宇宙和谐之美
力学新生吧
全部回复
仅看楼主
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
【交点】西移,【拱点】东移,随轨道倾角的不同,会有反向进动的可能
本质上和月球轨道进动性质相同
解决了它,月球轨道问题顺带解决
目前的进展,卫星轨道如图的两项进动,仅在地球非标准球体额外引力的作用下,即可出现
与广义相对论没啥关系
这在多篇论文中都有所体现
这说明,月球轨道的交拱两点进动,也与广义相对论无关
因此,资料说【目前主流认可的月球轨道进动理论是广义相对论】,可信度不足,且与【卫星轨道进动理论】冲突
2020年05月07日 05点05分 20
闲着也是闲着,@shufanghang 同学能否鉴定一下,我的这番分析在不在理
2020年05月07日 05点05分
在我的印象中,不管月亮还是地球,它们的升交点和拱点都是东移。难道我记错了。
2021年03月23日 09点03分
@上帝之友sdzy 忘了当时在哪看的,又找了一个https://www.knowpia.cn/pages/月球軌道
2021年03月23日 13点03分
@上帝之友sdzy 或者直接看41楼。上面的链接有问题
2021年03月23日 13点03分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
“……卫星被准确送入近地点738公里、远地点750公里、倾角98.5度的太阳同步轨道……”不少人犯嘀咕,近地点和远地点总是有偏差,为什么就不能打个漂漂亮亮的标准圆轨?殊不知,这细小的偏差是刻意而打的小偏心率椭圆轨道,本期介绍一种在摄动中寻得宁静致远的实用卫星轨道——冻结轨道。
在《太阳同步轨道,倾角总在98度处》 文中讲到采用太阳同步轨道的卫星能利用较为稳定的太阳入射条件,在相同光照条件下重复观察地面目标,这似乎是非常完美的解决方案!可高性能的测地卫星要求在不同时间通过同一地区时的高度尽可能不变,但卫星椭圆轨道的长轴(又称拱线)会因为摄动在轨道面内旋转,卫星通过同一纬度地区时的高度会有几十公里高程变化。
对卫星高度进行轨道机动修正显然是非常费神烧钱的手段,因此获得的遥感数据就需要根据卫星星历进行大量的高度补偿和几何修正等后期处理工作,这对于地形测绘、海洋勘测等高精度要求的卫星观测项目来说变成了拦路虎,本期介绍目前应用广泛的冻结轨道,这种轨道拱线方向固定、偏心率小,卫星飞越等纬度地区上空的高度如一,对于测地等进行垂直剖面的科学测量非常有利,常被用于大气探测卫星、海洋卫星、陆地卫星等。
卡廷带领的小组认为解决这个问题的方案有两个方向,一是能否找到一股神奇的力量,把椭圆的拱线固定不变,固化近地点辐角;二是减小椭圆的偏心率,尽可能接近圆形并维持不变。从数学角度定义这两个目标即为:近地点辐角(升交点到近地点的地心张角)对时间变化为零,偏心率对时间变化为零。
基于勃劳威尔(DirkBrouwer)在1959年发表的《Solutionof the problem of artificial satellite theory withoutdrag》中的轨道力学摄动理论,考虑地球非球形摄动的一阶、二阶项,即J 2 和J 3 项,J 2 表征地球的扁率,常称为地球扁率摄动,是地球非球形的主要摄动,J 3 项则反映地球南北不对称,地球呈梨形,北极地区约高出18.9米,南极地区则凹陷24~30米,把摄动函数代入拉格朗日摄动方程,要达到拱线和偏心率固定下述两式要为0!
公式中R为地球半径,n为卫星平均角速度,a为轨道半长轴,i为倾角,e为偏心率,ω为近地点辐角。先简化问题,仅考虑J 2 项,令J 3 =0,dω/dt方括号内等于1,de/dt=0,冻结轨道存在条件简化为1-5(sin i )^2/4=0,即上式标红部分,可以得出轨道倾角等于63.4或116.6度,这个倾角即为临界倾角轨道,也就是大家熟悉的闪电轨道或莫尔尼亚(Molniya)轨道,苏联的“闪电”号通信卫星倾角选择了大偏心率临界倾角轨道,避免了椭圆轨道拱线漂移,卫星远地点始终在苏联领土上空,加之卫星在远地点的速度最小,故可以在较高的高度运行较长的时间,保持苏联国内较长的通信时间。不过要补充一句,闪电轨道面存在进动,并不是严格意义上的“静止”,在苏联没有合适的大型运载火箭发射地球静止轨道通信卫星时,就一直采用3颗闪电通信卫星实现高纬度地区通信,可以说是低配版的静止轨道通信解决方案。
肩负极地冰层覆盖普查的近地轨道海卫卫星显然不能采用临界倾角,因为阿拉斯加北部海湾的纬度达到72度,超过了63.4度的倾角,所以近地轨道要实现对全球有效测量不能选择这种特定倾角方案。那么联合考虑地球扁率J 2 和J 3 的叠加摄动影响,如果ω=90°或者270°,cosω为0,下式de/dt=0,再令上式方括号蓝色部分为0,对于1000公里以下的近地轨道,把ω=90°代入并忽略偏心率的高阶小量,可以得到
也就是说当偏心率、倾角和轨道半长轴成一定关系,这个轨道的拱线偏心率就能固定,而不像闪电轨道需要特定的临界倾角。经过计算,偏心率在千分之几的范围内,能非常好的满足海卫卫星的任务需求,另外冻结轨道是动力学方程的一个稳定平衡解,偏心率和近地点幅角的长期变化项为零,一旦轨道调整到这种轨道标称值附近,后续拱线将在一个较小范围内振荡,不需要进行主动控制。卡廷把这种轨道命名为冻结轨道(FrozenOrbit)
2020年05月09日 09点05分 21
【冻结轨道】----意思是【拱点不进动】。【交点】呢?
2020年05月09日 09点05分
还有更为重要的-----广义相对论在哪里?
2020年05月09日 09点05分
那即是说,这轨道只是摇摆而非进动?
2020年05月09日 12点05分
或者不是摇摆,而是起始与最终(相当于人睡觉,由上床至躺下的过程)。
2020年05月09日 13点05分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
【兰斯-蒂林效应】
考系拖拽(兰斯-蒂林效应):广义相对论和引力磁学等有关替代理论都预言处于转动的大质量物体周围会产生参考系的拖拽。
根据兰斯-蒂林效应,一个处于远处的观察者将看到围绕中心物体转动的参考系内的时钟走得最快;这也说明在观察者看来,与物体转动速度方向相同的光将比与转动速度方向相反的光走得更快。
兰斯-蒂林效应是最著名的广义相对论效应之一,这要部分归功于引力探测器B的实验观测。
直线的参考系拖拽:类似于转动产生的参考系拖拽,沿同一方向的动量变化也会产生类似的效应。尽管这种由同向加速产生的效应被有争议性地和转动产生的参考系拖拽效应等同,由于实验验证的高度困难它常常在有关介绍中被忽略,不过爱因斯坦在其1921年的著作《相对论的意义》中叙述了这种效应。
【引力探测器B】-----GP-B
距地球表面约640公里的极地轨道上,美国宇航局(NASA)的“引力探测B”卫星正在正常运转。太阳能电池板在发电,所有的设备都得到电力供应。卫星与地面站和中继卫星之间的通信状况良好。如果一切顺利,它将收集到一批科学家期待了近90年、筹划了约半个世纪的数据,以检验广义相对论所预言的某种时空扭曲是否真的存在。
这项耗资7亿美元的探测任务,是将以事实给爱因斯坦的理论再添一块基石,还是将动摇它、并从根本上改变我们对宇宙及其演化史的认识?要回答这个问题,我们最好期待,那个异常精密的大家伙,能够按计划运行16个月不出半点差错。
2004年4月20日,“引力探测-B”在加利福尼亚州范登堡空军基地升空。
GPB的任务就是测量四个陀螺仪的自旋方向改变,这些陀螺仪远离一切可能的扰动,从而提供了一个近于完美的时空参考系。通过对这些陀螺仪自旋方向的测量,可以了解到时空在地球的存在下是如何发生弯曲的,以及更进一步地,测量到地球的自转是如何“拖拽”周围的时空随之一起运丵动的。
因此,“引力探测B”的任务,就是以前所未有的高精度观测“测地线效应”,然后把它的影响扣除掉,从剩余的数据里直接寻找“惯性系拖曳”效应的迹象。
理论上说来,“引力探测B”要做的事很简单:陀螺仪固定在望远镜上,在飞行过程中,望远镜始终朝向飞马座的双星HR8703(又称IM Pegasi),陀螺仪的自转轴与望远镜到恒星之间的直线重合。在极轨道下,陀螺仪的自转轴也都指向HR8703,从而参考系拖拽和测地线效应所表现出的角度偏移能够被每一个陀螺仪测量到。
引力探测器B将飞马座的IM Pegasi选做导航星体是基于如下几个原因的:首先它需要具有足够的亮度从而能方便地通过望远镜观测到;其次它在天球坐标中接近赤道,位置十分理想。此外很重要的一点是它的运丵动规律已经被人们了解得相当清楚,这要归功于它所辐射的相对高强度的射电信号。作为这项任务的准备工作之一,天文学家们分析了基于它发射的射电信号而得到的IM Pegasi相对于遥远类星体的近年来的位置测量数据,从而能够尽可能地根据需求精确获得它的运丵动规律。
地球自转时,在周围形成时空旋涡,陀螺仪的自转轴也会发生一点偏转。仔细测定偏转的程度,扣除地球质量本身导致空间弯曲的影响,就能观察时空旋涡是否存在。
把铃铛挂上猫脖子听上去容易,实际操作却存在巨大的技术困难,“引力探测B”也是如此。它的问题在于,“惯性系拖曳”效应实在太微弱了。计算显示,地球的这一效应,将使这些陀螺仪的自转轴发生千分之41弧秒的偏转。这个角度大概相当于从华盛顿观看一个放在洛杉矶的硬币产生的张角。一点微小的误差就可以把实验毁掉,必须竭尽所能地做到精密。
=====================
五、实验结果的数据分析
引力探测器B“瞥”到扭曲时空——测地线效应
GP-B计划于2005年9月终止数据采集,Everitt和同事原本希望于2006年夏公布研究结果。但是,根据2007年2月9日的官方通告,由于探测器接收到了相当多预料之外的未知信号,因此还需要进行将这些信号剔除等工作后才能将最终结果公布。同年四月的通告中说,陀螺仪的自转轴受到了某随时间变化的力矩影响,从而导致分析这一误差并得到最终结果还需要更长的时间。这导致结果的公布时间被接连推迟。Everitt笑称,“你可以把这归咎于我的天真……但我们将尽快完成(分析工作)。
………………
验证参考系拖拽的艰辛
不过根据会议上公开的对参考系拖拽测量的数据表明,测量得到的随机误差比理论上估计的误差值要大很多,并且这一误差中包含了围绕零值均匀分布但涨落很大的正值和负值,这一结果使人产生怀疑,剔除掉测地线效应的影响,是否还有可能从测量数据中提取出有用的结果。
………………
根据官方网站的公布结果,截止到2009年11月12日,在经过了两年半的努力后,科学家们在对那些牛顿经典力学意义下误差源的理解,构造模型和何如消除上取得了突飞猛进的进展。由于这些误差源取决于回转仪球体表面涂层的不均匀。最新的研究结果基于对衰减的“极迹运丵动”、错误校正引起的力矩、以及“旋转极迹”运丵动引起的共振力矩的处理,现在已经可以很清晰的从回转仪上观测到参考系拖拽效应。
下面的图给出了四个回转仪的单独分析和组合分析的结果。估计值标记为彩色的“X”, 其统计不确定性则有相应的彩色椭圆来表示。在统计不确定性为14%(每年大约5微角秒)的程度下,图中四个回转仪的组合结果描绘出了参考系拖拽效应。回转仪相互之间的改变给出了现阶段系统的不确定性的测量。这种改变的标准误差大约的拖拽效应的10%,暗示了系统误差和统计误差在相似的数量级上。
上面两个图所展示的结果是建立在过去四年里对回转仪的物理模型研究发展的基础上的。这个模型解释了 变化的极迹运丵动影响了回转仪尺度因子的确定,以及 回转仪球体表面的不均匀部分的相互作用作用。 由于计算机的运算速度和处理能力的限制,这些分析都是通过对从SQUID输出器收集的回转仪定向数据(97分钟时间段)做平均来执行实现的。
不均匀部分引起的力矩作用的频率和航天器的滚动周期有关, 利用上面描述的 包含最高分辨率的定向数据的回转仪物理模型,最终结果在精度上会有重大的进展。 这种数据点能提高3000倍的处理必须需要从单一的计算机过渡到多重并行处理器上。目前科学家们正在往这方面努力,希望进一步提高结果的精度。
【以上即为截止2009年的最终结果】
2020年05月20日 14点05分 24
在那之后还有没有更进一步的成果,不得而知。不过实话实说,无论结果如何,看起来都比水星轨道拱点进动的修正还不靠谱
2020年05月20日 14点05分
【这些误差源取决于回转仪球体表面涂层的不均匀】----这相当于仪器带病工作,测量精度要精确到【千分之41弧秒】,可以想见数据的可靠性。据称那四颗石英球(四个陀螺仪)是人类迄今以来加工过的【最】标准的圆球,仍然出现了误差,更直接地说【没有实现理论预期】
2020年05月20日 15点05分
1° = 60' = 3,600";千分之41弧秒,差不多就是360000分之4°,约1°/90000,九万分之一度。这个精度的实验,差不多都是CD
2020年05月20日 15点05分
据称,广义相对论已经解决了水星轨道拱点进动,也解决了牛顿力学束手无策的月球轨道拱点进动,为什么还要做这些实验?直接给出月球轨道拱点进动周期8.85年,不是更有说服力?
2020年05月20日 15点05分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
好复杂,i=90°,就是常说的【极轨卫星】,也就是轨道通过南北极点
>90°,<90°,可以看做【倾角相同,卫星运动方向相反】,也就是【同一个轨道,卫星顺地球自转方向运动,交点西退,逆地球自转方向,交点东进】
【极轨卫星】有意思,升交点静止,说明卫星轨道的交点进动,与太阳引潮力无关
那么,月球的轨道交点进动,也就与太阳无关
地轴呢?地轴的进动,实际上也是地面质点的圆周运动,为什么就与太阳引潮力有关?
2020年05月21日 01点05分 25
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
终于做好了
这里只展示【轨道倾角=90°】,即卫星轨道过极轴,也就是常说的【极轨卫星】
为了简化,卫星采用纯圆轨道,主要为体现卫星升交点【静止】,也就是说卫星轨道平面相对遥远恒星,方向不变
(注:这并不是【冻结轨道】)
方向为什么不变,也就是卫星轨道面为什么不进动,需要继续深入
首先可以肯定的是,此现象证明,卫星轨道平面的进动,与太阳无关
然而,地轴的进动,即地球赤道面的进动(此图未显示),却与太阳引潮力直接相关
这需要再次理顺逻辑关系
2020年05月21日 05点05分 27
卫星轨道会进动,不但是在一个平面上进动,轨道平面的垂直线的指示方向也会改变。
2021年03月23日 10点03分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
能不能发射一个绕经线运动的人造地球卫星?
知乎用户
1 人赞同了该回答
不可能。 如果要达到LZ所言的要求,则应设计一条轨道,满足如下要求:
1、轨道经过南北极点==> 则轨道倾角必为90度(i=90度)
2、轨道的升交点进动速率与地球自转同步
事实上,如果将地球近似为扁球体,则升交点进动速率与 -cos(i) 成正比(且量级是卫星轨道转动速角速度的10^{-3}),对于i=90度的情况,升交点进动为0。
因此不存在LZ所言的轨道。
===========================
看来还是知乎的同好多些
2020年05月21日 05点05分 28
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
蓝色轨道属于极轨卫星,轨道面与赤道面夹角为90°。资料显示,这个轨道的升交点是静止的
红色轨道面与赤道面的夹角为63.4°
资料云,夹角若小于此,卫星近地点(拱点)将进动,且与星动同向
夹角若大于此,拱点将进动,且与星动反向
等于此呢?没说
更有意思的是,这个角度是什么鬼?
既不与黄道垂直,也不与黄道重合,但是却与地轴相对黄道的倾斜角度66.5°相差不大
这个63.4°是咋来的?
2020年05月21日 07点05分 29
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
(补充:少部分读者或许对轨道动力学有些陌生。小火箭在这里稍作补充。地球扁率引起椭圆长轴在轨道面内均匀转动。转动角速率用近地点幅角的变化率表示。在倾角小于63.4°或大于 116.6°时,近地点幅角均匀增加。在63.4°与116.6°之间时,均匀减小。等于63.4°或116.6°时,不转动。63.4°和116.6°称为临界倾角。苏联对倾角为63.4°的轨道进行了大量研究,其中比较出名的是莫尼亚轨道,也就是闪电轨道。这样的轨道能够让处于北半球高纬度的苏联、北欧等地也能很好地享受到通信卫星的服务。)
【这才是【冻结轨道】】
补上29楼【等于此呢?没说】-----等于此,不进动
但是----这是纯理论值,还是硬凑或者多次试错的结果?
也就是说,这个63.4,是如何发现的?
2020年05月21日 08点05分 30
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
《长调一曲戈壁起 追忆太空牧星歌》
昨日,惊闻李济生院士因病离世的噩耗,作为与李院士有着数面之缘的媒体,《卫星与网络》的同仁们无不感到痛心与惋惜。今日,让我们以本刊这篇采访旧文送别李济生院士,怀念他的音容笑貌,感谢他为建立中国卫星测控精密定轨系统作出的巨大贡献……
长调一曲戈壁起 唱响太空牧星歌
记者 | 泠风
本文原载于《卫星与网络》杂志2012年8月刊
2020年05月21日 09点05分 31
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
首先,向伟大的中国航天人,老一辈投身、献身于航天事业的科学家,致以崇高的敬意
[大拇指][大拇指][大拇指][大拇指][大拇指]
【摘录】
两次偶然,使李济生从一名完全不懂天文知识的高中生变身为一名身着军装的科技工作者,他事业的起步从这里缓缓拉开序幕。
李济生要去的部队叫8120部队,地点远在甘肃省一个名不见经传的小地方——清水。从南京到清水,李济生一路走一路看,从绿树成荫、山清水秀的俏江南到黄土覆盖、风沙四起的大西北越走越荒凉,最后又坐了八个小时的专列才到了一望无际的戈壁滩。这就是当时8120部队的所在地,放眼望去一片茫茫戈壁,只有一排排笔直的电线杆展示出一线生机。8120部队是当时“全国山河一片红”中一块不曾被运动污染的绿洲,这里没有大字报和大鸣、大放、大辩论,浓浓的科研气息让李济生感觉十分安心。从进入基地第一天,他就渴望着,早日投入到与人造卫星相关的技术工作中去。
【摘录】
1970年的春节,老同志都去休息了,只有李济生还留在办公室里学习,他在数字与推导轨道计算公式中度过了自己的三天假期。1970年4月24日,中国第一颗人造卫星——“东方红一号” 发射成功,在那天的夜餐中,李济生只吃了五个饺子就
吃不下了
,这段时间他确实太累了。
一分耕耘,一分收获。“东方红一号”卫星发射之后不久,参加技术工作只有一年时间的李济生即被任命为轨道计算方案和软件设计的技术负责人,他的心扑在了即将发射的第二颗卫星“实践一号”上。
从学会编写软件那天起,设计软件就成了李济生的偏爱和工作中的一个重心,他凭着智慧的大脑,一次次用软件弥补了计算机性能的不足。
【摘录】
二十世纪八十年代初,我国正积极准备发射地球同步轨道通信卫星“东方红二号”,这颗卫星在测控技术上比近地卫星复杂得多。当时,日本刚刚发射了一颗同类卫星。为了取得更多地球同步卫星的测控经验,中方邀请日本富士通公司的小坂等三位专家来华进行技术交流。谁料,每每谈到具体技术问题,日本人就以“笔记本没带来”为推辞闭口不谈。在参观了西安卫星测控中心的计算机房后,日本专家面对李济生他们用的两台320晶体管计算机后连连摇头,他们断言:“用这样的计算机想完成地球同步轨道卫星的测控任务是根本不可能的。”
确实,李济生他们当时用的那两台计算机太老旧了,做加减时的运算速度只有28万次/秒,做乘除时运算速度更是低到只有16万次/秒。这种运算速度远远低于现在的一只普通计算器,计算机的总内存量尚不如一台普通的286微机。与此相对比的,当时的国际上最先进的计算设备运算速度已经高达千万次/秒,对地球同步轨道卫星测控而言,至少也要装备运算速度每秒百万次以上的高性能计算机。然而,那时候国际上对中国购买高性能计算机实行封锁,因此李济生他们用的那两台老式320计算机就成为完成地球同步轨道卫星测控任务的唯一指望。
但是320计算机的内存实在太小了,它既不能把所需要的软件都放在计算机里,又不能在紧急情况以所需的速度重新组合软件,改变软件运行顺序,以应对出现的应急情况。能不能实现一种更合理的软件调度方法,在现有计算机上实现软件的重新组合和运行呢?负责软件总体设计的李济生走路都在考虑这个问题。
整整几个月,李济生把全部心智都用在解开这道难题上。终于,他成功设计了一套非常实用的“模块化自动调度”软件,可以按测控计划的不同需求自动应急组合各个应用软件,从而弥补了计算机处理速度不够和内存不足这两大缺陷,保障了“东方红二号” 测控任务的顺利完成。
1984年4月8日,我国第一颗地球同步轨道通信卫星发射升空,8天后成功定点在东经125度赤道上空,使得远在35768千米外的太空有了一条“中国轨道”。中国航天又一次实现了历史性跨越,这其中李济生设计的自动调度软件功不可没。由他首开先河的卫星测控软件“模块化自动调度”设计思路也一直沿用至今。
事有凑巧,“东方红二号”发射后次月,李济生去日本参加一个国际会议,又遇到了日本富士通公司的那位专家小坂先生。小坂向李济生询问,中国使用什么型号计算机完成的“东方红二号”卫星测控任务?李济生笑着说“就是你见过的两台320计算机”。“奇迹,奇迹,真是奇迹”,小坂连连惊叹。在随后的座谈中,当小坂问起“东方红二号”卫星测控任务的一些具体技术问题时,李济生也用当初他的的原话“对不起,我的笔记本也没带来”作为回敬。智慧与幽默,让李济生赢得了日本同行的尊敬。
2020年05月21日 09点05分 32
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
【摘录】
搞卫星轨道计算的人都知道,在传统轨道计算公式中,一旦轨道倾角为63.4度时,有些项的分母就会成为零,故而无法计算出卫星轨道,因此63.4度被称为“临界倾角”。
1975年,中国计划发射第一颗返回式遥感卫星,这颗卫星的轨道倾角设计为63度。但考虑到卫星的入轨误差,卫星轨道的实际倾角有可能会接近63.4度,这会使轨道计算误差大大增加,给卫星返回造成很大障碍。“临界倾角”问题成为中国发射第一颗返回式遥感卫星的拦路虎,不解决这个问题,这颗卫星就不能发射。
为了扫清拦路虎,李济生和其他同事一起,查阅相关资料,经过大量的公式推导和试算,确定了“按交点周期进行积分的轨道计算方案”,成功解决了“临界倾角”问题,为中国成为世界第三个掌握卫星回收技术的国家做出了重要贡献。
在我国第一颗返回式遥感卫星测控任务中,李济生一头钻进机房里。计算、计算、还是计算,他三天三夜的睡觉时间不超过五个小时,身体虚弱得十分厉害,以致到后来一看计算机屏眼睛就流泪。医生给他量血压,居然是86/68。医生不相信地量了几次,最后奇怪问他:“你怎么没有晕倒?”
======================
再次向李院士致以由衷的敬意
[大拇指]
【63.4】怎么就这么奇怪,还需继续挖掘
看样子非要弄【轨道动力学】不成
2020年05月21日 09点05分 33
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
匆忙搬过来,都没细看,原来在这
基于勃劳威尔(DirkBrouwer)在1959年发表的《Solutionof the problem of artificial satellite theory withoutdrag》中的轨道力学摄动理论,考虑地球非球形摄动的一阶、二阶项,即J 2 和J 3 项,J 2 表征地球的扁率,常称为地球扁率摄动,是地球非球形的主要摄动,J 3 项则反映地球南北不对称,地球呈梨形,北极地区约高出18.9米,南极地区则凹陷24~30米,把摄动函数代入拉格朗日摄动方程,要达到拱线和偏心率固定下述两式要为0!
公式中R为地球半径,n为卫星平均角速度,a为轨道半长轴,i为倾角,e为偏心率,ω为近地点辐角。先简化问题,仅考虑J 2 项,令J 3 =0,dω/dt方括号内等于1,de/dt=0,冻结轨道存在条件简化为1-5(sin i )^2/4=0,即上式标红部分,可以得出轨道倾角等于63.4或116.6度
=============
【拉格朗日摄动方程】
拉格朗日(行星运动)方程(Lagrangeplane-tary equation )
是一种行星受摄运动的方程。拉格朗日(Lagrange , J. -I,.)提出一种讨论行星运动的方法,他以行星的椭圆轨道根数作为变量,推导出的一组行星受摄运动方程的具体形式
式中R为摄动函数,a,e,i,},cu,M。分别是轨道半长径、偏心率、轨道倾角、升交点角距、近日点角距和历元时刻的平近点角,n为平均角速度.
天才们,怎么想出来的
[大拇指]
好了,追踪总算有了结果
再弄下去就要去了解拉格朗日的推导过程,以及伯劳威尔摄动理论
望而却步
知道了【63.4】的来源,没白折腾
好在主要目的不是真去设计卫星轨道,而是想了解【广义相对论】所起的作用
这个也有了初步结论,那就是基本上【没什么用】
2020年05月21日 09点05分 34
63.4。神奇,先贤们的智慧[大拇指]。然而,广义相对论效应为什么影响成千上万年周期的运动,却对每天几十周的运动影响甚微?而且,对每秒数千周比如电子的运动,又有了显著影响?
2020年12月17日 13点12分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
需要系统整理一下
宇宙和谐之美-----续
【宏观世界】-----水星轨道拱点进动
水星围绕着太阳运转,其轨道为椭圆形,太阳位于椭圆的两个焦点之一
椭圆轨道自身也在旋转,在茫茫宇宙空间,水星留下美丽的轨迹
1859年﹐法国天文学家勒威耶发现水星近日点进动的观测值﹐比根据牛顿定律算得的理论值每世纪快38"﹐并猜测这可能是一个比水星更靠近太阳的水内行星吸引所致。可是经过多年的辛勤搜索﹐这颗猜测中的行星始终毫无踪影。纽康测定这个值为每世纪 43"。他提出﹐这可能是那些发出黄道光的弥漫物质的阻尼所造成的。但是﹐这种假设又不能解释其他几颗行星的运动。于是纽康就怀疑万有引力定律中的平方反比规律有问题。为了能同时解释几颗内行星的实际运动﹐纽康求出了引力应与距离的2.1574次方成反比。十九世纪末﹐电磁理论发展的早期﹐韦伯﹑黎曼等人也都曾试图用电磁理论来解释水星近日点的进动问题﹐但均未能得出满意的结果。
1916年,爱因斯坦发表了著名的【广义相对论】﹐成功地解释了这个问题。根据广义相对论﹐行星公转一圈后近日点进动为,……。对于水星﹐此值与牛顿万有引力定律所得的差值为每世纪43.03秒。这与观测值十分接近﹐成为天文学对广义相对论的最有力的验证之一。
然而,水星如图进动一周,需要几十万年。进动速度之慢,令人恼火,而且影响因素过多,任何因素都可能造成致命的影响。所以,关于相对论的成功解释,世间还是诸多微词
尽管如此,目前仍被列为相对论成功的证据
原因是再没有其它人给出解释
【微观世界】-----电子的轨道运动
根据《原子物理学》,电子绕原子核运动,也会呈现一楼示意图情形
电子轨道也是椭圆,椭圆轨道也在进动
进动机制仍然由相对论【质量-速度】关系解决。
随着速度的变化,电子的质量也在变化,因此电子轨道不闭合,呈现出一楼情形
然而,这个进动又太快了
快到普通人根本就无缘接触,只有专业实验室以及顶级学者们才能间接体验并计算
【近在眼前】-----月球轨道拱点进动
根据实际观测,月球绕地球运动,也是椭圆轨道,椭圆轨道也在进动,这被称为【拱点进动】
绿色倾斜面为白道面(月球轨道所在平面)
水平大圆为黄道面(太阳轨道所在平面)
绿面内的椭圆,为月球轨道
Q为月球轨道拱点
椭圆虚实分界处,即为升交点和降交点
本图A点并非地球质心,而是椭圆轨道中点,【从图中可以看出】
升交点西移(顺时针进动)-------实际为18.6年一周
拱点东移(逆时针进动)----------实际为8.85年一周
为了解决这个8.85年一周的拱点进动,牛顿亲手否决了自己的万有引力定律。在《自然哲学之数学原理》旋转轨道定理中,增添某种有心力(立方反比力),换句话说,地球对月球的引力,并不是完美简洁的平方反比关系
然而,尽管如此,由于月亮运动轨道问题错综复杂,牛顿仍然心有余而力不足,无法给出一个准确的月亮轨道的拱点进动的重力模型,抱憾终生
资料显示,目前主流能够接受的解释,出自【广义相对论】
【更进一步】-----卫星轨道拱点进动
目前不知道大家的头顶飞奔着多少颗人造卫星
每颗卫星,都在自己的轨道上欢快地跑来跑去
然而,它们的轨道也都存在交点进动和拱点进动
如果不加以控制,卫星就会跑乱套,谁也找不到谁
有一门学科,叫做【轨道动力学】,专门研究这个。资料显示,卫星的交点进动和拱点进动,主要源于地球非标准球体以及赤道隆起带形成的额外引力
并且,在轨道倾角为63.4°时,拱点将不进动,这被称为【冻结轨道】,也就是J点将老老实实呆在同一个高度,不会像图中那样乱动
【轨道动力学】是一门成功的学科,大批学者在辛勤工作,成功地控制着满天的卫星
然而,一个有趣的现象出现了,【几乎】无人提到【广义相对论】
(只见到一篇文献提了一句【影响甚微可以忽略】)
这就有意思了
从电子,到卫星,到月球,到水星,这一系列【轨道拱点进动】,难道原因各不相同?
在最能体现实力的近在眼前的卫星轨道拱点进动,反而没相对论什么事?
就拿月球来说,既然能极为精准地计算出水星轨道那每百年才百分之几度的拱点进动,硬邦邦拿出月球轨道拱点进动每年40°,应该不成问题
但是,目前还没见有人拿出来,无论是【广义相对论】,还是【地球非圆引力和赤道隆起带】
这岂不是怪事?
目前只能实事求是地说,月球轨道进动,尚未解决
有待领袖群伦的划时代大师横空出世,彻底终结这一朵艳丽诡异之花,领导人类对自然界的认知再上一个崭新的大台阶,开启新纪元
(话说的有点大哈,,不过事实如此,也没其他办法。还有一种可能,主流早就有8.85年的理论推导,只是我无缘得见。若如此,那就当我什么都没说)
话说,不如此,我就说了什么吗?
2020年05月21日 12点05分 35
意思是不管说了什么,也极少有人看到,就和没说一样
2020年05月24日 14点05分
继续恭候高人
2020年06月02日 00点06分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
继续恭候高手,解决月球轨道进动、卫星轨道进动、水星轨道进动、电子轨道进动,等等,一系列问题
2020年06月16日 14点06分 38
目前看来,需要有某理论一揽子解决电子轨道拱点进动、卫星轨道拱点进动、月球轨道拱点进动、水星轨道拱点进动,以及轨道交点进动(等效为陀螺进动),才算真正窥视到自然之神也遵循之法则。该理论,必然超越所有已知理论。该理论的创立者,等同于God
2020年12月17日 13点12分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
本楼的第一图,应该用这个
更加美观
无奈贴吧的特色就是不能自行修改
就放在这吧
再次整理时,图也会更美观,文字也会更简洁准确
2020年12月17日 14点12分 39
首页 1 2 3 尾页