Wenn wir über Astronomie, das Sonnensystem und die Planeten sprechen, sprechen wir immer über die Umlaufbahn. Allerdings weiß nicht jeder was ist eine Umlaufbahn, welche Bedeutung es hat und welche Merkmale es aufweist. Vereinfacht lässt sich sagen, dass eine Umlaufbahn die Flugbahn eines Himmelskörpers im Universum ist.
In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was eine Umlaufbahn ist, welche Eigenschaften und Bedeutung sie hat.
was ist eine Umlaufbahn
In der Physik eine Umlaufbahn ist der Weg, der von einem Objekt um ein anderes beschrieben wird und sich unter der Wirkung einer zentralen Kraft um diesen Weg dreht, als Gravitationskraft eines Himmelskörpers. Das ist die Bahn, der ein Objekt folgt, wenn es sich um den Schwerpunkt bewegt, von dem es angezogen wird, zunächst unbeeinflusst, aber auch nicht vollständig davon weg.
Seit dem XNUMX. Jahrhundert (als Johannes Kepler und Isaac Newton die grundlegenden Gesetze der Physik formulierten, die sie beherrschen) sind Umlaufbahnen ein wichtiges Konzept für das Verständnis der Bewegung des Universums, insbesondere im Hinblick auf die Himmels- und subatomare Chemie.
Umlaufbahnen können verschiedene Formen haben, elliptisch, kreisförmig oder länglich, und können parabolisch sein (wie eine Parabel geformt) oder hyperbolisch (wie eine Hyperbel geformt). Unabhängig davon enthält jede Umlaufbahn die folgenden sechs Kepler-Elemente:
- Die Neigung der Orbitalebene, angezeigt durch das Symbol i.
- Der Längengrad des aufsteigenden Knotens, ausgedrückt im Symbol Ω.
- Die Exzentrizität oder der Grad der Abweichung vom Umfang, bezeichnet mit dem Symbol e.
- Die große Halbachse oder die Hälfte des längsten Durchmessers wird durch das Symbol a angezeigt.
- Das Perihel oder der Perihelparameter, der Winkel vom aufsteigenden Knoten zum Perihel, bezeichnet mit dem Symbol ω.
- Die mittlere Anomalie der Epoche oder Bruchteil der verstrichenen Umlaufzeit, ausgedrückt als Winkel, bezeichnet mit dem Symbol M0.
Eigenschaften und Bedeutung
Die Hauptmerkmale, die im Orbit beobachtet werden können, sind die folgenden:
- Sie haben unterschiedliche Formen, aber sie sind alle oval, was bedeutet, dass sie eine ovale Form haben.
- Bei den Planeten sind die Umlaufbahnen nahezu kreisförmig.
- Im Orbit finden Sie verschiedene Objekte wie z Monde, Planeten, Asteroiden und einige künstliche Geräte.
- Darin können sich Objekte aufgrund der Schwerkraft gegenseitig umkreisen.
- Jede existierende Umlaufbahn hat ihre eigene Exzentrizität, das ist der Betrag, um den sich die Bahn der Umlaufbahn von einem perfekten Kreis unterscheidet.
- Sie haben viele verschiedene wichtige Elemente, wie z Neigung, Exzentrizität, mittlere Anomalie, Knotenlänge und Perihelparameter.
Die größte Bedeutung der Umlaufbahn liegt darin, dass sie verschiedene Arten von Satelliten aufnehmen kann, die für die Beobachtung der Erde zuständig sind. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um Antworten und genaue Beobachtungen über das Klima, die Ozeane, die Atmosphäre und sogar das Erdinnere zu finden. Die Verwendung von Satelliten im Orbit Darüber hinaus können sie wichtige Informationen über bestimmte menschliche Aktivitäten, wie etwa die Abholzung von Wäldern, sowie über klimatische Bedingungen, wie etwa den Anstieg des Meeresspiegels, Erosion und Umweltverschmutzung, liefern. Darüber hinaus erfahren Sie mehr über die Asteroidengürtel und seine Beziehung zur Entstehung von Umlaufbahnen im Sonnensystem.
Umlaufbahn in der Chemie
In der Chemie sprechen wir von den Umlaufbahnen der Elektronen um den Atomkern, die auf ihre unterschiedliche elektromagnetische Ladung zurückzuführen sind (Elektronen haben eine negative Ladung, Protonen und Neutronen eine positive Ladung). Diese Elektronen haben keine definierten Flugbahnen, werden aber oft als Orbitale, sogenannte Atomorbitale, bezeichnet, je nach ihrem Energiegehalt. Eine gute Quelle zum Verständnis der Zusammensetzung der Atmosphäre und ihres Einflusses auf die Elektronenbahnen ist der Artikel über die Erdatmosphäre.
Jedes Atomorbital wird durch eine Zahl und einen Buchstaben dargestellt. Die Zahlen (1, 2, 3 … bis 7) geben das Energieniveau an, in dem sich das Teilchen bewegt, während die Buchstaben (s, p, d und f) die Form der Umlaufbahn angeben.
Elliptisch
Anstelle eines Kreises zeichnet eine elliptische Umlaufbahn eine Ellipse, einen flachen, länglichen Kreis. Diese Figur, die Ellipse, hat zwei Brennpunkte, wo sind die Mittelachsen der beiden Umkreise, die es bilden; Darüber hinaus weist dieser Umlaufbahntyp eine Exzentrizität größer als Null und kleiner als Eins auf (0 entspricht einer Kreisbahn, 1 entspricht einer Parabelbahn). Wenn Sie mehr über Himmelskörper erfahren möchten, können Sie den Artikel über Kometen des Sonnensystems.
Jede elliptische Umlaufbahn hat zwei bemerkenswerte Punkte:
- Nächste. Der Punkt auf der Umlaufbahn (an einem der beiden Brennpunkte), der dem die Umlaufbahn umgebenden Zentralkörper am nächsten liegt.
- Weiter weg. Der Punkt auf der Umlaufbahn (an einem der beiden Brennpunkte), der am weitesten vom zentralen Volumen der gezeichneten Umlaufbahn entfernt ist.
Umlaufbahn des Sonnensystems
Wie die meisten Planetensysteme sind die Umlaufbahnen der Sterne des Sonnensystems mehr oder weniger elliptisch. Im Zentrum steht der Stern des Systems, unsere Sonne, deren Anziehungskraft die Planeten und Kometen in ihrer jeweiligen Einheit bewegt Parabolische oder hyperbolische Bahnen um die Sonne haben keine direkte Verbindung zum Stern. Die Satelliten jedes Planeten verfolgen ihrerseits ebenfalls die Umlaufbahn des jeweiligen Planeten, genau wie der Mond dies bei der Erde tut. Wenn Sie tiefer einsteigen möchten, finden Sie den Artikel über der Mond als Satellit Es kann nützlich sein.
Sterne ziehen sich jedoch auch gegenseitig an und erzeugen gegenseitige Gravitationsstörungen, die dazu führen, dass die Exzentrizität ihrer Umlaufbahnen mit der Zeit und untereinander variiert. Zum Beispiel ist Merkur der Planet mit der exzentrischsten Umlaufbahn, wahrscheinlich weil er der Sonne am nächsten ist, aber Mars ist an zweiter Stelle, weiter von der Sonne entfernt. Andererseits sind die Umlaufbahnen von Venus und Neptun am wenigsten exzentrisch.
Erdumlaufbahn
Die Erde umkreist die Sonne wie ihre Nachbarn in einer leicht elliptischen Umlaufbahn, die etwa 365 Tage (ein Jahr) dauert, was wir als Translationsbewegung bezeichnen. Diese Verschiebung erfolgt bei etwa 67.000 Kilometern pro Stunde.
Mittlerweile gibt es vier mögliche Umlaufbahnen um die Erde, ähnlich wie bei künstlichen Satelliten:
- Ablehnen (LÖWE). 200 bis 2.000 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt.
- Durchschnitt (OEM). 2.000 bis 35.786 km von der Oberfläche des Planeten entfernt.
- Hoch (HEO). 35.786 bis 40.000 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt.
- Geostationär (GEO). 35.786 Kilometer von der Oberfläche des Planeten entfernt. Dies ist eine mit dem Äquator der Erde synchronisierte Umlaufbahn ohne Exzentrizität, und für einen Beobachter auf der Erde erscheint das Objekt stationär am Himmel.
