作者fh48105 (离职的部下)
看板Physics
标题Re: [问题] 卫星轨道
时间Mon Nov 16 23:33:46 2009
※ 引述《k0185123 (Ethan)》之铭言:
: 卫星轨道的圆心一定是地心吗??
: 我想到能让他不是在地心的方法是自己喷射燃料之类的。
: 还有其他方法吗@@?
: 之所以这麽问,是因为我觉得向心力应该只来自於地球的万有引力吧
: 其他星球会影响很大吗? 顺便问问看
: 嗯嗯
之前在忙, 没时间回这篇, 现在有点空闲, 就帮你回答一下
卫星轨道的起因来自於牛顿的万有引力定律. 万有引力定律是说, 如果有质量
就会两两相吸.
在这个基础之上, 我们先简化问题, 把世界当作只有两个物体 -- 卫星及星球,
而且都是质点(亦即有质量没体积). 在这个简化的假设下, 两个东西会绕着彼
此的质心做圆锥曲线运动(运动轨迹包括圆, 椭圆, 抛物线, 双曲线). 因为卫
星和星球的质量相差太大了, 所以质心基本上很很很很靠近星球质点本身.
也就是说, 在你的第一个问题中, 你应该修正你的问题为:
"卫星轨道的焦点是在地心吗?"
答案是: 在二体问题中, 可以这麽说.
至於"焦点"是啥? 请自己去查几何的定义.
以上是根据二体问题, 且两个物体都是质点的状况下, 导出来的结论. 如果两
个物体不是质点呢?
第二简单的假设是, 不管卫星是啥(反正太小影响不大), 只要星球是完美球形,
那麽以上的结论仍然适用.
再来, 你可能会问, 这世界上没有质点, 也没有完美球形, 怎麽办?
没错, 所以我们接下来会把不完美的部份, 包括星球的形状, 其它星球的影响,
太空船本身的推力等等的, 都当成"扰动".
当成扰动的意思是, 我们还是以二体问题中的圆锥曲线为基本, 然後去修正它,
去对它做小变化, 然後每隔一段时间再去对较大的误差做修正. 事实上也证明
这种扰动逼近法可以运作得很好.
至於向心力. 请你首先搞清楚啥是向心力. 向心力是定义在切线-法线座标系中,
沿着速度方向叫切线, 跟切线垂直指向曲率中心的方向叫法线. 而向心基本上
指的就是沿着法线的方向.
事实上, 根本不会有"向心力". 你会有的只是和星球间的引力, 以及引擎的推力.
卫星真正的受力是这些力的合力. 而这个合力再依分析的需要去做分解. 至於分
解到哪些方向, 看你想怎麽分析这个问题. 所以, 向心力当然不必然沿着星球方
向.
如果你有一些物理基础, 应该懂我讲的. 如果连物理基础都没有..那麽....我也
没办法了..只能请你先弄清楚一些基本物理概念, 才能了解这些东西.
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◆ From: 203.77.50.77