الفلك

هل الأرض التي تدور حول مركز الأرض والقمر تسبب قوة طرد مركزي قابلة للقياس؟

هل الأرض التي تدور حول مركز الأرض والقمر تسبب قوة طرد مركزي قابلة للقياس؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد أدركت للتو أن الأرض ليست جسمًا ثابتًا يدور حوله القمر. كما هو موضح في هذه الرسوم المتحركة المبسطة من ويكيبيديا ، تدور الأرض في الواقع حول مركز ثقل مشترك مع القمر. إذا كانت هذه رحلة كرنفال ، فإن الأشخاص الجالسين على القمر وعلى الجانب الآخر من الأرض سيشعرون بالتأكيد بقوة الطرد المركزي التي تؤثر عليهم.

ومع ذلك ، يعد هذا نظامًا كبيرًا جدًا في الواقع ، كما أن للأرض أيضًا قوة جاذبية قوية محسوسة على السطح على أي حال. لذا عندما يتعلق الأمر بقياس الجاذبية بدقة أو إجراء تجارب تعتمد على الجاذبية ، ما حجم عامل قوة الطرد المركزي هذه؟ هل تتقلب قوة الجاذبية الواصلة من 9.9 م / ث ^ 2 إلى 9.7 أم أنها تتماشى أكثر من 9.800001 إلى 9.799999 (بافتراض أن المتوسط ​​هو 9.8 بالضبط ، وهو تبسيط). أم أن هناك شيئًا مفقودًا يعني أن القوة غير موجودة؟


إن كون مدار الأرض والقمر حول مركز كتلتهما من منظور إطار مرجعي بالقصور الذاتي أمر غير ذي صلة إلى حد ما. الشيء الوحيد المهم هو أن قوة الجاذبية لا يمكن اكتشافها بواسطة جهاز قياس محلي. على سبيل المثال ، لا يشعر الأشخاص الذين يقفون ساكنين على سطح الأرض بالجاذبية. وبدلاً من ذلك يشعرون بالقوة الطبيعية التي تدفعهم للأعلى بعيدًا عن مركز الأرض. تبلغ قوة الجاذبية على رواد الفضاء في محطة الفضاء الدولية حوالي 90٪ مما يختبرونه على سطح الأرض ، لكنهم لا يشعرون بأي من ذلك.

عامل آخر ذو صلة هو أن الأرض ككل ، جنبًا إلى جنب مع الأشياء الموجودة على سطح الأرض ، تتسارع باتجاه القمر (والشمس ، والمشتري ، والزهرة ، و ...) جاذبية. إن تسارع الجاذبية لتلك الأجسام السطحية تجاه تلك الأجسام الأخرى ليس هو نفسه تمامًا مثل تسارع الأرض ككل.

ينتج عن الفرق بين هذه التسارع قوة يمكن قياسها. هذا هو تسارع المد والجزر. سيظهر المقياس الحساس للغاية أنك تزن أكثر قليلاً عندما يكون القمر في الأفق مقارنةً بوزنك مباشرة. بالنسبة لشخص يبلغ وزنه 61 كجم ، فإن هذا الاختلاف في الوزن بين وجود القمر في الأفق مقابل الارتفاع المباشر هو حوالي 10-4 نيوتن.

مقارنة بوزن 600 نيوتن لهذا الشخص البالغ 61 كجم ، فإن هذا تأثير ضئيل للغاية. هذا التأثير الصغير جدًا ، إلى جانب تأثير أصغر من الشمس (نصف تقريبًا) ، هما المسؤولان عن المد والجزر في المحيطات.


الأرض والقمر في مدار حول بعضهما البعض ، مما يعني أن قوة الطرد المركزي (بالقصور الذاتي) $ M_iV_i ^ 2 / d_i $ متوازن مع الجاذبية (القوة الداخلية الحقيقية) ، أي $ GM _ { oplus} M _ { mathrm {Moon}} / (d_ oplus + d _ { mathrm {Moon}}) ^ 2 $، أين $ d_ oplus $ هي المسافة من الأرض إلى مركز كتلة الأرض والقمر (سم) و $ d _ { mathrm {Moon}} $ هل القمر c.m. مسافه: بعد. وبالتالي ، فإن معظم قوة الطرد المركزي للحركة حول c.m. الغيت. نظرًا لأننا نقيم عند نصف قطر أرضي واحد من مركز الأرض ، فإن الإلغاء ليس دقيقًا ، والباقي هو بالضبط ما نسميه المد القمري ، أي قوة المد والجزر المألوفة للقمر والتي تسبب معظم المد والجزر في المحيط (هناك أيضا مكون من مدار حول الشمس).

تم وصف تسارع المد والجزر في صفحة ويكيبيديا.


شيء مثير للاهتمام من ويكيبيديا:

نموذج مصغر لنظام الأرض والقمر: الأحجام والمسافات هي مقياس. يمثل متوسط ​​مسافة المدار ومتوسط ​​نصف القطر لكلا الجسمين.

تدور الأرض حول المركز الحجري المشترك لنظام الأرض والقمر 28 يومًا، في نفس الوقت الذي يدور فيه القمر حول الأرض (أو بشكل أكثر دقة ، المركز الحجري المشترك لنظام الأرض والقمر الذي يقع تحت سطح الأرض). تشير التقديرات إلى أن قوة الطرد المركزي الناتجة عن ذلك يجب أن تكون في حدها الأدنى على سطح الأرض ، ولا يمكن ملاحظتها إلا على نطاق واسع جدًا (على سبيل المثال ، المد والجزر).


نظام الأرض والقمر

لكل من الأرض والقمر مدارات إهليلجية (قوانين كبلر)) ولها مدارات بطريقة تجعل القمر مركزًا بالنسبة لمدار الأرض ، وبالنسبة لمدار القمر تشكل الأرض بؤرة. هذا في الأساس لأن كلاً من القمر والأرض يجذبان بعضهما البعض ، وهو ما يتعارض مع ما كنت أعتقد سابقًا أن الأرض تدور حول مركزها وأن الأرض تدور حول محورها.
نظرًا لأن هذه هي الحالة ، سيكون لدينا الجانب الآخر من الأرض ، أي الجانب غير المواجه للقمر ، ووجود المد والجزر بسبب قوة الطرد المركزي والجانب القمري له مد وجزر بسبب جاذبية القمر ، وبالتالي لدينا جاذبية القمر والأرض (بافتراض أن قوة الطرد المركزي والجاذبية هنا قابلة للتبادل ، كما في حالة السرعات المنخفضة والمسافات) التي تسبب المد والجزر.
ها أنا أتوقف الآن لأتحدث عن الأسئلة التي تخطر ببالي
1. ألا يصبح هذا الآن نظامًا ثنائيًا مشابهًا لنظام بلوتو تشارون دوبليت؟
2. هل جاذبية القمر كبيرة بما يكفي للتأثير على دوران الأرض؟ هل كان للأرض دوران بيضاوي لو لم يكن القمر موجودًا؟


هل هناك دليل تجريبي على وجود مركز ثقل للأرض / القمر؟

يكمن جذر الأمر في القبول العالمي لقانون الجذب العام لنيوتن والذي ، للتبسيط ، يسحب الأشياء نحو مركز الأرض وأن جميع الأجسام ذات الكتلة تجذب بعضها البعض. قد تكون هذه الحجة معيبة في الأساس. أنا ومنسان واحد آخر على الأقل في مجموعتي المحلية (نعم ، أنا عضو) كنت أفكر فيما إذا كانت الجاذبية هي في الواقع قوة "دفع" وليست قوة "سحب". ومن هنا فإن حاجتي لمعرفة ما إذا كان قد تم إثبات وجود مركز ثقل في EM من أجل إثبات أنني مخطئ.

الشيء الوحيد الذي أراه هو أننا لا نملك التكنولوجيا اللازمة لاكتشافه وأنه يجب علي قبول أنه موجود بدون دليل تمامًا مثل أي شخص آخر. وهو أمر زائف.

بصراحة ، كنت أتوقع أن تدرك مجموعة منسا مدى محدودية الطلب وعدم جدواه في قياس مركز الأرض والقمر. وبالطبع شخص في المجموعة ليفهم المنهج العلمي نفسه ويعلمه لبقيةكم.

إذا كان هذا ممثل ميسا ، فأنا لست منبهرًا.

المد والجزر في المحيط هو كاشف جيد جدًا لذلك.

miliarcsec أو دقة أفضل من ephemerides الحديثة.

لذلك في كل مرة يستخدم أي شخص جداول التقويم الفلكي (أو البرامج ، هذه الأيام) لتوجيه التلسكوب الخاص به إلى كائن في النظام الشمسي والعثور عليه حيث من المفترض أن يكون ، يقدمون دليلًا من النوع المطلوب بواسطة OP.
ما إذا كان سيتم قبول هذا على هذا النحو من قبل OP هو مسألة أخرى.

بصراحة ، كنت أتوقع أن تضم مجموعة منسا أشخاصًا يفهمون الفيزياء الأساسية والطريق المسدود المعروف جيدًا وهو الجاذبية الأرضية.

بصراحة ، كنت أتوقع أن تدرك مجموعة منسا مدى محدودية الطلب وعدم جدواه في قياس مركز الأرض والقمر. وبالطبع شخص في المجموعة ليفهم المنهج العلمي نفسه ويعلمه لبقيةكم.

إذا كان هذا ممثل ميسا ، فأنا لست منبهرًا.

بدأت مشكلتي مع فهمنا الحالي للجاذبية بتلك المحاكاة الصارخة لكتلة الأرض التي تزيح المكان / الزمان لخلق الجاذبية. أنت تعرف الواحد. يبدو وكأنه كرة بولينج على لوح من المطاط مع سقوط قمر صناعي في البئر مما يخلق مدارًا حول كرة البولينج. لدي مشكلتان على الأقل مع هذا:

الأول هو كيف سيسمح هذا السيناريو للأقمار الصناعية بالدوران في شيء آخر غير مستوى متساوي الأضلاع حول الكتلة اعتمادًا على وزنها عندما سقطت في البئر. كلما كان القمر الصناعي أثقل ، كلما انخفض البئر الذي يدور حوله. وهو ما لا يتعلق بالعالم الحقيقي لأن جميع المدارات حول الأرض يمكن أن تحدث فقط عندما يتمركز المدار فوق كتلة الكوكب. لا يمكن أن يكون لديك قمر صناعي يدور فوق مدار الجدي ، على سبيل المثال. وهو ما يمكن أن يحدث مع المحاكاة المذكورة سابقاً.

حسنًا ، سأكون صريحًا جدًا ، لكنني أعتقد أنه ضروري هنا:

إذن ، لقد ارتكبت عددًا من الأخطاء الجسيمة هنا. بادئ ذي بدء ، الصورة التي تتحدث عنها ليست محاكاة - إنها توضيح. ثانيًا ، لا علاقة له على الإطلاق بالجاذبية النيوتونية - إنه نظير يستخدم لنشر النسبية العامة. ثالثًا ، إنها صورة مفرطة في التبسيط ، مثل معظم عمليات الترويج - ليس لها علاقة تذكر بالوصف الفعلي للجاذبية في GR ، إنها توضح فقط الفضاء المنحني. رابعًا ، لقد اتخذت هذه الصورة المشهورة حرفياً للغاية وجعلت حجتك مبنية على هذا.

كل من هذه الأخطاء هو القاتل المباشر لأي حجة جادة يتم تقديمها. إذا كنت ترغب في الحصول على أي فرصة لتقديم حجة جادة ، فأنت بحاجة إلى معرفة ما تقوله النظرية التي تحاول دحضها بالفعل ، وليس بناء حجتك على صورة شائعة قمت من خلالها باستقراءات خاطئة حول ما تقوله النظرية بالفعل.

إن المركز الباري لأي نظام من الجسيمات ليس شيئًا فيزيائيًا. لا يمكنك اكتشافه. يمكنك قياس مكان كل جسيم في النظام ، وقياس كتلة كل جسيم في النظام ، ثم حساب مكان مركز الباري سنتر. على سبيل المثال ، إذا كنت تقود سيارتك أنت وصديقك في الأرجاء ، فسيكون المركز الباري لهذا النظام ثنائي الجسم تقريبًا في منتصف الطريق بين سياراتك (بافتراض أنها متساوية في الكتلة تقريبًا). ولكن ، لن يتمكن أي شخص من الوقوف بجانب طريق سريع & & quot؛ اكتشاف & quot مركز باري سنتر لهذا النظام! ما الذي يكتشفونه ويخبرهم أن هناك نقطة على الطريق في منتصف الطريق بين سياراتك؟ كل زوج من السيارات (كل زوج من الأشياء) له مركز باري. كيف سيميزون & quot؛ تم اكتشاف & quot مركز باري سنتر عن الآخر؟

باختصار ، المركز الباري هو نقطة محددة هندسيًا في الفضاء ، لكن لا يوجد شيء لتحديده على هذا النحو. إنه غير موجود ، لأنه محدد هندسيًا بحتًا. لا يوجد شيء مادي في مركز الباري سنتر.

كنت أبحث مؤخرًا عن مشكلة تتعلق بمدار عطارد حول الشمس. جميع البيانات موجودة:

لا أحد يطلب منك أن تصدق أن عطارد يدور حول الشمس في قطع ناقص بدون دليل. تم الحفاظ على البيانات لعدة قرون. لكن القطع الناقص يتقدم إلى درجة لا يستطيع النموذج النيوتوني تفسيرها. يتنبأ النموذج النيوتوني تمامًا تقريبًا بالموضع النسبي لكواكب النظام الشمسي بمرور الوقت. ولكن ، كان هناك دائمًا شك حول مقدمة عطارد. بطريقة لا يمكنك أن تطلب أكثر من ذلك. هذه هي الطريقة التي يعمل بها العلم. هذه هي الطريقة التي تتم بها الفيزياء.

وبالطبع ، تتفوق النسبية العامة على الجاذبية النيوتونية من خلال التنبؤ بدورة الزئبق الإضافية المرصودة. هذه هي الطريقة التي يتقدم بها العلم.


هل الأرض تدور حول القمر؟

إذا كان هذا يبدو وكأنه سؤال مزحة ، فهو ليس & # x27t. أعلم أن الأرض تدور حول الشمس والقمر يدور حول الأرض ، مما يعني أن القمر يدور أيضًا حول الشمس. لكن ما يهمني هو هل ندور حول القمر؟ كنت أشاهد حلقة من QI وذكروا بإيجاز أنها كذلك. على الرغم من أنه بدا وكأنه قيل لمجرد نزوة. استطعت أن أرى لماذا تدور الأرض حول القمر ، بعد أن يمارس كلا الجسمين قوة جاذبية على الآخر. لطالما اعتقدت أنه لا يهم لأن قوة القمر على الأرض لا تسرع الأرض بنفس القدر. حاولت البحث في Google عن السؤال ، لكن الغريب لم & # x27t أجد أي شيء عليه (مما يجعلني أعتقد أنني نسيت شيئًا واضحًا إلى حد ما أو لم أبحث عنه جيدًا). إذا كان يدور حول القمر ، فهل تستبعد الرسوم البيانية الشائعة إظهاره لأن فترة مدار الأرض حول القمر كبيرة بشكل لا يصدق مقارنة بالأرض حول الشمس؟ أيضًا ، هل يبدو أننا & # x27re ندور حول نقطة بين الأرض والقمر بدلاً من القمر نفسه؟

دعونا نفكر في الأرض والقمر. الجسمان يدوران حول نقطة مشتركة ، وهي مركز كتلة نظام الجسمين. هذه النقطة المركزية هي في الواقع حوالي ربع قطر الأرض & # x27s تحت سطح الأرض & # x27s (1700 كيلومتر تحت السطح) ، لأن الأرض أكبر بكثير. لأن المركز داخل الأرض ، نقول أن القمر يدور حول الأرض ، وليس العكس.

يختلف كل من بلوتو وشارون - مركز الثقل الخاص بهما يقع في الواقع فوق سطح بلوتو & # x27s. لذا فإن هاتين الهيئتين تشكلان نظامًا ثنائيًا.

إذا كان مركز كتلة الأرض والقمر داخل القمر ، فيمكننا القول إن القمر يدور حول الأرض. لكنها ليست & # x27t. تحرير: لقد قمت بتبديل الأرض والقمر هنا. عذرًا.

البعض يذهب للشمس وكل كوكب. مركز الكتلة جيد داخل الشمس نقول أن جميع الكواكب تدور حول الشمس. لكن الشمس تتأرجح قليلاً بسبب الدوران حول مركز الكتلة داخل نفسها.

مما أتذكره من دورة Astro 101 على الإنترنت ، يدور جسمان حول نقطة تمثل مركز كتلتهما الكلي. إذن ، من الناحية النظرية نعم. لكن من الناحية الواقعية ، تمثل الشمس جزءًا أكبر من الشمس + مركز كتلة الأرض من القمر + مركز كتلة الأرض لدرجة أنها لا تحدث فرقًا حقًا.

لكنني أعلم أيضًا أن هناك سببًا وراء ابتعاد القمر تدريجيًا عن الأرض.

يدور كل من الأرض والقمر حول مركز جاذبيتهما.

1.) حسنًا ، هناك الكثير من الأسئلة / الشكوك في سؤالك هنا. يشرح هذا الفيديو بعضًا من تسريع القوة الذي كنت تلمح إليه ، وكن لطيفًا مع Derek نظرًا لأن هذا أحد مقاطع الفيديو السابقة الخاصة به وقليلًا من الجبن ، ولكن من السهل أن يكون المفضل لدي لأنه يوضح حقًا هذا المفهوم الخاطئ - كان أيضًا أول فيديو له رأيته / عرَّفتني على عمله (شاهد مقاطع فيديو أخرى له أيضًا إذا كنت & # x27re مهتمًا).

2.) ليس لدي أدنى فكرة عن ماهية تحسين الجودة. & # x27m آسف.

3.) أعتقد أنهم قصدوا - وأقر أنني قد أكون مخطئًا تمامًا - هو نتيجة نقاط مرجعية مختلفة. على سبيل المثال ، نحن & # x27re على الأرض ، لذلك بالنسبة لنا ، الأرض لا تتحرك ، وكل شيء آخر نلاحظه من الأرض يتحرك ، لذلك قد نضطر إلى القول بأن الشمس هي التي تتحرك حول الأرض (مثل لقد فعلوا ذلك قبل 500 عام) ، لكننا نعلم الآن أن هذا ليس هو الحال. لذلك ربما ، وهذا هو المكان الذي يوجد فيه عدم اليقين ، ربما كانوا يقصدون ذلك من إطار الوقوف على القمر ، وتجاهل حقيقة أنه & # x27s مغلق مدًا مع الأرض (لأغراض هذه الحجة) ، سيبدو كما لو الأرض تتحرك حول القمر مثلما كنا نظن أن الشمس تتحرك حول الأرض. لكن لا أستطيع أن أقول ما قصدوه بالضبط من خلال ملاحظتهم.

4.) أعتقد أنك & # x27re تصف نقطة لاجرانج ، مقطع فيديو مضمن ، لكني لا أعرف كيف سيبدو ذلك من تلك النقطة المرجعية.

قفل المد والجزر (وتسمى أيضا قفل الجاذبية أو الاستيلاء على التناوب) يحدث عندما يجعل التدرج الثقالي جانبًا من الجسم الفلكي يواجه دائمًا جانبًا آخر ، وهو تأثير يُعرف باسم تناوب متزامن. على سبيل المثال ، دائمًا ما يواجه نفس الجانب من القمر الأرض. يستغرق الجسم المغلق تدريجيًا وقتًا طويلاً للدوران حول محوره كما هو الحال في الدوران حول شريكه. هذا يتسبب في مواجهة نصف الكرة الأرضية باستمرار الجسم الشريك. عادة ، في أي وقت ، يتم قفل القمر الصناعي فقط تدريجيًا حول الجسم الأكبر ، لأن هذه هي المرحلة الأولى التي تحدث وتستغرق وقتًا أطول بكثير لقفل الجسم الرئيسي الأثقل أيضًا بالجسم الشريك. لكن في النهاية ، إذا أعطيت الوقت الكافي كل قد يكون مقفلًا بشكل مدّي على الآخر. سيحدث هذا بسرعة أكبر إذا كان الفرق في الكتلة بين الجسمين والفصل المادي صغيرًا مما ساعد على الأرجح في حقيقة أن هذا هو الحال بالفعل مع بلوتو وقمره [شارون] (https://en.wikipedia.org/ ويكي / Charon_ (القمر)).

صورة أنا - يؤدي قفل المد والجزر إلى دوران القمر حول محوره في نفس الوقت تقريبًا الذي يستغرقه للدوران حول الأرض. باستثناء تأثيرات الاهتزاز ، فإن هذا يؤدي إلى إبقاء القمر على نفس الوجه مائلًا نحو الأرض ، كما هو موضح في الشكل على اليسار. (يظهر القمر في المنظر القطبي ، ولا يتم رسمه على نطاق واسع.) إذا لم يكن القمر يدور على الإطلاق ، فسيظهر بالتناوب جوانبه القريبة والبعيدة على الأرض ، بينما يتحرك حول الأرض في المدار ، كما هو موضح في الشكل على اليمين.

المعلق الرئيسي يمكنه تبديل ^ NSFW أو ^ حذف. سيتم حذفه أيضًا عند التعليق على درجة -1 أو أقل. | أسئلة وأجوبة | ^ تعديل | سحر ^ كلمات


ما الذي يسبب المد والجزر حقًا

يُلاحظ كسوف الشمس لأسباب علمية واجتماعية متنوعة. من خلال حجب أشعة الشمس الشديدة التي نراها عادة ، فإنها تزود علماء الفلك بمعلومات من الطبقات الخارجية الأكثر قتامة من الغلاف الجوي للشمس والكروموسفير والهالة. كما أنها تمكن العلماء من رؤية النجوم عندما تكون خلف الشمس مباشرة تقريبًا وبالتالي تكون غير مرئية بالنسبة لنا. كان هذا مهمًا في عام 1919 عندما صور آرثر إدينجتون كسوفًا كليًا للشمس وصور النجوم التي تأثرت مساراتها الضوئية بالشمس ، مما وفر أول تأكيد لنظرية أينشتاين للنسبية العامة.

المحتوى متاح لأعضاء NAGT فقط

لعرض هذه الصفحة وغيرها من المحتويات القيمة على هذا الموقع ، يرجى التفكير في الانضمام إلى NAGT. الأعضاء الحاليين بحاجة إلى تسجيل الدخول لعرض هذا المحتوى.

ليس لديك عضوية NAGT نشطة. الرجاء تجديد عضويتك لعرض هذا المحتوى.

ليس لديك عضوية NAGT نشطة. يرجى إكمال عضويتك لعرض هذا المحتوى.


الجواب البسيط هو أن جاذبية الشمس تنتج نفس التسارع على كل من الأرض والقمر. تسحب الشمس كلاهما ، لكنهما يسقطان سويا.

قد تتخيل اثنين من لاعبي القفز بالمظلات يقفزون من طائرة في نفس الوقت (ومن الأفضل أن نتجاهل مقاومة الهواء). يتعرضون لقوى جاذبية من الأرض أكبر بكثير من القوى بينهما ، لكن هذا لا يمزقهما بعيدًا عن بعضهما البعض لأن كلاهما يواجهان نفس التسارع.

لنقم بحساب ظهر المغلف:

دع $ M حوالي 2.0 cdot 10 ^ <30> text$ تكون كتلة الشمس و $ m حوالي 6.0 cdot 10 ^ <24> text$ كتلة الأرض ، $ R حوالي 1.5 cdot 10 ^ <11> text$ المسافة بين الأرض والشمس و $ r حوالي 3.8 cdot 10 ^ 8 text- المسافة بين الأرض والقمر.

يمكن تقريب التسارع النسبي للقمر بالنسبة للأرض بسبب اختلاف جاذبية الشمس بواسطة $ Delta a = frac - فارك <(R + r) ^ 2> = frac يسار (1 - frac 1 <(1+ frac rR) ^ 2> right) تقريبًا frac <2GMr> عبر توسع تايلور.

إن تسارع القمر بسبب جاذبية الأرض هو $ a = frac $ وننتهي بـ $ frac a < Delta a> almost frac<2Mr ^ 3> حوالي 92 $ شخصيًا ، كنت أتوقع بعض القوى الإضافية العشرة هنا ، لكن بالطبع يجب أن يكون هذا أكثر من كافٍ لمنع القمر من التجول.


هل الأرض التي تدور حول مركز الأرض والقمر تسبب قوة طرد مركزي قابلة للقياس؟ - الفلك

الأرض والشمس والقمر

الأرض ، وهي قاعدتنا التي من خلالها ننظر إلى الفضاء ، تتحرك باستمرار. يعد فهم هذه الحركة من أهم الأشياء المفيدة في علم الفلك.

تدور الأرض حول الشمس في مدار بيضاوي الشكل ويدور القمر حول الأرض بنفس النوع من المدار. بالنظر إلى الأسفل من القطب الشمالي ، تدور الأرض في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة على خط وهمي يسمى محورها مرة واحدة يوميًا. وهذا يفسر حقيقة أن الشمس تشرق من الشرق وتغرب في الغرب. يميل محور الأرض & # 146 فيما يتعلق بمستوى مداره بزاوية تبلغ حوالي 23.4 درجة. إذا وضعنا أنفسنا عالياً فوق القطب الشمالي ، فسنرى أن الأرض تدور حول الشمس في حركة عكس اتجاه عقارب الساعة ، لتصل إلى نفس الموضع بين النجوم كل 365.26 يومًا على الأرض. سنرى أيضًا أن القمر يدور أيضًا حول الأرض في حركة عكس اتجاه عقارب الساعة. ويتضح هذا في المثال التالي.

الشكل 1: اتجاهات مدارات الأرض والقمر.

متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس ، وهو المحور شبه الرئيسي لمدارها ، هو 149.597.890 كم. هذه المسافة لم تكن معروفة حتى وقت قريب وتسمى الوحدة الفلكية أو AU. عادةً ما تُقاس مسافات الكواكب الأخرى إلى الشمس بوحدات فلكية.

بسبب ميل الأرض ، لا يضيء كل مكان على الأرض كل يوم. أيضا ، بعض الأماكن لديها أيام قصيرة للغاية.

عندما تدور الأرض حول الشمس ، يتغير المكان الذي يضيء فيه الضوء بألمع التغييرات. تعطينا هذه الحركة المواسم المختلفة. على سبيل المثال ، يتلقى القطبان ضوءًا أقل من خط الاستواء بسبب الزاوية التي تستقبل فيها الأرض حول القطبين ضوء الشمس & # 146 ثانية. عندما يميل القطب الشمالي نحو الشمس ، يتم عرض نصف الكرة الشمالي للشمس بزاوية أكبر من نصف الكرة الجنوبي ويصبح نصف الكرة الشمالي أكثر دفئًا. عندما يحدث هذا ، يصبح نصف الكرة الشمالي صيفًا بينما الشتاء في نصف الكرة الجنوبي. عندما يميل القطب الجنوبي نحو الشمس ، فإن الموسمين يعكسان نصفي الكرة الأرضية. هذا موضح في الصورة التالية.

الشكل 2: مواقع الأرض في المواسم المختلفة. عكس اتجاه عقارب الساعة من أسفل اليسار: الصيف ، الخريف ، الشتاء ، الربيع (نصف الكرة الشمالي).

يسمى مدار الأرض & # 146s مسير الشمس. المستوى الذي يحتوي على مسير الشمس هو المستوى المرجعي لمواقع معظم أجسام النظام الشمسي. بالنظر من الأرض ، فإن مسير الشمس هو الحركة الواضحة للشمس بين النجوم.

خط استواء الأرض & # 146s هو دائرة تدور حول الأرض وهي على مستوى عمودي على محور الأرض & # 146 ثانية. يتم توضيح خط الاستواء والمستوى الذي تقع عليه في الصورة التالية.

الشكل 3: المستوى الاستوائي.

الاعتدالات

يعد هذا المستوى الاستوائي من أهم المستويات في علم الفلك لأنه يتقاطع مع مستوى مسير الشمس ويعطينا نقطة مرجعية في الفضاء يمكننا من خلالها قياس مواقع النجوم. تقسم هذه الطائرة أيضًا الأرض إلى نصفين ، النصف الشمالي هو نصف الكرة الشمالي ، والنصف الآخر هو نصف الكرة الجنوبي. تقاطع هذه المستويات هو خط ، والذي سنسميه للراحة خط الاعتدالات. التعريف الحقيقي للاعتدال هو النقطة الموجودة على الكرة السماوية التي تتقاطع مع هذا الخط ، ولكن بما أن الكرة السماوية هي كرة خيالية بأي حجم ، فإن الاعتدالات هي في الحقيقة خطوط. أيضًا ، بالنسبة لبعض الأغراض والرسوم التوضيحية ، من الأنسب التفكير في الاعتدالات كخط يمتد إلى الفضاء. لأغراض أخرى ، من المناسب التفكير في الاعتدالات كتوجيهات. يتم توضيح الطائرتين أدناه.

الشكل 4: الاعتدال الربيعي من ناحيتين.

نصف هذا الخط يسمى الاعتدال الربيعي والنصف الآخر يسمى الاعتدال الخريفي. يتقاطع هذا الخط مع الشمس عند نقطتين في مدار الأرض و # 146 ثانية. يمثل هذان المكانان بداية اثنين من الفصول الأربعة ، الخريف أو الربيع. يبدأ الاعتدال الخريفي في الخريف في حوالي 23 سبتمبر. من الأرض ، يشير هذا إلى الوقت الذي تبدو فيه الشمس كما لو كانت تعبر مستوى خط الاستواء في طريقها جنوبا. يبدأ الاعتدال الربيعي في الربيع حوالي 21 مارس. وهذا يشير إلى الوقت الذي تبدو فيه الشمس كما لو كانت تعبر مستوى خط الاستواء في طريقها شمالًا. تحمل الأرض معها مستوى خط الاستواء. عندما تبدو الشمس كما لو كانت في طريقها شمالًا أو جنوبًا ، فإن الأرض تحمل في الواقع المستوى الاستوائي على طول حتى تعبر الشمس.

عموديًا على هذا الخط من الاعتدالات هو خط يحتوي على الانقلابات. الانقلابات هي نقاط على مسير الشمس والتي تبدأ الموسمين الآخرين ، الصيف والشتاء ، عندما يعبرون الشمس. الانقلاب الصيفي هو نصف هذا الخط ، والانقلاب الشتوي هو النصف الآخر من هذا الخط. نصف هذا الخط شمال خط الاستواء السماوي هو الانقلاب الصيفي ، والنصف الذي يقع جنوب خط الاستواء السماوي هو الانقلاب الشتوي. حاليًا ، يبدأ الانقلاب الشتوي الشتاء في نصف الكرة الشمالي في الوقت الذي تكون فيه الأرض أقرب إلى الشمس. يتم توضيح هذا الخط في المثال التالي.

الشكل 5: الانقلابات الصيفية والشتوية.

بسبب قوة الطرد المركزي التي تحدث عند دوران جسم ما ، فإن الأرض ليست كرة مثالية ، ولكنها مفلطحة إلى حد ما عند القطبين وتنتفخ عند خط الاستواء. المسافة من أي نقطة على خط الاستواء إلى مركز الأرض أطول من المسافة من أي من القطبين إلى مركز الأرض. ويتضح هذا في الصورة التالية مبالغ فيها من أجل الوضوح. الشكل الناتج عن هذا الانتفاخ الاستوائي يسمى الجيود.

الشكل 6: الجيود.

القمر هو الأرض & # 146s القمر الصناعي الطبيعي الوحيد. يبلغ متوسط ​​المسافة بينه وبين الأرض 384403 كيلومترات. فترة ثورته حول الأرض هي نفس طول واتجاه فترة دورانه ، مما يؤدي إلى إبقاء القمر دائمًا على جانب واحد نحو الأرض والجانب الآخر بعيدًا عن الأرض. يسمى هذا النوع من الحركة بالدوران المتزامن. يُطلق على الجانب الذي يبتعد عن الأرض اسم القمر والجانب المظلم # 146 ، على الرغم من أنه مضاء نصف الوقت. يبلغ طول فترة ثورة القمر # 146 حوالي 27.32 يومًا. هذا يعني أن الخط المرسوم عبر مركز الأرض والقمر سيشير إلى نفس النجم كل 27.32 يومًا. نظرًا للاختلافات الطفيفة في السرعة المدارية للقمر ، خلال فترة 30 عامًا ، أصبح 59 ٪ من سطح القمر & # 146s مرئيًا. يُعرف هذا باسم libration.

مدار القمر & # 146s ليس في مستوى مسير الشمس وبسبب الطبيعة الإهليلجية لمدار القمر & # 146s ، فإنه ليس دائمًا نفس المسافة من الأرض. عند التقاطعين لمدار القمر & # 146s ومستوى مسير الشمس هناك عقدتان. تتراجع هذه العقد على طول مستوى مسير الشمس ، مما يجعل دورة كاملة واحدة كل 18.61 سنة. انظر المدارات.

تأثير القمر

للقمر تأثير ملحوظ على الأرض في شكل مد وجزر ، ولكنه يؤثر أيضًا على حركة ومدار الأرض. لا يدور القمر حول مركز الأرض ، بل يدور كلاهما حول مركز كتلتهما يسمى مركز الباري. هذا موضح في الرسوم المتحركة التالية.

الشكل 7: الأرض والقمر يدوران حول مركز الثقل. لاحظ كيف تتحرك الأرض قليلاً.

تعمل الشمس على الأرض والقمر ككيان واحد يكون مركزه في مركز الباري سنتر. نظرًا لأن الأرض تدور حول مركز الباري ، والذي بدوره يدور حول الشمس ، فإن الأرض تتبع مسارًا متذبذبًا حول الشمس. ويتضح هذا في المثال التالي. ولتعقيد الأمور أكثر ، فإن مركز الباري ليس دائمًا في نفس المكان بسبب الطبيعة الإهليلجية لمدار القمر # 146.

الشكل 8: تذبذب مدار الأرض.

تجذب الشمس القمر بشكل يؤدي إلى اضطراب في مداره كل 31.807 يومًا ، وتسمى هذه الظاهرة بالظهور. يغير القمر أيضًا موقع الاعتدالات الأرضية. يجذب كل من الشمس والقمر الانتفاخ الاستوائي للأرض ، في محاولة لمواءمته مع أنفسهم. يتم إبطال هذا العزم من خلال دوران الأرض. إن الجمع بين هاتين القوتين هو دوران بطيء لمحور الأرض & # 146 ، والذي يؤدي بدوره إلى دوران بطيء باتجاه الغرب للاعتدالات. بالنظر إلى الأسفل من القطب الشمالي ، يبدو أن الاعتدالات تدور في اتجاه عقارب الساعة. تكمل الاعتدالات والأعمدة دورة كل 25800 سنة. تتحرك الاعتدالات بمعدل حوالي 50.27 ثانية قوسية في السنة. تُعرف هذه الظاهرة باسم بداية الاعتدالات ويتم توضيحها في الصورة التالية.

الشكل 9: بداية الاعتدالات. القرص الأزرق هو مستوى مسير الشمس. الخط الأبيض هو الاعتدالات. المستوى الأخضر هو مستوى مسير الشمس.

يشير القطب الشمالي حاليًا إلى بقعة بالقرب من النجم Polaris. نظرًا لأن الاعتدال الربيعي هو نقطة البداية لمعظم المخططات النجمية ، يجب عمل المخططات لفترة معينة. يجب تحديث المخططات النجمية بشكل دوري لمراعاة هذه الحركة للنقطة المرجعية.

بسبب التغيرات الموسمية في الجليد والثلج وتوزيع الغلاف الجوي ، وربما بسبب الحركات في المادة داخل الأرض ، فإن القطبين الجغرافيين يغيران موقعهما باستمرار فيما يتعلق بسطح الأرض. تُعرف هذه الظاهرة باسم تمايل تشاندلر. قام العلماء بحل التغيير إلى مكونين دائريين تقريبًا ، الأول بنصف قطر حوالي 6 أمتار وفترة 12 شهرًا ، والثاني بنصف قطر من 3 إلى 15 مترًا ومدة حوالي 14 شهرًا.

الشمس والقمر ، بسبب مسافاتهما واتجاهاتهما المتفاوتة فيما يتعلق بالأرض ، يغيران باستمرار جاذبيتهما على الأرض. هذا يجعل القطبين يتجولون بشكل غير منتظم بحوالي + أو - 9 ثوان قوسية من متوسطها أو متوسطها. تُعرف هذه الظاهرة باسم nutation ، وتبلغ مدتها حوالي 18.6 سنة. المكون الأساسي لهذا من القمر ويعرف باسم التحوّل القمري.

الشمس والقمر يغيران باستمرار معدل دوران الأرض.

تستخدم المخططات النجمية متوسط ​​الاعتدال بدلاً من الاعتدال الحقيقي لنقاط الصفر. الاعتدال المتوسط ​​هو موضع الاعتدال المصحح للتغييرات الطفيفة ولكن الملحوظة التي تسببها التعويذة وتمايل تشاندلر. ومع ذلك ، لا يزال متوسط ​​الاعتدال يتأثر بالسباقية ، ويغير الموقع ، ولكنه يفعل ذلك بمعدل ثابت يمكن التنبؤ به. يمكن للعلماء الذين يطلبون معلومات دقيقة محدثة حول موقع الأرض استخدام الخدمة الدولية لدوران الأرض أو IERS. يمكن العثور على هذه المعلومات على موقع الويب IERS على العنوان http://maia.usno.navy.mil/

بسبب الطبيعة الإهليلجية لمدار الأرض والتغيرات المستمرة في معدل دوران الأرض بسبب الظواهر المذكورة سابقًا ، فإن الشمس ، كما تُرى من الأرض ، تتحرك بمعدل غير منتظم. هذا يجعل من الصعب استخدام الموقع الحقيقي للشمس كمرجع لحفظ الوقت. لهذه الأغراض ، يتم استخدام النقطة التي تتحرك بمعدل ثابت حول الأرض بدلاً من الموقع الحقيقي للشمس. هذه النقطة تسمى الشمس المتوسطة وهي أساس متوسط ​​الوقت الشمسي.

لمزيد من المعلومات ، انتقل إلى:

إذا كنت لا ترى الإطارات ، انقر هنا للذهاب إلى صفحة الإطارات.
إذا كنت لا تريد استخدام الإطارات ، فانقر هنا للانتقال إلى الصفحة الرئيسية وخريطة الموقع بدون إطارات.


الإجابات والردود

هل أنت موافق على فكرة أن مركز barycenter هو نقطة لا تتحرك؟ إنه المركز ، لذا فهو ثابت بينما الأرض والقمر يدوران حوله.

ثم ضع في اعتبارك أنه لا توجد قوى خارجية تعمل على نظام الأرض القمرية. لذلك ، فإن مركز كتلة نظام الأرض والقمر لا يتحرك.

لا يمكن أن يكون هناك سوى نقطة واحدة في النظام لا تتحرك ، لذلك إذا كان كل من مركز الكتلة ومركز الكتلة لا يتحركان ، فلا بد أن يكونا واحدًا.

هل أنت موافق على فكرة أن مركز barycenter هو نقطة لا تتحرك؟ إنه المركز ، لذا فهو ثابت بينما الأرض والقمر يدوران حوله.

ثم ضع في اعتبارك أنه لا توجد قوى خارجية تعمل على نظام الأرض والقمر. لذلك ، فإن مركز كتلة نظام الأرض والقمر لا يتحرك.

لا يمكن أن يكون هناك سوى نقطة واحدة في النظام لا تتحرك ، لذلك إذا كان كل من مركز الكتلة ومركز الكتلة لا يتحركان ، فلا بد أن يكونا واحدًا.

يبدو أن كلاكما تتحدث عن نقاط متحركة .. بالنسبة إلى ماذا؟ أم تقصد التغيير؟

Okay Nugatory, I get that the center of mass wouldn't change // move because it has only internal forces and the barycenter is a point that doesn't change assuming no changes happen to the system but why does the system must have only 1 point that is not moving?

I don't think I've answered your question adequately. The two bodies each have a gravitational field, each is attracted to the other. In order for them to NOT collide and become a single body, there has to be angular momentum so that an orbit will be established. Of course the speed of the orbits of both depend on both of their gravities and on their momenta.

Consider a very different yet relevant question. Perhaps you've seen the toy which is composed of 5 steel balls (usually) hanging from a cradle on two strings each. When you lift one ball up on one end, and let it drop, it falls and hits the second ball which hits the third which hits the fourth which hits the 5th which then rises up in an arc coming to nearly the same height as you lifted the first ball, and then drops back and hits the 4th ball and the process is repeated in reverse, back and forth.

If you've never seen it, you should google a video. The amazing thing is how/why does this toy know to give all of the energy to the 5th ball? Why not give half the energy to the 4th and half to the 5th and have two balls rising into the air at the other end? There's plenty of on-line explanations you can find for this.

My explanation is that the system has to conserve not only the energy ½mv² but also the momentum mv that the first ball had right before impact with the 2nd. For 2 balls to move on the other end, you need their initial velocity to match the final velocity of the first ball ½mV² or solving for v, ½mV²= ½(2m)v² = mv². A little algebra gives us the speed (assuming both have the same speed) of v = √(V/2). OK?

Now we also know that momentum is conserved (it is a Law of Physics!) so mV = 2mv, so v = ½V. So what value must V have in order for v to be both ½ of it and √½ of it? There's only one solution. V=0. Which isn't really a solution, since it's telling us that the 1st ball must hit the 2nd at V=0. In other words, the only feasible solution is that the mass rising up from the other end is equal to the mass delivering the first impact.

One ball comes in, one ball leaves.In the case of a 2 body orbit, they will start with some velocity along the axis between them, and also have off-axis components. If the only velocity they have is on that axis, then they will either hit (and you've now got a different problem) or they will escape each other's gravity (and no orbit will happen). Because of the conservation laws (energy, angular momentum, linear momentum) they will eventually form a system of two circular orbits around their CM. (Ultimately, such a system isn't stable, and will eventually decay, but these second order effects are ignored here).

Since the system's angular momentum is conserved, it turns out that there must be a point about which the two objects rotate (the CM). The 2-body problem can be viewed as if gravitational attraction were a rod connecting the two objects. If you can imagine this "bar bell" (or baton) to be spinning, even if the two "bells" are of different sizes, can you perhaps intuit that the point (their axis of rotation) they are spinning around lies somewhere on the rod between them? (By spinning, I mean end-over-end.). So they orbit around a point, the point is on the line connecting them, and it must be "stationary". I still don't think I've fully addressed your question. I will shut up now, and defer to others.


Disclaimer: The following material is being kept online for archival purposes.

Please note!

    Listed below are questions submitted by users of "From Stargazers to Starships" and the answers given to them. This is just a selection-- of the many questions that arrive, only a few are listed. The ones included below are either of the sort that keeps coming up again and again, or else the answers make a special point, often going into details which might interest many users.

437. Second Moon for Earth?

I have a question, which might be more fictional than anything else, but I thought I'd go ahead and ask anyway.

For a while now, I've been very interested in our Solar System. One question keeps returning in my mind, which is the following: Earth somehow receives a second moon, and for the fun of it let's get Ganymede into this email, and what would happen?

What if, 99.999999% unlikely, Ganymede somehow breaks loose from its orbit of Jupiter and somehow escapes the gravitational pull, strays towards us and somehow slows down and reaches our planet Earth. (the somehows in this line are lack of my knowledge on how this should happen.. (I'm not a Hollywood actor who suddenly knows the answer.. hah!)

What if Earth somehow is able to grab Ganymede within its gravitational pull and Ganymede becomes our second moon. We now have two, similar sized, moons orbiting our planet. And for the heck of it, let's say that Ganymede and Luna would oppose each other and both would have a certain distance from Earth so they won't collide. What would happen to this change of gravity within our tiny Earth-Luna-Ganymede system? And more important, what would happen to our own planet, having two moons pulling on Earth?

Would this be a simple 1+1=2 and whatever we experience now would just be doubled? Would it keep our Moon from moving away any further or actually push it away? Would there be drastic climate changes that could harm us?

Reply

Having more than one moon is nothing special--Earth is the only planet in the solar system which stopped at one moon. On the other hand, Earth's moon is special in having an unusually large mass compared to the planet, more than 1%.

I do not think capturing Ganymede is a possibility. For this to happen, a huge amount of energy needs to be given to it--first, to tear it away from Jupiter, second, to bring it close to Earth, and third, to allow Earth to capture it. An asteroid currently too distant to be seen might just possibly whiz close to Earth, avoid hitting it (that would be a real miracle!) but get captured by some strange combination of motions with the Moon.

It would not be easy. The "Messenger" mission currently on its way to Mercury is trying to enter an orbit around that planet, but to take way its extra speed it needs swing several times in specific encounters with Earth, Venus or Mercury, and even then, it will only have a long, elliptical orbit.

Your question has been asked before--look up
http://www.phy6.org/stargaze/StarFAQ4.htm#q83

The motion of two large moons around the Earth could be complicated. The "Three body problem" in celestial mechanics has few regular solutions, and is hard to predict for the indefinite future (although Earth, Sun and Moon also form such a system). My guess is that the moons will settle into some resonance--say, three orbital periods of nearer one would equal two of the more distant one, like the motion of Pluto (stargaze/Skuiper.htm).

438. Distant companion of our Sun and 2012

The reason for my question comes from my fascination with the 2012 end-of-times scenario to which so many people have succumbed. Much of it is hogwash but as with any crackpot theory there exists the minuscule possibility of truth. I think there is more credibility in the theory that earth could have a brown dwarf twin with it's own small planetary system than the theory of a planetoid body having a huge elliptical orbit such that it only comes round once every 3600 yrs.

Thanks and have a great day!

Reply

I certainly do not believe that the Maya astronomers--a stone age culture with no telescopes--observed astronomical processes which modern instruments fail to detect. Many people have written about it, for years, and some of the correspondence is linked from the end of
http://www.phy6.org/stargaze/Scalend.htm

I expect many more letters after November, when a film "2012" is due to be released--also when "Sky and Telescope" will feature a discussion of 2012. Can't help it.

A large astronomical object with a period of 3600 years seems too close--it would probably affect planetary motions in a detectable way. Anyway, known distant small planets are very small. The idea that the Sun may have a dim distant companion star is old: see
http://en.wikipedia.org/wiki/Nemesis_(star)
So far there exists no real evidence

439. Distance between two points on a sphere

I am professional java software engineer.. yesterday I read about you on internet so decided to talk with you. these days I am exploring the google map services. last week I created an application which take any location name on earth and provide me the correct latitude and longitude as found on Google Earth for example

Lahore Lati: 33.7181510 Long: 73.0605470
Islamabad Lati: 31.5450500 Long: 74.3406830

I want to get the distance b/w these two cities

I take the haversine farmula to get the result from latitude and longitude. [continues with a computer code]

Reply

Then a unit vector along the radius from the Earth's center to a point has components

(Ux, Uy, Uz) = (sin θ cosφ, sin θ sinφ, cos θ)
For any given point, all three components can be derived from the latitude and longitude.

Let (Vx, Vy, Vz) and (Wx, Wy, Wz) be unit vectors to the two points whose distance you seek. Then the angle A between them has a cosine equal to the scalar product (where * denotes multiplication):

The distance D between the points is simply RA with A in radians. If a quarter of the circumference of Earth is 10,000 kilometers (original definition of the meter) and A is in degrees, then
D = 10000 (A/90)

If D is much smaller than R (as in your example) you probably get reasonable precision by assuming the Earth is locally flat and using the theorem of Pythagoras in rectangular coordinates. Each degree of latitude then has length 10000/90 kilometers and each degree of longitude length (10000/90) cos L, with L the average longitude of the points.

440. Getting sucked in by Gravity

Also, basically the same question may be asked about the black hole in the center of the Milky Way. Blacks holes take in anything if I remember right, not even light can't escape. So it should be slowly sucking the Milky Way into it, and in time earth would be sucked in, though that would be a very long way away. Is that possibly right?

Reply

None of these will happen, because gravity conserves energy. Let me give an example. The Sun is also surrounded by a huge cloud of slow small icy objects, left over from the time when the solar system formed. Like planets, they move in ellipses (Kepler's first law, a result of the laws of motion).

Some of them do not have enough sideways motion and very slowly fall towards the Sun, in an ellipse that is very narrow and stretched. As they fall, they gain speed, and as they get near the Sun, sunlight evaporates their outer layers, revealing them at comets. However, unless they are aimed exactly at the Sun (very few are) they miss it, swing around and fly away again, losing the speed and kinetic energy they have gained.

The Earth also moves in a nearly stable ellipse--the size of which depends on the energy, which is practically conserved. It is expected to keep its distance from the Sun (if not, the year would get shorter, something sure to be noted). The situation is similar for an object orbiting a black hole, even the one at the center of our galaxy, In the galaxy, energy would be conserved, too (from all we know), even though the motion may not obey Kepler's laws, because of invisible dark matter, which we still do not understand. About that , see
http://www.phy6.org/stargaze/Sun4Adop3.htm

441. The Work of Nikola Tesla

I have been enjoying your website but noticed that you haven't mentioned the work of Nikola Tesla at all. Did he not contribute anything to our understanding of the nature of electricity?

Reply

Tesla was essentially an engineer who played an important role in introducing alternating currents to general use. يرى
http://www.phy6.org/Education/FAQs8.html#q123

He contributed nothing important to the understanding the nature of electricity itself, the way Volta, Ampere, Faraday, Maxwell, Hertz and Thompson did (to mention a few).

Later in life, he developed all sorts of ideas for extracting electric power from the atmosphere, and that gave him a reputation of sorts in the area of fringe science. يرى
http://www.phy6.org/stargaze/StarFAQ4.htm#q72

442. Firing a cannon straight up

Recently several teacher colleagues and I were on a camping trip, and while sitting around the fire found ourselves in a strange debate. The question was posed: If you fired a cannon straight up, would it be possible for the cannonball to return and land back into the barrel? Our debate focused on the effects of wind resistance, etc., as you might suspect, but if such an impediment was removed, would it be possible? Or would the rotation of the earth cause a change in its trajectory on the way back down? Any help would go a long way in preventing such an extreme discussion from recurring. Thanks very much,

Reply

Few ideas are so crazy that no scientist would look into them, and your experiment was done in 1634 , by Marin Mersenne and his friend Petit.

The result was unexpected: the cannonball was never found! Mersenne wrote about it to Descartes, his friend and correspondent, and Descartes suggested the cannonball escaped the Earth's gravity.

I attach an article telling the story (also showing a picture) which appeared in 1954 on p. 76, vol. 22, of the American Journal of Physics . It also cites some older references.

May the Force be with you!

443. Does one see half the sky--or more, or less?

Hello, I am currently going into grade 12 and an interesting question came up between me and some friends at a campfire while staring at the stars. This question could definitely be phrased better for your understanding but this is what it is. If you were on the ocean surface "perfectly flat, largest horizon distance" how much of space is visible from horizon to horizon? Some of us suggested far less than 50%, exactly 50%, and or greater than 50% .

We then created theories and diagrams supporting each percentage. Anyways by the end of the night we concluded that we are technically on the surface or top of a ball looking to either side is an angle SLIGHTLY greater than 180 degrees and as this angle extends out to areas as far as other galaxies we are seeing a larger and larger amount "as the cone's rounded edge circumference increases" If you could please revise this statement or say if it is incorrect. A diagram would be much appreciated!

Reply

If you lie on the ground and neglect the atmosphere, you see half the sky, 50%. If you stand up you see a bit more, if you climb a building or mountain or look out from an airplane, the higher you go the more you see. You can calculate the extra angle by deriving the distance D to the horizon
http://www.phy6.org/stargaze/Shorizon.htm

Then the tangent of that angle is D/R, with R the Earth radius. The angle does not change with distance of the viewed object.

But in addition there exists another factor, the refraction of light in the atmosphere , which also extends your view. يرى
http://www.phy6.org/stargaze/StarFAQ6.htm#q99
و
http://www.phy6.org/stargaze/StarFAQ11.htm#q185

Because of refraction, the setting Sun looks a bit flattened. The bottom of the Sun may already be below the horizon (in the "extra" visible part of the sky) but you still see it because of refraction, while the top of the Sun, more distant from the horizon, is refracted by a smaller angle. See table in the first of the letters above.

444. Why are nights dark?

Reply

Darkness is the absence of light--it is not a color, but the lack of any light. Almost all our light comes from the Sun, including sunlight reflected by the Moon and planets. Only the light of stars does not come from the Sun--they are very far-away suns, but I guess you do not count their light as a factor. So with the Sun and Moon facing the other side of Earth, the sky has no source of bright light.

People once wondered, "if the universe is infinite, there should be a star in any direction we look" ( "Olbers' Paradox" ). True, but the universe is not infinite, and in any case it began at a "big bang" about 13.7 billion years ago. So we cannot expect to get any light from distances more that 13.7 billion light years

445. Origin of the Solar System

While I'm at it: Does our sun rotate in any particular direction around the center of the Milky Way galaxy? Say, as viewed from Polaris?
And:
If we were looking down on the Milky Way as a great disk, what angle would the Sun's pole and planetary disk subtend? Is that the right word?

Reply

No, the main reason astronomers discount solar origin of the planetary system is the conservation of angular momentum. All but a few percent of the angular momentum of the solar system reside in the planets: it would be hard to see how this would happen if the planets came from the Sun.

446. Flying to other planets

Reply

If your spaceship plans is to imitate the flight to Mars described on "Stargazers," the data for Hohmann ellipse transfer orbits for all major planets are tabulated on p. F-149 to F-153 of my 1982 CRC Handbook of Chemistry and Physics. That handbook is relatively inexpensive (especially if you buy an earlier year's edition!) and should be in most science libraries, though I am not sure that tabulation is still being printed.

However, a mission from Earth to a planet more distant than Mars will almost certainly NOT use a Hohmann ellipse. To do so requires an increase in velocity, and it is usually much more economical to obtain that velocity by a gravity-assist encounter with the Moon and/or another planet, as described in

http://www.phy6.org/stargaze/Stostars.htm
Unfortunately, deriving such orbit requires very precise calculations, and often a "mid-course correction" during the flight (or more than one), because at launch it is very hard to achieve the precise velocity needed.

447. The heat of the Sun's Corona

I recently found out that the Sun's corona can be hotter than the surface of the Sun. Is this correct - it doesn't seem to make any sense. If so, why? My only guess could be that particles in space are farther between, and therefore heat up more easily, so the actual temperature of the corona wouldn't really "feel" hotter. I'm probably wrong, though.

By the way, I have learned a lot from your website and it has helped me greatly in answering high school students' questions. I might have some more questions in the near future, if that's ok!

Reply

It is not related to the separation of particles in space--when you see spectral lines from iron atoms that are missing 13 electrons or so, you cannot but conclude that those atoms are hit by something very powerful (or hot). The X-rays from the corona confirm the heat, and the existence of the solar wind depends on it.

You may send me questions now and then, but please only as last resort!

448. Crossing our galaxy's equator

Reply

You ask a difficult question. Presumably, the solar system is orbiting the center of the galaxy, and there should be no change in its path just by passing the plane of symmetry, which I read somewhere is 15 light years away (I quote that reference without endorsing it). However, we do not know the attracting mass, which presumably includes not only the black hole at the center (section S-7A of "Stargazers") but also the much bigger mass of all stars closer to the center than us.

However, we can estimate the velocity of the solar system's rotation around the center (look up " solar apex ") by the average Doppler shift of distant stars. From that, assuming Newton's laws hold and that the attraction is contributed by the stars we see (plus the centeral black hole) the average force of gravity can be calculated, As confirmation, Kepler's third law should be valid for objects rotating around the center of our galaxy, or any other.

The trouble is, Kepler's third law is NOT obeyed for objects rotating around the center of our galaxy (or any other). The common interpretation is that galaxies have greater mass than is visible, that they contain "dark matter" as well. (A minority opinion proposes that the cause is departure from Newton's inverse-squares law at great distances). يرى

http://www.phy6.org/stargaze/Sun4Adop3.htm
This discrepancy is currently a hot subject in astronomy. Stay tuned.

449. Newton's 3rd Law--In Statics and Dynamics

The topic is Newton's 3rd law . I demonstrated the law with various obvious examples (boat, skates, rocket etc.), but when I talked about static systems (e.g. - I press with my finger on the table), I was asked where the opposite force comes from . If a truck stands on the road that means that the road is "pushing" the truck back upwards. Where is this force coming from? If the road has so much force to start with, can't we "harvest" it? Does that mean that static objects has a huge amount of force within them? Thank you very much for you help.

Reply

When forces are encountered in nature, it is usually in one of two situations. Either the force encounters an equal and opposite force, and no motion occurs (brick on a table). This is not really Newton's 3rd law: Newton's laws involve DYNAMICS, whereas this is a case of STATICS.

The force may be quite large (chimney standing on its foundation), but it produces no motion, and therefore does not perform mechanical work. It therefore doesn't require energy, and can't provide any.

Or else , the force can produce motion (brick held at arm's length and let go). To be sure, two bodies are involved here too (the brick and the Earth which pulls it down). The difference is that motion is possible, energy is released (or converted), and the brick is accelerated.

By the 3rd law, the Earth moves too, accelerating towards the brick, so that the common center of mass (brick plus Earth) remains the same. Of course, considering the size of Earth, that motion is too small to observe.

I hope that answers your students. I hope they enjoy the Q&A.

Request for clarification

Reply

    "When two compact objects ("point masses" in phystalk) act on each other, they accelerate in opposite directions, and the ratio of their accelerations is always the same. "

This only makes sense in dynamics. The way the 3rd law is usually formulated, though ("every action has an equal and opposite reaction"), is ambiguous and may be viewed as covering statics as well.

450. Barycenter of Earth-Moon system

Reply

I do not know who first estimated the mass ratio based on observations, but suspect this was before Charles-Eugene Delaunay (1816-1872), a French astronomer who undertook to calculate the motion of the Moon. He worked well before computers, so he had to manipulate lengthy algebraic equations, and his calculation fills 2 large books (1860, 1867). A modern repetition by computers took only a few minutes and reputedly found no more than 3 minor errors.

451. What if Earth rotated in only 10 hours?

Reply

The effect is easiest to calculate at the equator, where it is also largest. The centrifugal force there reduces gravity by less than 1%. If Earth like Jupiter rotated in 10 hours and its shape did not change, the reduction might be 5%, but you would probably not notice it in casual observation. يرى
http://www.phy6.org/stargaze/Srotfram1.htm
But that is not all. The Earth would also get deformed into a more flattened spheroid , again, like Jupiter. This might reduce gravity at the equator even more.

Considering the mass of the Earth, the forces generated by rapid rotation are enormous. George Gamov in "Biography of the Earth" promotes the Gerstenkorn theory that the Earth originally rotated much faster, and broke up to create the Moon--I vaguely recall a rotation period like 4 hours (there certainly exists a limit of this order and any faster rotation would break up the Earth). The tides raised by the Moon then would gradually slow down our rotation, as they still do (very slowly). Today most astronomers believe that Earth and Moon evolved separately at the time when the smaller bodies of the solar nebula joined up to form planets.


Does the Earth orbiting around the Earth-Moon barycenter cause a measurable centrifugal force? - الفلك

I'm a journalist, working for a tabloid here in South Africa. I answer a Q&A page, based on general knowledge for this market. One of the questions I received seems so simple, yet nobody seems to be able to answer it. The question was, "How does the moon stay suspended in the air? Why does it not fall out of the sky if it is not hanging from anything?" Now I know that its because of gravity, but I don't know enough of the details of it to answer the question. Can you help?

Your question has two answers: an elementary one and a rather subtle one. The elementary answer stems from Newton's laws of gravity. A complete answer, however, was only worked out by Einstein at the start of the last century.

A the simple answer to "why does the Moon stay suspended in the air?" is this: There is a gravitational force between the Moon and the Earth, that tries to pull the Moon toward the latter. This constant tug on the Moon as it moves around the Earth is called a "centripetal" force. This force is balanced by the "centrifugal" force, that pulls on the Earth and keeps the moon in motion. For a technical description of the (subtle) difference between centripetal and centrifugal forces check out this page. It is the balance between the centripetal and centrifugal forces that keep the Moon in orbit around the Earth.

One can be more persistent than that, however, and this is where the subtlety comes about. Why do the centripetal and centrifugal forces exactly balance each other? Because otherwise the Moon would come crashing into Earth. But why does the Moon not come crashing into Earth? Because the centrifugal force exactly balances the centripetal force. The reasoning here is circular: the simple explanation above provides a way of understanding how the Moon stays in orbit around the Earth, but not exactly why. ال why was only supplied by Einstein in the early 1900s.

A more thorough answer to "Why does the Moon stay suspended in the air?" is the following. We think that Einstein's Theory of General Relativity explains the properties of space and time in the Universe. Within that theory, objects with mass curve spacetime in their vicinity, and this curvature influences the motions of other objects. The greater the mass and density of the object, the larger the curvature of spacetime that results. So, the Moon orbits the Earth because the Earth curves spacetime in the vicinity of the Moon. Though the Moon itself curves space as well (since it has mass), the curvature in the vicinity of the Moon is dominated by the Earth, which "tells" the Moon to orbit the Earth, given the Moon's current position and motion in the sky. It is this interplay between mass and curvature that causes the gravitational and the centripetal forces in the first place, and thus why the simple explanation holds.

The difference between the two answers is very subtle, but boils down to this:

First case: - Why does the Moon orbit the Earth? It just does. And you can understand how it does by analyzing the forces on the Moon caused by its orbit and finding the forces pushing in and out are equal.

Second case: - Why does the Moon orbit the Earth? Because the Earth distorts spacetime in the vicinity of the Moon, and causes it to orbit the Earth the way it does and the balance of forces to come out the way it does.

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 18 يوليو 2015.

عن المؤلف

Kristine Spekkens

Kristine studies the dynamics of galaxies and what they can teach us about dark matter in the universe. She got her Ph.D from Cornell in August 2005, was a Jansky post-doctoral fellow at Rutgers University from 2005-2008, and is now a faculty member at the Royal Military College of Canada and at Queen's University.


شاهد الفيديو: تجربة عدم دوران الارض في معرض الكتاب في مدينة الشيخ زايد 2016 كابتن طيار نادر جنيد (أغسطس 2022).