Orbitalni period

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Question book-new.svg Ovaj članak ili neka od njegovih sekcija nije dovoljno potkrijepljena izvorima (literatura, web stranice ili drugi izvori).
Sporne rečenice i navodi bi mogli, ukoliko se pravilno ne označe validnim izvorima, biti obrisani i uklonjeni. Pomozite Wikipediji tako što ćete navesti validne izvore putem referenci, te nakon toga možete ukloniti ovaj šablon.

Orbitalni period je vrijeme koje je potrebno da objekat napravi jednu punu orbitu oko drugog objekta.

Ako drugačije nije naznačeno, ovime se misli siderički period astronomskog objekta koji se računa u odnosu na zvijezde.

Postoji nekoliko vrsta orbitalnih perioda kada su u pitanju objekti oko Sunca (ili drugih nebeskih tijela):

  • Siderički period je vremenski period koji je potreban da objekat napravi jednu punu orbitu oko sunca u odnosu na zvijezde. Ovo se smatra pravim orbitalnim periodom objekta.
  • Sinodički period je vremenski period koji je potreban objektu da se ponovo pojavi na istoj tački u odnosu na dva druga objekta (linearna čvora), npr. Mjesec se u odnosu na Sunce gledano sa Zemlje vraća u istu fazu. Sinodički period je vrijeme koje protekne između dvije uzastopne konjunkcije sa linijom Sunce-Zemlja u istom linearnom redu. Sinodički period se razlikuje od sideričkog zbog Zemljine orbite oko Sunca.
  • Drakonski period je vrijeme koje prođe između dva prolaska objekta kroz njegov ulazni čvor, tačku na orbiti na kojoj prolazi kroz ekliptiku iz južne u sjevernu hemisferu. Razlikuje se od sideričkog perioda jer je čvor rezultat presjeka ravni, ne linearne prirode, a linija čvorova objekta se obično pomjera zavisno od orbitalnog perioda.
  • Anomalijski period je vrijeme koje prođe između dva prolaska objekta na njegovom perihelu, tački najbližeg prilaska suncu. Razlikuje se od sideričkog perioda jer velika poluosa objekta obično vremenom polako napreduje.
  • Zemaljski tropski period ili godina, naposljetku, je vrijeme koje prođe između dva poravnanja ose rotacije sa suncem, ili dva prolaska objekta kroz tačku u kojoj je rektascenzija jednaka nuli. Jedna zemaljska godina je kraći interval od solarne orbite (sideričkog perioda) jer nagnuta osa i ekvatorijalna ravan polako precesiraju, poravnavajući se ponovo prije nego što orbita pređe interval jednak inverznoj vrijednosti ciklusa precesije (oko 25.770 godina).

Veza između sideričkog i sinodičkog perioda[uredi | uredi izvor]

Kopernik je izveo matematičku formulu da bi izračunao siderički period planete iz njenog sinodičkog perioda.

Skraćenice:

E = siderički period Zemlje (siderička godina, nije ista tropskoj godini),
P = siderički period druge planete,
S = sinodički period druge planete (gledano sa Zemlje).

Tokom vremena S, Zemlja se pomjera za ugao od (360°/E)S (pretpostavljajući kružnu orbitu), a planeta se pomjera za ugao od (360°/P)S.

Razmotrimo slučaj inferiorne planete, tj. planete koja će napraviti jednu više orbitu od Zemlje prije nego što se vrate u isti položaj u odnosu na Sunce.

 \frac{S}{P} 360^\circ = \frac{S}{E} 360^\circ + 360^\circ

i korištenjem algebre dobijamo

 P = \frac1{\frac1E + \frac1S}

Za superiornu planetu izvodi se slično:

 P = \frac1{\frac1E - \frac1S}

Uoipšteno, poznavajući siderički period druge planete i Zemlje, P i E, sinodički period se lako izvodi:

 S = \frac1{\left|\frac1E-\frac1P\right|},

što vrijedi i za inferiorne i za superiorne planete.

Prethodne formule su lako shvatljive ako se razmatraju ugaone brzine Zemlje i objekta: prividna ugaona brzina objekta je njena prava (siderička) ugaona brzina minus Zemljina, a sinodički period je onda puni krug podijeljen sa tom prividnom ugaonom brzinom.

Tabela sinodičkih perioda u Sunčevom sistemu, relativno Zemlji:

    Sid. p. (a)   Sin. p. (a)   Sin. p. (d)
Merkur       0,241   0,317   115,9
Venera       0,615   1,599   583,9
Zemlja       1     —     —
Mjesec       0,0748     0,0809   29,5306
Mars       1,881   2,135   780,0
4 Vesta       3,629   1,380   504,0
1 Ceres       4,600   1,278   466,7
10 Hygiea       5,557   1,219   445,4
Jupiter       11,87   1,092   398,9
Saturn       29,45   1,035   378,1
Uran       84,07   1,012   369,7
Neptun       164,9   1,006   367,5
134340 Pluton       248,1   1,004   366,7
136199 Eris       557   1,002   365,9
90377 Sedna       12050   1,00001   365,1

U slučaju mjeseca planete, sinodički period obično označava Sunčev sinodički period. Dakle, to je vrijeme za koje mjesec kompletira svoje faze osvjetljenja, što se kosi sa solarnim fazama za osmatrača na površini planete — Zemljina rotacija ne određuje ovu vrijednost za ostale planete, jer osmatrača sa Zemlje ne orbituju upitni sateliti. Na primjer, Deimosov sinodički period iznosi 1,2648 dana, 0,18% više od Deimosovog sideričkog perioda od 1,2624 d.

Računanja[uredi | uredi izvor]

Malo tijelo koje orbituje centralno tijelo[uredi | uredi izvor]

U astrodinamici orbitalni period T\, malog tijela koje orbituje centralno tijelo kružnom ili eliptičnom orbitom iznosi:

T = 2\pi\sqrt{a^3/\mu}

gdje je:

Vidi se da je za sve elipse sa datom poluosom orbitalni period isti, bez obzira na ekscentričnost.

Orbitalni period kao funkcija gustoće centralnog tijela[uredi | uredi izvor]

Za Zemlju (ili bilo koje drugo sferno simetrično trijelo sa istom prosječnom gustoćom) kao centralno tijelo imamo

T = 1.4 \sqrt{(a/R)^3}

a za vodeno tijelo

T = 3.3 \sqrt{(a/R)^3}

T u satima, R je prečnik tijela.

Po tome, kao alternativa korištenju veoma malog broja poput broja G, snaga univerzalne gravitacije se može opisati korištenjem referentnog materijala, poput vode: orbitalni period orbite malo iznad površine sfernog vodenog tijela je 3 sata i 18 minuta. Ovo se može iskoristiti kao "univerzalna" jedinica vremena.

Za Sunce kao centralno tijelo, imamo

T = \sqrt{a^3}

T u godinama, a u astronomskim jedinicama. Ovo je identično Trećem Keplerovom zakonu.

Dva tijela koja orbituju jedno drugo[uredi | uredi izvor]

U nebeskoj mehanici, kada se u obzir moraju uzeti mase oba orbitujuća tijela, orbitalni period P\, se može izračunati na sljedeći način:

P = 2\pi\sqrt{\frac{a^3}{G \left(M_1 + M_2\right)}}

gdje je:

  • a\, suma velikih poluosa elipsa po kojima se pomjeraju centralne tačke tijela,
  • M_1\, i M_2\, mase tijela,
  • G\, gravitaciona konstanta.

Vidi se da je orbitalni period nezavisan od veličine: za umanjeni model bi bilo isto, ako su gustoće iste (također pogledajte Orbita#Skaliranje u gravitaciji.

U paraboličnoj ili hiperboličnoj putanji kretanje nije periodično, i trajanje cijele putanje je beskonačno.

Zemljine orbite

Orbita centar-centar
udaljenost
visina iznad
Zermljine površine
brzina period/vrijeme
u svemiru
specifična orbitalna energija
minimalni pod-orbitalni svemirski let
(vertikalni)
6.500 km 100 km 0,0 km/s dodiruje svemir 1,0 MJ/kg
ICBM do 7.600 km do 1.200 km 6 do 7 km/s vrijeme u svemiru: 25 minuta 27 MJ/kg
Niska Zemljina orbita 6.600 do 8.400 km 200 do 2.000 km kružna orbita: 6,9 do 7,8 km/s
eliptična orbita: 6,5 do 8,2 km/s
89 do 128 minuta 32,1 do 38,6 MJ/kg
Orbita Molniya 6.900 do 46.300 km 500 do 39.900 km 1,5 do 10,0 km/s 11 sati 58 minuta 54,8 MJ/kg
GEO 42.000 km 35.786 km 3,1 km/s 23 sati 56 minuta 57,5 MJ/kg
Mjesečeva orbita 363.000 do 406.000 km 357.000 do 399.000 km 0,97 do 1,08 km/s 27,3 dana 61,8 MJ/kg

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Commons logo
Potražite sinodički na
Wikirječniku, slobodnom rječniku.