Как влияет трение воздуха на скорость спутника? Я слышал, что скорость спутника увеличивается с трением о воздух. Но я в замешательстве, как это возможно?
Трение воздуха действительно увеличивает скорость спутника. вроде, как бы, что-то вроде.
Предположим, например, что спутник находится на круговой орбите со скоростью, соответствующей высоте, на которой он находится. Теперь он попадает в небольшой участок атмосферы, который немного замедляет спутник (да, замедляет).
Сейчас спутник находится в апогее своей новой эллиптической орбиты. По мере того, как он движется в чистом вакууме, он опускается ниже к своему перигею и должен, в силу сохранения как углового движения, так и энергии, ускоряться.
В момент перигея спутник случайно сталкивается с еще одним небольшим участком атмосферы, что снова немного замедляет его. Просто происходит так, что замедления достаточно, чтобы дать спутнику круговую орбиту на новой, более низкой высоте и, следовательно, с большей скоростью, чем он имел в начале этого процесса.
Три этапа фрикционного замедления, орбитального ускорения и фрикционного замедления объединяются, чтобы дать орбитальное ускорение.
Орбитальная динамика странная...
Я ожидаю, что скорость спутника замедлится при входе в атмосферу; не ускориться. Большинство наземных спутников, даже находящихся на низкой околоземной орбите, не сталкиваются с достаточным сопротивлением атмосферы или воздуха, чтобы значительно ухудшить их орбиту, чтобы они снова вошли в атмосферу. Это правда, что спутники Iridium на НОО часто делают это. У них относительно короткий срок службы (несколько лет) до входа в атмосферу из-за того, что они огибают верхние слои атмосферы, но это исключение.
Чтобы атмосферное трение увеличивало скорость спутника, атмосфера планеты, вокруг которой он вращается, должна быть такой, которая подвергается сверхвращению, или, другими словами, атмосфера должна иметь скорость, превышающую скорость спутника. Это была бы, по меньшей мере, необычная ситуация, поскольку атмосфера также имела бы тенденцию покидать планету.
Трение воздуха (просто форма трения), как мы наблюдаем в нашей повседневной жизни, противостоит движению/состоянию тела (в данном случае движению спутника). Это правда, что трение о воздух отвечает за уменьшение скорости спутника, тем самым уменьшая кинетическую энергию и, в конечном счете, общую энергию спутника.
Но, как мы знаем, любая форма системы переходит в более низкое энергетическое состояние после потери энергии (именно так происходит, когда возбужденные электроны возвращаются в основное состояние после потери энергии в атоме).
Так как спутник также начинает вращаться по новой орбите меньшего радиуса, чем раньше, то в силу сохранения углового момента он должен иметь более высокую угловую скорость вокруг планеты.
А увеличение угловой скорости означает однозначно увеличение его скорости, v=rw.
Qмеханик