they are identical. This demonstrates just how blatantly Dr. Bouw copied the standard Newtonian treatment from the original text and without any citation. Without that citation, Dr. Bouw is presenting the analysis if it is HIS work, when it's pretty obvious that the only actual work Dr. Bouw did in this effort is some scanning, transcription, and copying the equations into an equation editor.

If a student had been caught turning this in as part of a physics homework assignment, the instructor would certainly be justified in reporting the student for disciplinary action for plagiarism.

Additionally, there is NOTHING in this equation set that relies on the existence of an absolute fixed location, such as Earth (as the Geocentrists insist). This analysis works with a 'center' as Earth (for the Earth-Moon Lagrange points), or the Sun (for Sun-Earth or Sun-any other planet Lagrange points).

David Palm followed up with an even longer examination of the level of uncredited copying of the work of others by the Geocentrists at GWW (GD: Top Geocentrists Caught Plagiarizing)

Sungenis Responds
Sungenis responded to these with GWW: "David Palm Caught Falsely Accusing Opponents of Plagiarism" which included a response from Dr. Bouw about how he didn't see a problem as copyright had expired on the Moulton work. The issue is Bouw presented this material as not just a 'Geocentric' analysis (which it is not), but also as HIS OWN WORK, which it clearly is not, and which he now admits. No telling how long it would have taken for that fact to come to light if the source text had not been so conclusively identified.

Expiration of copyright is not a license to plagiarize. By Dr. Bouw's interpretation, he could re-publish most of the works of Edgar Rice Burroughs under his own name and he would have done nothing wrong. The issue is this was presented as his own WORK.

In addition, Sungenis states:

Sungenis invokes Mach & Einstein to bolster his poor position. But Mach and Einstein expanded on Newton's work, which expanded the concept of no absolute spatial reference frame to include time as well, and that reference frames and 'centers' can be chosen for the convenience of solving the problem at hand. The methodology defines NO absolute position. I wrote more on Geocentrists invoking Mach at Geocentrism: Mach, 'Aether Drag' and Aberration.

Sungenis evades the reason I state that such a heliocentric method is a cheat, as I note in the condition and emphasize yet again (since Sungenis seems to avoid this annoying mathematical fact):

The technique the Geocentrists use to get the 'geocentric' solution works just as well to do an areocentric (Mars-centered), selenocentric (Moon-centered), jovicentric (Jupiter-centered), kronocentric (Saturn-centered) or any other 'center' one wishes to define ANYWHERE in the cosmos. NASA uses these transformations routinely when sending spacecraft to other planets (see Geocentrism: Does NASA use Geocentrism?).

Sungenis' excuse exposes Geocentrists' claims as indistinguishable from a personal preference (like a favorite dessert), or personal bigotry.

And while this post was still in preparation, Dr. MacAndrew responded with Geocentrism Debunked: Plagiarism: The Folly of Defending the Indefensible, which prompted my THIRD rewrite of this post.

So, contrary to the terms of my original challenge, AT MOST, all the Geocentrists have done is used the standard derivation using Newtonian gravity and force laws (which define no absolute position) and 'translate' it to a geocentric frame. Sungenis even admits this. In Newtonian mechanics, this trick works around ANY point, Earth, Moon, Sun, Mars, etc., contrary to Geocentrist claims of Earth being a special point in an absolute sense.

It is difficult to interpret Dr. Bouw's 'article' as anything other than a document created to deceive. Combined with Sungenis' defense of it, they appear to document two violations of the Ten Commandments.:

1) Thou shalt not steal
2) Thou shalt not bear false witness

As Jesus noted in Matthew 7:15-23, his followers will be recognized by their actions more than their words. Such explicit acts of deception are yet another reason I regard the Geocentrists and Young-Earth creationists as the 'wolves' which Jesus warned his followers about (see Creationist Junk Debunked).

P.S. And yes, I'm preparing a follow-up on Sungenis' claims about my analysis of Hartnett's work.

Update November 3, 2013: I've fixed a few minor typos and removed the 'Dr.' when referencing Sungenis. It's been pointed out to me that his doctorate (wikipedia) is from an unaccredited institution.


شاهد الفيديو: Вся правда о Лагранже Часть1 Ремзона (قد 2022).