الفيزياء · المسرد

ما معنى المدار الثابت بالنسبة إلى الأرض؟

يُعرف أيضًا باسم: مدار ثابت بالنسبة إلى الأرض · يوم نجمي

تعريف 27.9 فيزياء المرحلة الثانوية · الفصل 27 — التوابع وحركة الكواكب

يكون التابع ثابتًا بالنسبة إلى الأرض إذا تعلّق فوق نقطة أرضية واحدة ثابتة. ويجب أن يكون مداره دائريًّا استوائيًّا، ودوره يوم نجمي واحد، T=86164sT = 86\,164\,\mathrm{s} (23h23\,\mathrm{h} 56min56\,\mathrm{min} 4s4\,\mathrm{s}): أي الزمن الذي تدور فيه الأرض دورة بالنسبة إلى النجوم. (أما اليوم 24h24\,\mathrm{h} فهو بالنسبة إلى الشمس، التي تتقدم الأرض نحوها درجةً في اليوم أيضًا.)

أمثلة

مثال 27.10 (ارتفاع المدار الثابت بالنسبة إلى الأرض)

قانون كبلر الثالث، مقروءًا معكوسًا، يملي نصف القطر: r=(GMT2/4π2)1/3=(3.98×1014×(86164)2/4π2)1/34.22×107mr = \left(GMT^2/4\pi^2\right)^{1/3} = \left(3.98 \times 10^{14} \times (86\,164)^2/4\pi^2\right)^{1/3} \approx 4.22 \times 10^{7}\,\mathrm{m} — أي ارتفاع h=rR3.58×107m35800kmh = r - R \approx 3.58 \times 10^{7}\,\mathrm{m} \approx 35\,800\,\mathrm{km}، يُقطع بسرعة v=2πr/T3.1km/sv = 2\pi r/T \approx 3.1\,\mathrm{km}/\mathrm{s}. فكل مرحّل “يتعلّق ساكنًا” يقع على هذه الدائرة الواحدة فوق خط الاستواء — ولا دائرة سواها.

مثال 27.11 (كوكبة الملاحة)

تحلّق منظومات الملاحة بالتوابع بنحو ثلاثين تابعًا على r2.66×107mr \approx 2.66 \times 10^{7}\,\mathrm{m} (بارتفاع 20200km\approx 20\,200\,\mathrm{km})، حيث يعطي القضية 27.3 الدور T4.32×104sT \approx 4.32 \times 10^{4}\,\mathrm{s}: أي نصف يوم نجمي، ومن ثم يعيد كل تابع اقتفاء أثره الأرضي يوميًّا. ويقارن مستقبِلك أزمنة وصول إشارات ساعاتها بمدارات معلومة إلى المتر.

اقرأ في الفصل ←