С какой скоростью Земля может вращаться вокруг Солнца, не меняя своей орбиты?

Земле требуется около 365,25 дня, чтобы совершить оборот вокруг Солнца по ее нынешней эллиптической траектории. Это означает, что он движется со скоростью около 30 км/с, 2×π×(149 600 000 км)/(1 год).

Итак, учитывая это, насколько высокой может быть скорость Земли, прежде чем ее орбита изменится?

Ответ Логана на самом деле относится к перигелию или ближайшей точке земной орбиты вокруг Солнца с использованием 2-го закона Кеплера. Орбита на самом деле эллиптическая в соответствии с 1-м законом Кеплера, поэтому скорость достигает максимума, когда Земля находится ближе всего к Солнцу.
Да, 30 км/с — это общее среднее значение по эллиптической траектории. В одних точках орбиты быстрее, в других медленнее. Я надеялся создать сюжетную линию, в которой солнечный год на Земле становился бы быстрее (короче) без изменения орбиты, поскольку мне нужно было, чтобы другие факторы окружающей среды оставались неизменными. Я вижу, что это невозможно без игнорирования или взмаха палочки законов физики.
@Leezard: вы могли бы сделать это с действительно большими двигателями и активной коррекцией курса, но в этот момент вы просто махали двигателями, достаточно мощными, чтобы сдвинуть землю, так что ...
@JoeBloggs Это сценарий катастрофы. Конечно, это забавная идея, без сомнения, кто-то может сказать: «Большие двигатели, что может пойти не так?» :)

Ответы (5)

Около 30 км/с; то есть скорость вообще не может измениться, если вы хотите сохранить ту же орбиту.

Каждой круговой орбите соответствует ровно одна орбитальная скорость. Каждая общая эллиптическая орбита связана ровно с одним профилем скорости — одной конкретной скоростью в апоапсисе, одной конкретной скоростью в перицентре и одной конкретной кривой между ними.

Если вы ускорите Землю , ее орбита будет другой.

Для ясности вы можете указать, что в настоящее время Земля движется со скоростью 30 км/с, и это не какая-то другая или более высокая орбитальная скорость. Извините, если я педантичен и пытаюсь указать на очевидное.
Если вы добавите достаточно большой ракетный двигатель, чтобы нацеливаться наружу (от солнца), он может лететь намного быстрее по тому же орбитальному пути. ;)
@Yakk Добавление радиального ускорения наружу таким образом заставило бы Землю выйти на спиральную орбиту вдали от Солнца, пока ракета была активна, а затем на последний орбитальный путь (какой-то конический путь) после остановки ракеты. Чтобы компенсировать внешнее радиальное ускорение, вам нужно замедлить Землю (а не ускорить ее). Чтобы ускорить Землю, вам потребуется добавить силы к Солнцу.
@StephenG Ракетный двигатель направлен наружу, Земля (ракета) толкается внутрь.
Это очень неочевидно. Люди, не разбирающиеся в физике, будут озадачены этой концепцией.
Думаю, этот ответ был бы понятнее, если бы вместо «около» использовалось «точно». «О» предполагает, что есть место для маневра там, где его нет.
@Agent_L Проблема в том, что это не «точно». Орбита Земли слегка эллиптическая, поэтому орбитальная скорость Земли на самом деле колеблется чуть выше и чуть ниже 30 км/с. В любой данной точке он должен иметь ровно одну скорость, и изменение этой скорости изменит орбиту; но на всей орбите у него не одна скорость.
@LoganR.Kearsley Хотя это правильно, вам нужно объяснить, что «очевидная идея» толкать Землю радиально наружу не позволяет менять орбиту с неизменной скоростью, а изменяет орбиту с почти круговой на эллиптическую.
@ТорстенС. Почему? Это ответ на совершенно другой, перевернутый вопрос — об изменении скорости без изменения орбиты, об изменении орбиты без изменения скорости. И, кстати, тяга перпендикулярно изменила бы орбиту без изменения ее мгновенной скорости - как вы сказали, она изменяет эксцентриситет.
@ a4android Фактическая скорость была включена в вопрос.
@chrylis Я тоже умею читать. Однако не совсем ясно, является ли упомянутая скорость настоящей скоростью Земли. Я знал это, но боялся, что другие могут не понять сути. Как я уже сказал, я был педантичен в отношении ясности.
Представьте себе мяч, катящийся по внутренней стороне воронки. Это именно то, что делают планеты, вращаясь вокруг Солнца. Скорость и радиус орбиты шара в воронке строго взаимодействуют друг с другом: чем ближе к центру, тем выше скорость. Итак, простой ответ: изменить это невозможно. Подчеркнем: эллиптическая орбита Земли также отражает это: когда Земля находится ближе к Солнцу, она вращается быстрее (2-й закон Кеплера).
Я думаю, что есть единственное исключение из вашего ответа. Что если дать Земле 60 км/с delta-v в ретроградном направлении? Не говоря уже о катастрофическом ущербе, который мог бы вызвать такой импульс, если бы он находился на той же орбите, но ретроградно, он должен был бы быть таким же, по крайней мере, в коротких временных масштабах. За миллионы/миллиарды лет хаос системы может разрушить Землю и другие планеты, но за несколько сотен лет он должен быть незаметен.
@ Коди «Та же орбита, но ретроградная» - это не «та же орбита». И в любом случае конечная скорость в любом случае имеет одинаковую величину, поэтому результат, что вы не можете увеличить скорость Земли и сохранить ту же орбиту, остается в силе.

Если бы Солнце было более массивным, чем сейчас, то Земле пришлось бы двигаться быстрее, чтобы поддерживать ту орбиту, которую она имеет в настоящее время. Формула для скорости вращения: в 2 = (G • M) / R, где v — скорость, G — гравитационная постоянная, M — масса Солнца, а R — радиус орбиты. Например, если бы масса Солнца в четыре раза превышала его нынешнюю массу, то Земля должна была бы двигаться в два раза быстрее, чем сейчас, чтобы находиться на той орбите, которую она сейчас занимает. Конечно, если бы масса Солнца в четыре раза превышала его нынешнюю массу, то и другие его свойства были бы совсем другими.

В точности моя идея - черная дыра сбрасывается на Солнце, возможно, сначала пролетев мимо Земли и удобно ускорив свою орбитальную скорость, чтобы она соответствовала новой солнечной массе... ну, слишком много совпадений.

Вы не можете выбрать скорость и расстояние от солнца независимо друг от друга: одно фиксирует другое. Планета находится на орбите, потому что гравитационное притяжение звезды ускоряет ее, в результате чего ее путь становится кривой, а не прямой линией. Если вы заставите планету двигаться быстрее, то ей потребуется большее ускорение, чтобы удержать ее на своей орбите (подумайте о том, чтобы вращать мяч на веревке вокруг своей головы — заставьте его вращаться быстрее, и вы почувствуете большее натяжение веревки), но единственный способ чтобы получить большее ускорение, нужно быть ближе.

В зависимости от орбиты, скажем, если бы она была более эллиптически « экстремальной », чем сейчас, что-то вроде этого:
эллиптическая орбита и малое тело в периапсисе: он выглядит как большой мультяшный глаз со зрачком далеко в одну сторону и смотрит на меньшую точку в углу глаза; касательная стрелка на меньшей точке указывает направление ее скорости

Тогда скорость будет намного больше, когда Земля достигнет точки, ближайшей к Солнцу, поскольку она ускорится на пути к Солнцу. Орбита будет «такой же», но скорость на всей орбите будет сильно различаться.

Так что орбита больше похожа на комету, чем на планету.

Как упоминалось в Itsme2003 , v 2 = (G • M) / R, где v — орбитальная скорость, G — гравитационная постоянная, M — масса центрального тела, в данном случае нашего Солнца, а R — радиус орбиты. .

Поскольку в этом сценарии масса Солнца не меняется, G и M являются постоянными, поэтому мы можем объединить их в одно значение C:

v 2 = С / Р

Это можно изменить, умножив обе части на R, чтобы получить:

v 2 • R = С

Это показывает нам, что орбитальная скорость и радиус орбиты обратно пропорциональны. При увеличении одного значение другого уменьшается, и наоборот.

Поэтому можно с уверенностью сказать, что если взломать свойства Земли и изменить ее значение «Орбитальная скорость», изменится и радиус земной орбиты, приближая нас или удаляя от Солнца, в зависимости от того, увеличиваете ли вы или уменьшить значение.

Это было объяснено другими в других ответах, но я хотел показать это через обратное пропорциональное отношение математической формулы.

С какой скоростью Земля может вращаться вокруг Солнца, не меняя своей орбиты?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v