Почему продолжительность времени пребывания на дневной стороне больше, чем на ночной стороне Луны для орбитального аппарата Чандраян-2?

Следующая информация взята с веб-страницы ISRO «Обнаружение аргона-40 в лунной экзосфере» ( текстовая информация, относящаяся к моему вопросу, выделена жирным шрифтом ):

Полезная нагрузка Atmospheric Composition Explorer-2 (CHACE-2) Chandra на борту орбитального аппарата Chandrayaan-2 представляет собой нейтральную полезную нагрузку на основе масс-спектрометра, которая может обнаруживать компоненты в нейтральной лунной экзосфере в диапазоне 1-300 а.е.м. (атомная единица массы). . В рамках своей ранней операции он обнаружил 40 Ar в лунной экзосфере с высоты ~100 км , фиксируя дневно-ночные вариации концентрации. 40 Ar, будучи конденсирующимся газом при температурах и давлениях, преобладающих на лунной поверхности, конденсируется в течение лунной ночи. После лунного рассвета 40 Ar начинает поступать в лунную экзосферу (область, заштрихованная синим цветом на рисунке).

введите описание изображения здесь

Изменение Аргона-40, наблюдаемое во время одного оборота Чандраян-2 на дневной и ночной сторонах Луны. Наблюдаемое парциальное давление необходимо уточнить для фона и других эффектов, чтобы сделать вывод о плотности лунного экзосферного аргона. Наблюдения, когда Чандраян-2 находился на ночной стороне, обозначены сплошным черным прямоугольником в верхней части панели и двумя вертикальными пунктирными линиями. Находясь на полярной орбите, Чандраян-2 выходит на дневную сторону Луны, пересекая северный полюс, проходит через дневную сторону и выходит на ночную сторону после пересечения южного полюса.

Источник: Обнаружение аргона-40 в лунной экзосфере.

Мы знаем, что спутник на круговой орбите вокруг сферического небесного тела примерно одинаковой плотности движется с постоянной скоростью (не с постоянной скоростью). Таким образом, мы должны ожидать, что время, проведенное на дневной стороне, будет равно времени на ночной стороне небесного тела.

На приведенном выше рисунке видно, что время пребывания спутника на ночной стороне сравнительно меньше, чем время нахождения на дневной стороне. Я не уверен, почему это так. Я проверил, совпадают ли временные интервалы на Икс ось или ось времени однородны или нет. Да! Они однородны. Так почему же существует огромная разница между продолжительностью пребывания космического корабля на дневной и ночной сторонах?

Расчет орбитального периода времени:

Чтобы проверить, представляет ли график полные данные одной полной орбиты, и для дальнейшего анализа, я рассчитал период обращения (поскольку в Интернете не было данных по этому поводу) орбитального аппарата Чандраян-2 при следующих предположениях:

  • Орбита почти круговая

  • Луна имеет однородную плотность и имеет сферическую форму.

Итак, период времени Т определяется по следующей формуле:

Т "=" 2 π р 3 / 2 г М

где р - радиус орбиты спутника (сумма радиуса Луны и высоты орбиты от поверхности), г это универсальная гравитационная постоянная ( 6.67408 × 10 − 11   м 3   к г − 1   с − 2 ) , М - масса небесного тела (а здесь это наша Луна).

Здесь,

р "=" 17.371 × 10 5   м + 10 5   м "=" 1,8371 × 10 6   м

М "=" 7.34767309 × 10 22   к г

Подставляя значения в приведенное выше уравнение для расчета периода времени спутника, мы получаем:

Т "=" 2 π ( 1,8371 × 10 6 ) 3 / 2 6.67408 × 10 − 11 × 7.34767309 × 10 22   с

Т "=" 7064,94   с

Т "=" 1,96   час

Т ≈ 2   час

Так, орбитальный аппарат «Чандраян-2» совершает полный оборот примерно за 2 часа. Половину этого времени, т. е. 1 час, он проводит на дневной стороне, а другую половину — на ночной. Из этого мы также можем сделать вывод, что на графике представлены данные, полученные на одном полном витке, поскольку общее время составляет примерно 2 часа. Также существует согласованность данных между парциальным давлением газа в начале орбиты и при завершении орбиты. Но из того же графика видно, что время нахождения на ночной стороне меньше получаса, вместо одного полного часа.

Итак, почему продолжительность времени, проведенного на дневной стороне Луны, больше, чем на ночной стороне Луны для орбитального аппарата Чандраян-2, как видно на графике?

Существует не только время, проведенное на дневной и ночной сторонах, но также время, проведенное на рассвете и в сумерках. Если период составляет около 2 часов, на дневной или ночной стороне можно провести менее 1 часа.
Это действительно классный вопрос , здесь много всего происходит.

Ответы (3)

Степень орбитального затенения, которую испытывает находящийся на орбите объект с малой высотой орбиты, определяется его углом бета (обычно используется в отношении объектов LEO, но эта концепция также применима к лунным орбитальным аппаратам).

Угол берется между плоскостью орбиты спутника и вектором на Солнце. В зависимости от значения угла бета спутник может проводить до 100% своего времени на солнечном свете.

Источник: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Beta_angle

введите описание изображения здесь

Изображение с http://www.tak2000.com/data/planets/earth.htm

Спасибо за ваш ответ. Если дневное и ночное время определяется по отношению к нахождению космического корабля в солнечном свете или в тени Луны, то остальное объяснение, данное на веб-сайте, немного противоречиво и заставляет нас предположить, что это дневное и ночное время. определяется по отношению к лунной поверхности. Например, парциальное давление газа зависит от температуры поверхности (будь то день или ночь на поверхности), а не от того, находится космический корабль в тени Луны или нет. Пожалуйста, проясните этот вопрос.

Не существует круговой орбиты, на которой ночь и день делятся 50:50. Возможные времена чуть меньше 50% до 0% ночь или, соответственно, чуть больше 50% день до 100% день.

Два крайних случая:

  • орбита, совмещенная с терминатором (граница между днем ​​и ночью на поверхности), находится в постоянном дневном свете.

  • орбита, проходящая над точкой, где Солнце находится в зените, проводит почти половину времени на ночной стороне. «Почти» происходит от того факта, что из-за высоты орбиты спутник все еще находится в солнечном свете после того, как он прошел над терминатором.

И тогда вы попадаете на эллиптические орбиты, которые только усиливают экстремумы (к более и более дневному времени).

Все зависит от того, как вы определяете «дневную сторону» и «ночную сторону», и как вы определяете «вход» или «выход» любого из них для спутника.

Я полагаю, что большая часть путаницы исходит из этого утверждения:

Находясь на полярной орбите, Чандраян-2 выходит на дневную сторону Луны, пересекая северный полюс, проходит через дневную сторону и выходит на ночную сторону после пересечения южного полюса.

Приведенное выше утверждение звучит так, будто они определяют дневную и ночную стороны как две идеальные половины Луны и «входят» в дневную сторону как полет на 100 км точно над разделительной линией между ними. Если бы это было так, то мы, конечно, ожидали бы, что спутник проведет ровно половину своего орбитального времени «на дневной стороне» и половину «на ночной стороне», или, правильнее сказать, «половину времени над дневной стороной света». луны и половину времени над ночной стороной луны».

Но я боюсь, что это не то, что на самом деле означает это предложение. Обратите внимание, что утверждение противоречит само себе: в нем говорится, что Чандраян-2 переходит на ночную сторону после пересечения южного полюса, а не в момент пересечения южного полюса. А?

Скорее всего, происходит то, что эта фраза была написана совершенно бессистемно, без какой-либо попытки использовать точные термины, даже без особого отношения к действительности. Под ночной и дневной стороной они, скорее всего, подразумевают, находится ли спутник в солнечном свете или в тени луны, а не в том, день или ночь на поверхности в 100 км ниже спутника.

Итак, как уже указывали другие, при полете на высоте 100 км над поверхностью спутник видит солнце гораздо дольше, чем поверхность прямо под спутником.

То же самое можно сказать и о самолетах, летящих на высоте 10 км над землей: бывают короткие периоды времени вечером или ранним утром, когда можно увидеть солнце из окна, но вы смотрите вниз, а поверхность темная.

Также обратите внимание: одно из ваших первоначальных предположений состоит в том, что «орбита почти круглая с радиусом 100 км». Конечно, это неправда, и вы это знаете, и позже в математике вы используете правильный радиус, который составляет ~ 1900 км.
Что касается этого утверждения, «под ночной и дневной стороной они, скорее всего, подразумевают, находится ли спутник в солнечном свете или в тени луны, а не в том, день или ночь в точке на поверхности в 100 км ниже спутника. " Я понимаю, если они так определяют день и ночь, то продолжительность дня больше, чем ночь для космического корабля. Но, судя по объяснению на упомянутой веб-странице, свойства, связанные с дневным и ночным временем, относятся к Луне , а не к космическому кораблю.
Например, парциальное давление падает в ночное время Луны, и я думаю, что не имеет значения, находится ли космический корабль на солнце или в тени Луны. Парциальное давление является результатом того, что происходит на поверхности (будь то день или ночь на Луне). Пожалуйста, объясните это несоответствие объяснением на этом веб-сайте.
@Intellex хорошо, обсуждение теперь начинает становиться специфичным для Аргона-40, о котором я почти ничего не знаю (только то, что если вы живете в одно- или двухэтажном доме, вы должны транслировать его пару раз в год, ), но я предполагаю, что, когда они говорят об обнаружении Аргона-40 в лунной экзосфере, они действительно имеют в виду именно это: их интересует только то, что происходит в экзосфере. Не то, что происходит на поверхности. (Продолжение...)
Я предполагаю, что для Чандраян-2 не имеет значения, день на поверхности Луны или ночь, потому что, что бы ни происходило там внизу, вероятно, потребуется очень много времени, чтобы распространиться до экзосферы, где находится Чандраян. -2 может обнаружить его на орбите на высоте 100 км.
В статье действительно говорится: «После лунного рассвета 40Ar начинает поступать в лунную экзосферу (область, заштрихованная синим цветом)», подразумевая, что он исходит с земли, но может ли быть так, что они снова используют неточный язык или просто говорят? банальная ерунда? Я думаю, что обнаруженная разница давлений должна быть полностью объяснена тем фактом, что сами атомы нагреваются или охлаждаются, находясь там, в экзосфере.
Если вы прочтете определение «экзосферы», то там говорится, что речь идет о газе настолько тонком, что атомы почти никогда не сталкиваются друг с другом. Я полагаю, что тепло и давление в таких обстоятельствах перемещаются чрезвычайно медленно.
Отлично. Даже я мало что знаю об Аргоне-40, кроме того, что было написано на сайте ISRO . Согласно связанной странице, то, что происходит в экзосфере, связано с тем, что происходит на поверхности. Согласен, 100км это много. Но исходя из моего текущего уровня знаний (уровень средней школы) по физике, я могу сказать, что скорость молекул очень высока. Это может занять секунды или несколько минут, но я не думаю, что это займет часы (когда орбитальный аппарат сам покинул бы это место).
Я думаю, ваши последние два комментария слегка противоречат друг другу. Если плотность газа низкая, тепло распространяется крайне медленно. Я согласен с этим. Но, как упоминалось в третьем комментарии, я не думаю, что тепло повлияет на отдельные молекулы, а не на массу. Таким образом, изменение парциального давления должно быть связано с поверхностным явлением. Однако, если день и ночь определяются по отношению к космическому кораблю, ваш ответ дает лучшее объяснение. Я также согласен с тем, что термины нечетко определены на веб-сайте и могут вызвать путаницу, если копнуть глубже.
Почему продолжительность времени пребывания на дневной стороне больше, чем на ночной стороне Луны для орбитального аппарата Чандраян-2?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v