الفلك

هل تصطدم جميع الأجسام التي تدور في المدار في النهاية؟

هل تصطدم جميع الأجسام التي تدور في المدار في النهاية؟



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.

إذا كان هناك جرمان سماويان في المدار ، فهل سيتصادمان دائمًا في النهاية إذا لم تتصرف بهما قوى خارجية؟


نعم.

جسمان في مدار حول بعضهما البعض سوف يصطدمان حتما. والسبب في ذلك هو أن النظام سيعطي طاقة على شكل موجات ثقالية. يُشار إلى هذا التأثير بشكل شائع في أنظمة النجوم الثنائية النيوترونية ، حيث يتم عزل النجمين وقريبهما من بعضهما البعض. أحد أشهر هذه الأنظمة هو نظام Hulse-Taylor الثنائي.

يمكن حساب الوقت الذي يستغرقه تصادم الكائنات: $$ t = frac {5} {256} frac {c ^ 5} {G ^ 3} frac {r ^ 4} {(m_1m_2) ( m_1 + m_2)} $$ حيث $ r $ نصف القطر الأولي ، و $ m_1 $ و $ m_2 $ هي كتل الأجسام ، و $ c $ و $ G $ هما الثوابت المألوفة ، سرعة الضوء في الفراغ وثابت الجاذبية الكوني لنيوتن.

ومع ذلك، تسارع المد والجزر يمكن أن يعوض بعض الآثار.


هل تنهار المجرات إذا أعطيت الوقت الكافي؟

ألا يجب & # x27t أن يحدث ذلك في النهاية؟ ألن ينجذب كل شيء في النهاية نحو المركز ويصبح شيئًا واحدًا؟ لا أستطيع أن أتذكر قراءة أو مشاهدة أي شيء حول هذا الموضوع.

نعم ، من الناحية النظرية ، لكن لا أحد يعرف على وجه اليقين (لن & # x27t هنا بخلاف ذلك).

أولا ، علينا أن نتحدث عنه إشعاع الجاذبية، أو موجات الجاذبية. نظرًا لأن الجاذبية تغير شكل المكان والزمان ، فإن موجات الجاذبية تنبعث من تموج نشط للزمكان ، مما يتسبب في تشوهات تنتشر في تموجات ، مثل سقوط صخرة في بركة. وبشكل أكثر تحديدًا ، فإن الأجسام التي تتسارع بالنسبة إلى مصدر آخر بتوزيع كتلة متغير بمرور الوقت (خاصة عندما يدور جسم حول آخر) تنبعث منها موجات ثقالية. هذا ما تنبأت به نظرية أينشتاين للنسبية العامة ، لكن اكتشافها يظل بمثابة الكأس المقدسة للفيزياء.

يُستدل على أن جميع المجرات تحتوي على ثقب أسود هائل في مراكزها. النجوم والكواكب على حد سواء تدور حول هذا المركز ، وأثناء قيامهم بذلك ، يطلقون إشعاع الجاذبية. يؤدي هذا إلى حرمان الأجسام المدارية من الطاقة ، مما يؤدي في النهاية إلى تقليص نصف قطرها وجذبها نحو المركز.

التقديرات القذرة (باستثناء كتلة الشمس ، جميع التقديرات الأخرى ليست سوى تقديرات تقريبية بناءً على البيانات الحالية):

شمس: 1 كتلة شمسية

القوس أ: 4 ملايين كتلة شمسية

نصف القطر المداري: 28000 سنة ضوئية

باستخدام معادلة الاضمحلال المداري من إشعاع الجاذبية ، نجد أن شمسنا تتحرك باتجاه مركز درب التبانة بسرعة تقارب 1 × 10 -29 متر في الثانية. لوضعها في منظورها الصحيح ، هذا هو حول نصف قطر البروتون. لا يزال لدينا مسافة طويلة لنقطعها.

وبالطبع ، علينا أن نأخذ في الاعتبار اعتبارات أخرى مثل توسع الفضاء نفسه. ربما لا يكون الانهيار المجري أمرًا يجب أن نقلق بشأنه.

ومع ذلك ، هناك الكثير من الكتلة إلى جانب الثقب الأسود الهائل. وأنت & # x27 تتجاهل التفاعلات ثلاثية الأجسام التي يمكنها تبريد نظام مثل MW ديناميكيًا عن طريق إخراج نجوم عالية السرعة.

النطاق الزمني للاسترخاء الديناميكي لمجرة درب التبانة أطول بكثير من 10 12 عامًا ، لذلك لن يحدث في أي وقت قريب.

ألن ينجذب كل شيء في النهاية نحو المركز ويصبح شيئًا واحدًا؟

نعم ، معطى فقط النوع المناسب من & quot كل شيء & quot. على سبيل المثال ، إذا كان نظامك الفيزيائي عبارة عن كرة واحدة خالية تمامًا من غاز الهيليوم تجلس في مساحة فارغة ، فسوف تنهار تحت تأثير جاذبيتها الذاتية نحو مركز الكرة. 2

ومع ذلك ، يمكنك & # x27t أن تقول الشيء نفسه عن مجرة ​​حلزونية. لماذا ا؟ الفرق هو ذلك المجرة تدور. بعبارة أخرى ، النجوم (وكل شيء آخر) في المجرة موجودة فى مدار. 3 هذا يعني أن كل نجم له المقدار الخاص به من الطاقة المدارية و الزخم الزاوي.

نجم في مجرة ​​حلزونية يريد بشدة أن يسقط في المركز. من أجل الوصول إلى هناك ، يتعين عليها المضي قدمًا عبر سلسلة من المدارات الأصغر والأصغر ، متجهة ببطء نحو المركز. المشكلة أنه في كل مرة يقفز فيها النجم 4 إلى مدار أصغر ، يجب أن تفقد بعض الطاقة وبعض الزخم الزاوي. كيف يفقد النجم الطاقة والزخم الزاوي؟

هذا له بعض التشابه الوظيفي مع مشكلة أقراص تراكم الثقب الأسود. في هذه الحالة ، تستطيع جسيمات المادة التي تحاول السقوط في الثقب الأسود أن تفقد كليهما عن طريق نوع من عملية & quotfriction & quot ، حيث تمررها إلى الجسيمات المحيطة ، مما يسمح للجسيم المحظوظ بالابتعاد قليلاً. يؤدي نقل الطاقة هذا إلى جعل القرص تصبح شديدة السخونة وتتوهج بشدة ، وهي عملية نلاحظها كنواة مجرة ​​نشطة.

إذن ، هل تستطيع النجوم في مجرة ​​حلزونية أن تفعل الشيء نفسه؟ بالنظر إلى أن متوسط ​​المسافة بين النجوم في مجرة ​​درب التبانة يزيد عن أربع سنوات ضوئية ، وقوة الجاذبية بين النجوم المتباعدة صغيرة جدًا (نسبيًا) ، فإن الإجابة هي إلى حد كبير لا. لذلك، المجرات الحلزونية مستقرة ضد الانهيار الثقالي.

[1] & quot؛ بلا حراك & quot المعنى حركة السائبة، كما في & quotis ، الكرة تدور مثل القمة؟ & quot أو & quotis هناك الحمل الحراري الداخلي؟ & quot

[2] ماذا يحدث عند الغاز يصل مركز الكرة ، أي ما إذا كان يشكل & quot؛ كائن & quot أم لا ، أكثر تعقيدًا.

[3] لتصحيح مفهوم خاطئ شائع يتكرر هنا وفي أماكن أخرى كثيرة: النجوم في مجرة ​​حلزونية لا تدور حول الثقب الأسود المركزي. حسنًا ، في الواقع يفعلون ذلك ، لكن ليسوا كذلك فقط الحفرة السوداء. الحقيقة هي ، نجم في مجرة ​​حلزونية ، يدور على مسافة من مركز المجرة & # x27s د (نجمة) = روبية، يدور حول كتلة مجتمعة من كل شيء آخر ، م (كل شيء آخر)، في غضون د (كل شيء آخر) & lt Rs. في الأساس ، المجرة يدور حول نفسه. هذا مثال على نظرية نيوتن & # x27s & quotshell & quot أو قانون Gauss & # x27s للجاذبية.

[4] لإرضاء ذوي التفكير التفاضلي ، يمكننا أن نطلب أن يكون حجم & quotjump & quot متناهي الصغر ونسميه الدكتور.


هل يؤثر تمدد الكون على الأجسام التي تدور في مدارات؟

لا، جاذبية لا تتأثر الأنظمة المرتبطة مثل المجرات أو المجموعات المحلية.

سحابة ماجلان هي مجرات صغيرة تدور حول مجرة ​​درب التبانة وتكون جاذبية. ملزمة به

شكرا لكم جميعا على ردودكم. أعتقد أنني لا أفهم مفهوم "الالتزام" في تفاعل الجاذبية. لا أرى كيف أن الأجسام التي تدور حول الجاذبية بأي شكل من الأشكال مقيد - إنهم ببساطة يسقطون تجاه بعضهم البعض. في كون افتراضي غير متوسع ، حتى الأجسام البعيدة ستسقط باتجاه بعضها البعض وتلتقي في النهاية. في الكون الآخذ في الاتساع ، تلك الأجسام البعيدة ، على الرغم من انجذابها جاذبيًا لبعضها البعض ، إلا أنها ستنحسر عن بعضها البعض لأن تأثير تمدد الفضاء أكبر من تأثير الجاذبية.

هل هذا النقاش حول التمزق الكبير في ويكيبيديا خاطئ تمامًا: "في علم الكونيات الفيزيائي ، ريب كبير هو نموذج كوني افتراضي يتعلق بالمصير النهائي للكون ، حيث يتم تمزيق مادة الكون ، من النجوم والمجرات إلى الذرات والجسيمات دون الذرية ، وحتى الزمكان نفسه ، بشكل تدريجي بسبب توسع الكون في وقت معين فى المستقبل."

& quotBound & quot تعني ببساطة & quot؛ لا يمكن الهروب دون إضافة طاقة إليها & quot. إذا كنت في مدار حول الأرض ، فلا يمكنك الهروب ما لم تتم إضافة الطاقة إليك - على سبيل المثال عن طريق إطلاق صاروخ. هذا يعني أنك مرتبط بقوة الجاذبية بالأرض.

هذا المعنى من & quotbound & quot هو المناسب لهذه المناقشة.

& quot التوسع في الفضاء & quot هو ظاهرة في كثير من (جميع؟) النماذج الكونية. لكن بالنظر بالتفصيل إلى البيانات التي نراها بالفعل ، لا يمكن للنسبية العامة أن تمثل تمدد كوننا إذا كان يتكون فقط من المادة والمادة المظلمة والإشعاع. تحتاج إلى إضافة القليل من الشيء الإضافي. اعتمادًا على كيفية تحديد ديناميكيات هذا الجزء الإضافي ، يُطلق عليه إما الطاقة المظلمة ، أو الثابت الكوني ، أو الجوهر. فقط الأخير من شأنه أن يؤدي إلى تمزق كبير ، والذي من شأنه بالفعل تمزيق الأنظمة المقيدة.

أود أن أقول أنه ليس التوسع في الفضاء هو الذي يؤدي إلى التمزق الكبير في هذا النموذج. إنه وجود الجوهر ، لأن هذا ما يؤدي إلى النمو الجامح لعامل الحجم.

في هذه الحالة بالذات ، نعم ، سيكونون كذلك. لكن الطاقة المطلوبة لهروب أحدهم ستكون صغيرة للغاية.

نعم. & quot التوسع & quot في حد ذاته يعني فقط أن الأشياء تتحرك بعيدًا عن بعضها بسبب القصور الذاتي. هذا لا يعني أن هناك قوة تدفعهم بعيدًا.

يحدث أن يكون هذا هو الحال في كوننا الفعلي ، وفقًا لأفضل نموذج حالي لدينا هو قوة تدفع الأشياء بعيدًا وهذا ما تفعله الطاقة المظلمة. تزداد هذه القوة خطيًا مع المسافة ، لذا في حين أنها أصغر بكثير من أن تكون مهمة للكواكب والنجوم والأنظمة الشمسية والمجرات وحتى عناقيد المجرات ، فإنها في الواقع تتسبب في جعل جسمين بحجم الأرض يفصل بينهما 10 مليارات سنة ضوئية ليكونا غير جاذبيين. ملزمة ، لأن قوة الطاقة المظلمة ستوفر لهم طاقة كافية للسماح لهم بالهروب.

لكن الطاقة المظلمة لا تعني & quot التوسع & quot في حد ذاتها ، فهي تعني فقط & quot ؛ التوسع المتسارع & quot. إنه لا يتسبب في تمدد الكون بسبب القصور الذاتي الناتج عن الانفجار العظيم. تتسبب الطاقة المظلمة فقط في تسارع التوسع.

هناك بعض التفاصيل الدقيقة المختبئة هنا. يمكنك فعل ذلك فقط عن طريق تغيير الإحداثيات على الزمكان المسطح (القريب بما يكفي) الذي يسكنه هذان الكوكبان من إحداثيات أينشتاين إلى ميلن. وتغيير الإحداثيات لا يغير شيئًا سوى وصفك للموقف. لكن نموذج ميلن ، في حين أنه يمكن أن يتطابق مع معدل التوسع الحالي لكوننا ، لا يمكن أن يتطابق مع تاريخ التوسع الذي نراه في كوننا. لذلك ، أنت في الواقع بحاجة إلى كون ممتلئًا بشكل موحد إلى حد ما بالمادة ، وما إذا كان يمكن ربط كائنين على مسافة ما بالجاذبية في مثل هذا الكون ، فهذا يعتمد على مقياس تقلبات الكثافة (عدل: ووجود أو غياب الطاقة المظلمة) اكتب الظواهر ، كما يلاحظ PeterDonis). أعتقد أن عشرة مليارات سنة ضوئية هي مقياس طويل جدًا لكوننا. لا أعرف ما إذا كان كوكبان في كون موحد على هذا النطاق معقولًا أم لا. إنه نموذج مختلف تمامًا.

لذلك ، باختصار ، أعتقد أنه إذا كنت سعيدًا بتغيير التنسيق ، فستكون الإجابة تافهة & quot ؛ لا يزالون مرتبطين & quot. ولكن إذا كنت تريد كونًا أكثر شبهاً بكوننا ، فهذا يعتمد على الطريقة التي تجعل بها مظهر الكون الجديد.

ملخص:: هل تمدد الكون يؤثر على المدارات؟ هل كانت مدارات سحابة ماجلان ، على سبيل المثال ، مختلفة إذا لم يكن الكون يتوسع؟

هل تمدد الكون يؤثر على المدارات؟ هل كانت مدارات سحابة ماجلان ، على سبيل المثال ، مختلفة إذا لم يكن الكون يتوسع؟ إذا تأثرت المدارات ، في أي مقياس نكتشف التأثيرات أولاً؟

يجب أن أختلف بشكل قاطع مع كل الردود الأخرى المنشورة في هذا الموضوع! كونك مرتبطًا بالجاذبية لا يجعل النظام محصنًا ضد تمدد الكون ، لذا فإن إجابة سؤالك ستكون & quotyes & quot. طالما كانت المسافات المعنية جزءًا مهمًا من الميغا فرسك - وهي مجرة ​​أندروميدا وغيوم ماجلان.

لمعرفة مدى أهمية هذا التأثير ، فإن المسافة إلى أندروميدا هي مليونان ونصف مليون سنة ضوئية. تبلغ القيمة الحالية لمعدل التوسع 70 كم / ثانية لكل ميجا فرسخ ، لذا فإن التوسع يساهم بـ 55 كم / ثانية في ركود أندروميدا من مجرة ​​درب التبانة. لكن من المفترض أن تصطدم هاتان المجرتان خلال خمسة مليارات سنة ، وتقترب كل منهما من الأخرى بسرعة 110 كيلومترات في الثانية. ما يعنيه هذا هو أنه إذا لم يتمدد الكون ، فإن المجرتين ستقتربان من بعضهما البعض بسرعة 165 كم / ثانية وستصطدمان في غضون ثلاثة مليارات سنة بدلاً من ذلك. ليس لدي أي فكرة عما إذا كان قد تم أخذ هذا التوسيع في الاعتبار أم لا في حساب النطاق الزمني للتصادم.

ولكن ماذا يعني هذا بالنسبة لغيوم ماجلان؟ إنها على مسافات 46 و 63 كيلو فرسخ ، على التوالي ، مما يعني أنها تنحسر عن مجرة ​​درب التبانة بسرعات 3.2 و 4.4 كم / ثانية. هذا يترجم إلى أنهم تراجعوا 30 و 45 فرسخًا فلكيًا على مدى عشرة مليارات سنة ، لوضع ذلك في المنظور الصحيح.

لم تقدم أي دعم مناسب لمطالباتك. في الواقع ، أنت تفترض ببساطة استنتاجك: بافتراض أنه يمكنك حساب & quotrecession speed & quot؛ بسبب تمدد الكون لأي مسافة ثم تطبيقها ببساطة على المجرات القريبة. أنت بالتأكيد لا تستخدم الرياضيات الفعلية التي يستخدمها الفيزيائيون عندما يقولون إن الأنظمة المرتبطة بالجاذبية لا تتأثر بتوسع الكون.

إن توسع الكون ليس قوة ولا يغير السرعات النسبية داخل أنظمة مرتبطة بالجاذبية.

هذا لا يعني شيء من هذا القبيل. لا تتأثر السرعة النسبية لمجرة المرأة المسلسلة ودرب التبانة بتوسع الكون.

إنه ليس كذلك ، لأنه لا ينبغي أن يكون كذلك. أنظر فوق.

أنت الآن الشخص الذي يقدم مطالبة لا أساس لها.

إنها ليست مسألة & quot؛ ما مقياس الطول & quot. إنها مسألة ما إذا كان جسم معين جزءًا من نظام مرتبط بالجاذبية أم لا.

في أي كتاب مدرسي عن علم الكونيات. هذا هو نوع المعرفة الأساسية التي يجب أن تكون لديك بالفعل إذا كنت ستنشر في & quotI & quot موضوع مستوى في علم الكونيات.

لا ، أنا الشخص الذي يدعي أنه ، على عكس ما لديك ، في الواقع يأخذ في الحسبان أفضل معرفتنا الحالية بمجال الموضوع هذا ، والذي يتضمن النماذج النظرية التي تم تأكيدها جيدًا من خلال التجربة. من المستحيل بالنسبة لنا الحصول على نسخة ثانية من الكون الذي لا يتمدد ومقارنة السرعات النسبية في هذا الكون بهذا الكون ، لذلك أي لا يمكن أن يستند الادعاء حول ما إذا كان هذا التمدد يؤثر على الحركة النسبية للكائنات على الملاحظة فقط. يجب أن تأخذ في الاعتبار النظرية. المنجم يفعل. إن تطبيقك ليس مجرد استخدام خاطئ لعملية حسابية بسيطة في حالة لا ينطبق فيها هذا الحساب البسيط.

إنك ترتكب الخطأ الشائع المتمثل في مشاهدة وتمدد الكون كقوة ، شيء يمكن أن يتسبب في تحرك أشياء أخرى. ليست كذلك. إنه مجرد تأثير للتاريخ السابق للكون: الأجسام غير المرتبطة جاذبيًا ببعضها البعض تتحرك بعيدًا بسبب القصور الذاتي - كانت تتحرك بعيدًا في الماضي. لا توجد قوة متورطة تدفع الأشياء نكون مرتبطة جاذبيًا ببعضها البعض. كما أنه لا توجد بعض السرعة السحرية والتوسعية التي تساهم في الحركات النسبية للأجسام المرتبطة بالجاذبية. هذا ما يقوله أفضل فهم حالي لدينا ، بناءً على أفضل نموذج نظري حالي لدينا ، والذي تم تأكيده جيدًا من خلال التجربة ، على النحو الوارد أعلاه.

& quot ؛ ادعائك & quot المدعم بأدلة ترقى أساسًا إلى: لا يمكننا في الواقع أن نقيس بشكل مباشر أنه لا توجد مساهمة صفرية لـ & quot ؛ سرعة التوسع & quot في الحركات النسبية لمجرة أندروميدا ودرب التبانة ، أو سحابة ماجلان ودرب التبانة (منذ ذلك الحين ، على النحو الوارد أعلاه ، لا يمكننا الحصول على نسخة ثانية من الكون لا تتمدد للمقارنة به ، والإطار الزمني لتأثيره على المسافة إلى تلك الأشياء بطريقة قابلة للقياس طويل جدًا) ، لذلك ليس لدينا طريقة لدحض الادعاء أن هناك هو مثل هذه المساهمة. بعبارة أخرى ، أنت تقول & quots نظرًا لأنه لا يمكننا في الواقع دحض ادعائي بشكل مباشر ، فسوف ألتزم به ، على الرغم من أنه يتعارض مع أفضل نموذج حالي لدينا للكون ، والذي تم تأكيده جيدًا من خلال التجربة & quot. هذا ليس منصبًا صالحًا لشغله.


تفكيري هو أنه مع الوقت اللانهائي ، سيتم تجميع كل الكتلة معًا في النهاية.

هناك عاملان متنافسان هنا ، الجاذبية والتوسع العالمي. بشكل عام ، يكون الجزء الأخير من الاثنين "أكثر قوة" - مما يمكننا رؤيته ، فإن المادة في الكون قليلة جدًا وممتدة جدًا بحيث لا يكون لها جاذبية جماعية كافية للتغلب على التمدد الحالي. لذا على المستوى العالمي ، لا ، لن نكون ثقبًا أسودًا كبيرًا واحدًا.

لكن هذا على المستوى الكلي. على المقاييس الأصغر ، هناك اختلافات كبيرة في انتشار المادة ، وهناك مناطق في الكون حيث يوجد ما يكفي من المادة والجاذبية للتغلب على التوسع. لذلك في المستقبل البعيد ، سيكون الكون هذه النقط الصغيرة من المادة تسربت مقادير المسافة بينهما.

الآن أحد الأمثلة على نظام يتغلب على التمدد هو درب التبانة. لذا تخيل مجرة ​​درب التبانة بعيدًا في المستقبل ، هل سيتم امتصاص كل شيء في الثقب الأسود في المركز؟

لا. المدارات لا تزال موجودة. كانت الأرض تطفو حول الشمس منذ 4.5 مليار سنة حتى الآن ، ونحن لسنا في خطر السقوط في أي وقت قريب. لم يكن هذا هو الحال قبل 4.5 + 0.5 مليار سنة عندما كان النظام الشمسي النظيف اللطيف ممتلئًا بالخردة. في ذلك الوقت ، كانت الأشياء تصطدم ببعضها البعض طوال الوقت ، وتؤدي تلك الاصطدامات إلى جميع أنواع المسارات العشوائية ، والتي انتهى بعضها في الشمس. ولكن بعد فترة من الوقت ، اصطدم أي شيء لم يكن مستويًا تقريبًا وأصبحنا مع النظام الشمسي الذي لدينا اليوم.

لذا ، إذا دحرجت إلى الأمام لفترة كافية ، فإن ما ينتهي بك هو عالم مليء بالثقوب السوداء وأشياء أخرى مثل نوى النجوم النيوترونية ، كلها تدور حول مركز كتلتها الجماعي. سيتم توزيعها كثيرًا من المجموعات الأخرى ، فارغة أكثر بكثير من الكون اليوم. سيكون علم الفلك مملاً إلى حد ما.


كيف تبقى كواكبنا في مداراتها؟

لذا فإن معرفتي المحدودة للغاية عندما يتعلق الأمر بالعلوم تأتي في الغالب من مقاطع فيديو أو عروض YouTube التي أشاهدها بدافع الاهتمام ، لذا يرجى المعذرة إذا لم أستخدم أي مصطلحات تقنية علمية. بالإضافة إلى أن اللغة الإنجليزية ليست لغتي الأولى ، لذا فإن كل ما أكتبه قد يبدو هراءًا مطلقًا.

لذا فإن الكواكب ، وبالتالي أيضًا دائرة الأرض حول الشمس في مدارات ، والسبب في ذلك هو كيف فهمت ذلك بشكل فضفاض جدًا وربما خاطئًا جدًا:
أن الكون يشبه شكلاً من أشكال المادة يمكن أن يتأثر (ينحني) بكتل كبيرة ، مثل قطعة قماش ممتدة من شأنها أن تنحني للأسفل إذا وضعت جسمًا ثقيلًا في المنتصف مما يجعلها مثل القمع.
لذا فالشمس هي ذلك الجسم الضخم الذي يجلس في منتصف قطعة القماش وهو نظامنا الشمسي ينحني لأسفل مما يجعله مثل بئر أو قمع والكواكب تدور حول جدار ذلك & quotwell & quot.
(وأنا أدرك فقط أثناء الكتابة مدى صعوبة الأمر بسبب معرفتي الضعيفة في محاولة وصف ما أريد قوله.)
لذا ، إذا كانت الشمس هي الجسم الأكثر ضخامة ، وبالتالي فهي المركز الذي يسحب مادة نظامنا الشمسي إلى الأسفل ، فكيف يعمل ذلك أن تبقى كواكبنا في المدار ولا يتم سحبها ببطء أو بسرعة نحو الشمس حتى في النهاية تصطدم بالشمس؟

أنا آسف جدا إذا كان هذا سؤال غبي؟

ليس سؤال غبي. ومع ذلك ، أجد أن & quotmasses تشوه ورقة مطاطية & quot هي طريقة معقدة بلا داع لمناقشة الجاذبية في جميع المواقف العادية ، ويظهر الأمر حقًا إذا كنت تريد التحدث عن النسبية العامة. لذا ، سنتحدث عن الجاذبية النيوتونية أولاً ، ثم نعود إلى الصفيحة المطاطية الأولى.

لفهم المدارات ، أجد أنه من الأسهل التفكير في كرة مربوطة بنهاية سلسلة تتأرجح في دائرة فوق رأسك. هذه صورة متحركة لمدرس فيزياء ربما يقوم بتدريس درس مشابه للدرس الذي أذهب إليه الآن.

إذا قمت بذلك ، ستلاحظ أمرين. كلما قمت بتدوير يدك بشكل أسرع ، كلما زاد إحكام الخيط - سيصبح مستقيمًا أكثر فأكثر. لذا ، إذا كنت تريد خيطًا مشدودًا (خيط لا يتدلى # x27t) ، يمكنك إما اختيار السرعة التي تجعل الكرة تدور أو يمكنك اختيار طول الحبل الذي تركته. AKA- بالنظر إلى طول الحبل ، توجد سرعة واحدة تجعل الحبل مشدودًا. أي أبطأ ، وستبدأ الكرة في الترهل. أو ، بالنظر إلى السرعة ، يمكنك إطالة أو تقصير الحبل حتى تجد المسافة التي تجعله هذه السرعة مشدودًا.

إذا كنت تريد حساب القوة على الخيط الذي يحمل الكائن في المسار الدائري أعلى رأسك ، فأنت تنظر إلى صيغة Centripetal Force. هذا هو اسم القوة التي تجعل الجسم يتبع مسارًا منحنيًا ، كما يقول

حيث F هي القوة ، م هي كتلة الجسم على الخيط ، v هي سرعة الجسم و r هي المسافة البعيدة. لذا ، إذا كنت تعرف القوة والكتلة والسرعة ، يمكنك حساب طول الخيط بالقول:

حسنًا ، ربما يمكنك أن ترى كيف يرتبط هذا بالمدار. الكرة التي تدور حول عصاك تشبه الكوكب ، تمامًا مثل المدار ، فإن القوة التي تسحب الكرة تسحب الكرة & quotin & quot نحوها ، ومع ذلك ، فإن الكرة لا تسقط نحو العصا ، وتبقى في المدار.

لذلك ، يتم استخدام نفس المعادلة في المدارات:

إذن ما هي القوة؟ حسنًا ، يمكننا استخدام الجاذبية النيوتونية ، والتي تقول

G مجرد ثابت. M هي كتلة جسم واحد (الشمس في هذه الحالة) و m هي كتلة الجسم الآخر (في هذه الحالة ، كوكب). ص يبقى كما هو - المسافة بين الأشياء (في الحالة أعلاه ، طول السلسلة).

حسنًا ، بالنسبة إلى الأرض ، على سبيل المثال ، نعرف المسافة التي تبعدها عن الشمس ، حيث تبلغ مساحتها حوالي 1.5E11 مترًا. لذا ، مع العلم بذلك ، دعنا نحل السرعة التي يجب أن تنتقل بها. نحن نعرف قوة الجاذبية ، ونعرف قوة الجاذبية المركزية المطلوبة لشيء ما للتحرك في مدار دائري ، لذلك جعلناها متساوية مع بعضها البعض:

على الفور ، يمكننا حذف m. هذا النوع من الأناقة - فهذا يعني أنه لا يهم مدى كتلة كوكب ما ، سيكون في نفس المدار حول نجم. لذلك ، حتى لو كان حجم الأرض ضعف حجمها ، فسيكون المدار هو نفسه. إذن ، يمكننا إيجاد قيمة v

حسنًا ، دع & # x27s نقوم بتوصيل ذلك ، وشاهد ما نحصل عليه. & # x27s حوالي 30 كم / ثانية. إذا تحققنا ، فإن السرعة المدارية للأرض تبلغ أيضًا حوالي 30 كم / ثانية. مرحبًا ، لقد فعلنا جيدًا!

حسنًا ، هكذا & # x27s كيف يعمل مع الجاذبية النيوتونية. ولكن ماذا عن تشبيهك بالصفائح المطاطية. هل رأيت واحدة من هذه الآبار اللولبية اللولبية ؟. هنا ، تقوم بإسقاط عملة معدنية ، وتدور العملة في دائرة قليلاً ، وتدور اللوالب في الفتحة. لذا ، تخيل أنك وضعت عملة معدنية على الحافة ، ستنزلق فقط إلى الداخل. أو تخيل أنك أعطيتها سرعة عالية حقًا ، لن تكون دائرة ، ستطير للخارج. لكن إذا أعطيته السرعة الصحيحة فقط ، فسوف يجلس هناك ويقوم فقط بعمل دوائر حول الحافة (بالطبع ، في هذا القياس ، هناك احتكاك لذا سيتباطأ ، لكن تخيل أنه لم يكن هناك & # x27t أيًا). يمكن أن يجلس هناك فقط ، يدور في دائرة.

هذا مشابه لمدار كوكب ، حيث & quothole & quot هي الشمس والعملة عبارة عن كوكب. لا تعطها أي سرعة ، وستنزلق إلى الداخل. أعطها سرعة كبيرة ، وستطير في الماضي. لكن أعطها المقدار المناسب من السرعة ، وستبقى هناك ، وتدور في دائرة.


في الفيزياء ، أ يدور في مدار هو المسار المنحني جاذبيًا لجسم ما ، مثل مسار كوكب يدور حول نجم أو قمر صناعي طبيعي حول كوكب. عادة ، يشير المدار إلى مسار متكرر بانتظام ، على الرغم من أنه قد يشير أيضًا إلى مسار غير متكرر. لتقريب قريب ، تتبع الكواكب والأقمار الصناعية مدارات إهليلجية ، حيث يدور مركز الكتلة في نقطة محورية للقطع الناقص ، كما هو موضح في قوانين كبلر لحركة الكواكب.

أ المدار الأرضي المنخفض (LEO) هو مدار متمركز حول الأرض بالقرب من الكوكب ، وغالبًا ما يتم تحديده على أنه فترة مدارية مدتها 128 دقيقة أو أقل وانحراف أقل من 0.25. توجد معظم الأجسام الاصطناعية في الفضاء الخارجي في المدار الأرضي المنخفض ، ولا يزيد ارتفاعها عن حوالي ثلث نصف قطر الأرض.

أ حزام إشعاع فان ألين هي منطقة من الجسيمات المشحونة النشطة ، والتي ينشأ معظمها من الرياح الشمسية ، والتي يتم التقاطها بواسطة الغلاف المغناطيسي لهذا الكوكب وتحيط به. تحتوي الأرض على حزامين من هذا القبيل ، وفي بعض الأحيان يمكن إنشاء أحزمة أخرى بشكل مؤقت. تمت تسمية الأحزمة على اسم جيمس فان ألين ، الذي يُنسب إليه اكتشافهم. يمتد الحزامان الرئيسيان للأرض من ارتفاع حوالي 640 إلى 58000 & # 160 كم فوق السطح ، حيث تختلف مستويات الإشعاع في المنطقة. يُعتقد أن معظم الجسيمات التي تشكل الأحزمة تأتي من الرياح الشمسية وجزيئات أخرى بواسطة الأشعة الكونية. من خلال حبس الرياح الشمسية ، يحرف المجال المغناطيسي تلك الجسيمات النشطة ويحمي الغلاف الجوي من الدمار.

ال اكسوسفير هو حجم رقيق يشبه الغلاف الجوي يحيط بكوكب أو قمر صناعي طبيعي حيث ترتبط الجزيئات جاذبيًا بهذا الجسم ، ولكن عندما تكون الكثافة منخفضة جدًا بحيث تكون الجزيئات غير تصادمات بشكل أساسي. في حالة الأجسام ذات الأغلفة الجوية الكبيرة ، مثل الغلاف الجوي للأرض ، فإن الغلاف الخارجي هو الطبقة العلوية ، حيث يكون الغلاف الجوي رقيقًا ويختلط بالفضاء الخارجي. يقع مباشرة فوق الغلاف الحراري. لا يُعرف الكثير عن ذلك بسبب نقص البحث. عطارد والقمر وثلاثة أقمار صناعية من كوكب المشتري لها حدود سطحية خارجية ، وهي عبارة عن أغلفة خارجية بدون غلاف جوي أكثر كثافة تحتها. يتكون الغلاف الخارجي للأرض في الغالب من الهيدروجين والهيليوم ، مع وجود بعض الذرات والجزيئات الثقيلة بالقرب من القاعدة.

الفضاء الخارجي هو الامتداد الموجود خارج الأرض وبين الأجرام السماوية. الفضاء الخارجي ليس فارغًا تمامًا & # 8212 هو فراغ صلب يحتوي على كثافة منخفضة من الجسيمات ، في الغالب بلازما من الهيدروجين والهيليوم ، بالإضافة إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي والمجالات المغناطيسية والنيوترينوات والغبار والأشعة الكونية. درجة حرارة خط الأساس للفضاء الخارجي ، كما حددها إشعاع الخلفية من الانفجار العظيم ، هي 2.7 كلن. تمثل البلازما بين المجرات حوالي نصف المادة الباريونية (العادية) في الكون ، فهي ذات كثافة عددية تقل عن ذرة هيدروجين واحدة لكل متر مكعب ودرجة حرارة تبلغ ملايين الكلفن. تكثفت التركيزات المحلية للمادة في النجوم والمجرات. تشير الدراسات إلى أن 90٪ من الكتلة في معظم المجرات هي في شكل غير معروف ، يسمى المادة المظلمة ، والتي تتفاعل مع مادة أخرى من خلال الجاذبية وليس القوى الكهرومغناطيسية. تشير الملاحظات إلى أن غالبية طاقة الكتلة في الكون المرئي هي الطاقة المظلمة، نوع من طاقة الفراغ غير مفهوم جيدًا. يشغل الفضاء بين المجرات معظم حجم الكون ، ولكن حتى المجرات والأنظمة النجمية تتكون بالكامل تقريبًا من مساحة فارغة.

ال جو الأرض هي طبقة الغازات ، والمعروفة باسم هواء، التي تحتفظ بها جاذبية الأرض ، تحيط بكوكب الأرض وتشكل الغلاف الجوي الكوكبي. يحمي الغلاف الجوي للأرض الحياة على الأرض من خلال خلق ضغط يسمح بوجود الماء السائل على سطح الأرض ، وامتصاص الأشعة الشمسية فوق البنفسجية ، وتسخين السطح من خلال الاحتفاظ بالحرارة ، وتقليل درجات الحرارة القصوى بين النهار والليل.

ان أجواء عبارة عن طبقة أو مجموعة من طبقات الغازات المحيطة بكوكب أو جسم مادي آخر ، يتم تثبيتها في مكانها بفعل جاذبية ذلك الجسم. من المرجح أن يتم الاحتفاظ بالغلاف الجوي إذا كانت الجاذبية التي يتعرض لها عالية ودرجة حرارة الغلاف الجوي منخفضة.

حطام فضائي هي أجسام بائدة من صنع الإنسان في الفضاء & # 8212 بشكل أساسي في مدار الأرض & # 8212 التي لم تعد تؤدي وظيفة مفيدة. وتشمل هذه المركبات الفضائية المهجورة & # 8212 المركبات الفضائية غير العاملة ومراحل مركبة الإطلاق المهجورة & # 8212 الحطام المرتبط بالانبعاثات ، ولا سيما العديد من الحطام في مدار الأرض ، والحطام المتشظي من تفكك أجسام الصواريخ والمركبات الفضائية المهجورة. بالإضافة إلى الأشياء المهجورة التي صنعها الإنسان والتي تُركت في المدار ، تشمل الأمثلة الأخرى للحطام الفضائي شظايا من تفككها وتآكلها واصطدامها ، أو حتى بقع الطلاء ، والسوائل الصلبة المنبعثة من المركبات الفضائية ، والجسيمات غير المحترقة من محركات الصواريخ الصلبة. يمثل الحطام الفضائي خطرًا على المركبات الفضائية.

علم الفلك الرصدي هو قسم من علم الفلك يهتم بتسجيل البيانات حول الكون المرئي ، على عكس علم الفلك النظري ، والذي يهتم بشكل أساسي بحساب الآثار القابلة للقياس للنماذج الفيزيائية. إنها ممارسة ودراسة مراقبة الأجرام السماوية باستخدام التلسكوبات والأدوات الفلكية الأخرى.

أ مدار مركزية الأرض أو مدار الأرض يتضمن أي جسم يدور حول الأرض ، مثل القمر أو الأقمار الصناعية. في عام 1997 ، قدرت ناسا أن هناك ما يقرب من 2465 حمولة ساتلية صناعية تدور حول الأرض و 6216 قطعة من الحطام الفضائي كما تم تتبعها من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء. تحلل أكثر من 16291 جسمًا تم إطلاقه سابقًا في الغلاف الجوي للأرض.

ضمن علوم الغلاف الجوي ، فيزياء الغلاف الجوي هو تطبيق الفيزياء لدراسة الغلاف الجوي. يحاول علماء فيزياء الغلاف الجوي أن يصمموا الغلاف الجوي للأرض والأغلفة الجوية للكواكب الأخرى باستخدام معادلات تدفق السوائل والنماذج الكيميائية وميزانية الإشعاع وعمليات نقل الطاقة في الغلاف الجوي. من أجل نمذجة أنظمة الطقس ، يستخدم فيزيائيون الغلاف الجوي عناصر نظرية التشتت ، ونماذج انتشار الموجات ، وفيزياء السحب ، والميكانيكا الإحصائية والإحصاءات المكانية التي تتسم بدرجة عالية من الرياضيات وتتعلق بالفيزياء. وله روابط وثيقة بالأرصاد الجوية وعلم المناخ ويغطي أيضًا تصميم وبناء أدوات لدراسة الغلاف الجوي وتفسير البيانات التي توفرها ، بما في ذلك أجهزة الاستشعار عن بعد. في فجر عصر الفضاء وإدخال صواريخ السبر ، أصبح علم الطيران مجالًا فرعيًا يتعلق بالطبقات العليا من الغلاف الجوي ، حيث يكون التفكك والتأين مهمين.

في الديناميكا الفلكية ، حفظ المحطة المدارية هو الاحتفاظ بمركبة فضائية على مسافة ثابتة من مركبة فضائية أخرى. يتطلب الأمر سلسلة من المناورات المدارية التي يتم إجراؤها باستخدام حروق الدفع لإبقاء المركبة النشطة في نفس المدار الذي كانت تستهدفه. بالنسبة للعديد من الأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض المنخفضة ، يجب مواجهة تأثيرات القوى غير الكبلرية ، أي انحرافات قوة جاذبية الأرض عن تلك الموجودة في الكرة المتجانسة ، وقوى الجاذبية من الشمس / القمر ، وضغط الإشعاع الشمسي وسحب الهواء.

أ مقبرة المدار، وتسمى أيضًا المدار غير المرغوب فيه أو مدار التخلص، هو مدار يقع بعيدًا عن المدارات التشغيلية الشائعة. أحد المدارات المقبرة المهمة هو مدار فائق التزامن أعلى بكثير من المدار المتزامن مع الأرض. يتم نقل بعض الأقمار الصناعية إلى هذه المدارات في نهاية عمرها التشغيلي لتقليل احتمالية الاصطدام بالمركبات الفضائية العاملة وتوليد الحطام الفضائي.

ال متلازمة كيسلراقترحه عالم ناسا دونالد ج. كيسلر في عام 1978 ، هو سيناريو نظري تكون فيه كثافة الأجسام في مدار أرضي منخفض (LEO) بسبب تلوث الفضاء عالية بما يكفي بحيث يمكن أن تتسبب الاصطدامات بين الأجسام في سلسلة يؤدي فيها كل اصطدام إلى توليد الفضاء. الحطام الذي يزيد من احتمالية وقوع المزيد من الاصطدامات. أحد الآثار المترتبة على ذلك هو أن توزيع الحطام في المدار يمكن أن يجعل الأنشطة الفضائية واستخدام السواتل في نطاقات مدارية محددة أمرًا صعبًا لأجيال عديدة.

ال مكتب برنامج الحطام المداري التابع لناسا يقع في مركز جونسون للفضاء وهو مركز ناسا الرائد لأبحاث الحطام المداري. وهي معترف بها عالميًا لقيادتها في معالجة قضايا الحطام المداري. تولى مكتب برنامج الحطام المداري التابع لناسا الريادة الدولية في إجراء قياسات البيئة وفي تطوير الإجماع التقني لاعتماد تدابير التخفيف لحماية مستخدمي البيئة المدارية. Work at the center continues with developing an improved understanding of the orbital debris environment and measures that can be taken to control its growth.

Spacecraft collision avoidance is the implementation and study of processes minimizing the chance of orbiting spacecraft inadvertently colliding with other orbiting objects. The most common subject of spacecraft collision avoidance research and development is for human-made satellites in geocentric orbits. The subject includes procedures designed to prevent the accumulation of space debris in orbit, analytical methods for predicting likely collisions, and avoidance procedures to maneuver offending spacecraft away from danger.

Space research is scientific study carried out in outer space, and by studying outer space. From the use of space technology to the observable universe, space research is a wide research field. Earth science, materials science, biology, medicine, and physics all apply to the space research environment. The term includes scientific payloads at any altitude from deep space to low Earth orbit, extended to include sounding rocket research in the upper atmosphere, and high-altitude balloons.

هذا glossary of astronomy is a list of definitions of terms and concepts relevant to astronomy and cosmology, their sub-disciplines, and related fields. Astronomy is concerned with the study of celestial objects and phenomena that originate outside the atmosphere of Earth. The field of astronomy features an extensive vocabulary and a significant amount of jargon.

أ satellite system is a set of gravitationally bound objects in orbit around a planetary mass object or minor planet, or its barycenter. Generally speaking, it is a set of natural satellites (moons), although such systems may also consist of bodies such as circumplanetary disks, ring systems, moonlets, minor-planet moons and artificial satellites any of which may themselves have satellite systems of their own. Some bodies also possess quasi-satellites that have orbits gravitationally influenced by their primary, but are generally not considered to be part of a satellite system. Satellite systems can have complex interactions including magnetic, tidal, atmospheric and orbital interactions such as orbital resonances and libration. Individually major satellite objects are designated in Roman numerals. Satellite systems are referred to either by the possessive adjectives of their primary, or less commonly by the name of their primary. Where only one satellite is known, or it is a binary orbiting a common centre of gravity, it may be referred to using the hyphenated names of the primary and major satellite.


Do all orbiting bodies eventually collide? - الفلك

If I'm correct, fusion reactions convert some mass into energy. Shouldn't this conversion reduce the gravitational "pull" (or warping) of the object undergoing the reaction? So, in the case of our Sun shouldn't the planets' orbits be slightly different over time since the mass of the Sun is gradually being reduced by fusion? I understand that the effect would be very slight over observable time and might be swamped by the angular momentum of the orbiting bodies.

Yes, the mass of the Sun is indeed being reduced due to nuclear fusion processes in the Sun's core, which convert part of the mass into energy. (This energy is eventually radiated away in the form of light from the Sun's surface.) However, the effect on the orbits of the planets is very small and would not be measurable over any reasonable time period.

One way we can see that this must be a small effect is to look at the main fusion reactions which produce the Sun's energy, in which four hydrogen atoms are transformed into one helium atom. If you look at a periodic table, you will see that one helium atom has about 0.7% less mass than four hydrogen atoms combined -- this "missing mass" is what gets converted into energy. Therefore, at the absolute عظم, only 0.7% of the Sun's mass can get converted, and this takes place over the entire 10 billion year lifetime of the Sun. So it must be a very small effect. (In actuality, not all of the Sun's mass is hydrogen to start with, and only the mass in the inner core of the Sun gets hot enough to undergo fusion reactions, so we really only expect around 0.07% of the mass to get converted.)

It is also easy to directly calculate the rate at which the Sun converts mass to energy. Start with Einstein's famous formula:

where E is the energy produced, M is the mass that gets converted and c is the speed of light (3 x 10 8 meters/second). It is easy to extend this formula to find the rate at which energy is produced:

(rate at which E is produced) = (rate at which M disappears) x c 2

The rate at which the Sun produces energy is equal to the rate at which it emits energy from its surface (its لمعان), which is around 3.8 x 10 26 Watts -- this number can be determined from measurements of how bright the Sun appears from Earth as well as its distance from us. Plugging this into the above formula tells us that the Sun loses around 4,200,000,000 kilograms every second!

This sounds like a lot, but compared to the total mass of the Sun (2 x 10 30 kilograms), it actually isn't that much. For example, let's say we want to measure the effect of this mass loss over 100 years. In that time, the Sun will have lost 1.3 x 10 19 kilograms due to the fusion reactions, which is still a very tiny fraction of the Sun's total mass (6.6 x 10 -12 , or about 6.6 parts in a trillion!).

How does this affect the orbits of the planets? Intuitively, if we imagine a planet orbiting the Sun at some speed, as the Sun loses mass its gravitational pull on the planet will weaken, so it will have trouble keeping it in the same orbit. The planet's velocity will therefore take it further away from the Sun, and the orbital separation between the Sun and planet will increase.

The formula that governs this situation turns out to be that the orbital separation is proportional to 1 divided by the Sun's mass -- this can be derived from the fact that the Sun-planet system must conserve its angular momentum as the Sun loses mass. The orbital period of the planet, meanwhile, is proportional to 1 divided by the Sun's mass squared.

For small percentage changes in the Sun's mass (as we are considering here), all the above formulas reduce to a nice simple approximation: For every percentage decrease in the Sun's mass, the orbital separation of the planet will increase by the same percentage, and the orbital period of the planet will increase by twice the percentage.

Above, we said that in 100 years, the Sun's mass will decrease by 6.6 parts in a trillion. Therefore, the orbital separation of the planet will increase by 6.6 parts in a trillion and the orbital period will increase by 13.2 parts in a trillion. If the planet in question is the Earth (whose orbital separation from the Sun is around 150,000,000 kilometers and whose orbital period is 1 year), the Earth-Sun separation will increase by about 1 meter, and the orbital period will increase by about 0.4 milliseconds! Neither of these values is large enough for us to be able to detect.

I'm not sure exactly how long we'd have to wait to see a measurable effect in the Earth-Sun orbit. Probably, there are other effects which overwhelm this one and would make it difficult or impossible to detect, even over very long time periods -- for example, changes in the Earth's orbit due to perturbations from other planets. The Sun's mass is also changing due to other effects (such as the solar wind), but over the long run these are probably smaller than the Sun's mass loss due to fusion (as pointed out in another Ask an Astronomer site's answer to this question).

Overall, I think it is safe to conclude that (a) there will be no noticeable effect on the planets' orbits over anything resembling a human lifetime, and (b) there إرادة be a noticeable effect over timescales approaching the lifetime of the Sun, since the Sun will lose around 0.07% of its mass over that time period, leading to a change in the Earth's orbital period of about half a day.

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 18 يوليو 2015.

عن المؤلف

ديف روثستين

ديف هو طالب دراسات عليا سابق وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كورنيل ، استخدم ملاحظات الأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية ونماذج الكمبيوتر النظرية لدراسة الثقوب السوداء المتصاعدة في مجرتنا. كما قام بمعظم عمليات التطوير للإصدار السابق من الموقع.


Does the expansion of the Universe affect orbiting bodies?

If you set the escape velocity from the surface of a spherical fluid of radius R equal to the expansion velocity at that distance, you get the expression for the critical density.

The overall expansion of the universe currently is dominated by the vacuum energy density. This is about 0.7 compared to the mass density of 0.3. If you put those into the appropriate equation(s) you get the current expansion rate.

A system such as the local group does not have those densities. The vacuum energy density is almost negligible. My question is: what equations would you use to show that the behaviour of the local group is not dominated simply by its mass density? Isn't it the case that only the vacuum energy of the local group (the part of the universe under consideration) is relevant?

How would the average vacuum energy density throughout the entire universe affect a system that doesn't share that average density?

Hi dave, lomidrevo, Ibix, and Peter:

I confess I have been trying (unsuccessfully) to get my head around this concept (expansion has no effect on components of a bound system) for quite a while now. My best guess now about what the root of my problem is relates to the lack of clarity of the definitions involved. There are two terms that seem to me to be ambiguous.

1. bound - this seems to imply that there is a conceptually measurable rule which can be applied to the a collection of mass objects which distinguishes unambiguously whether or not they are gravitationally bound together.

2. not affected - this seems to mean that there would be no difference at all in the characteristics of an orbit with respect to two universe configurations: (i) the universe is expanding, and (ii) the universe is ليس expanding.

In the discussions I have been reading, regarding (1) there has not been any completely clear and unambiguous definition of what it means for a collection of bodies to be bound to each other. For a two body example, one can use the rule that if a body has a distance from and a velocity relative to another body, and this velocity is less than the escape velocity, then the two are bound. Note: if one body has less mass than the other body the rule might say that the lighter body might be bound to the heavier body, but not necessarily vice versa. Or I might be mistaken about this.

Regarding (2), this might mean either:
(a) if a lighter body has a velocity relative to a heavier body and this velocity is less than the escape velocity for the distance between the bodies, then orbits would be identical whether or not the universe is expanding,
أو
(b) the orbit might be different between the two situations, but the difference would be so small as to be negligible for any practical consideration.

Some of the posts seem to be saying (a), but some are unclear whether (a) or (b) is intended.

I gather the McVitte metric should be able to make a clear distinction between (2a) or (2b). If someone could show by a thought experiment's example what McVitte's metric makes clear regarding this ambiguity, that would be very helpful. I am not confident that my math skills are up to this challenge, but I am working on it.

If the universe were everywhere filled with a perfect fluid (this is made up of genuinely continuous matter, not of atoms or anything - don't ask too many questions) that was everywhere of uniform density and pressure, then that universe would be accurately described by an FLRW spacetime. There is nowhere special in this universe. Every point is exactly like every other, always was, and always will be. Every point in that fluid is moving away from every other point in the exact same way.

The real universe is rather like this at very large scales. In the same sense that I can treat a glass of water as a continuous fluid, not worrying about atomic-scale effects, I can talk about the universe being isotropic and homogeneous, not letting the fact that this isn't true at scales below a hundred million light years bother me - the observable universe is around 450 times larger than that. However, at small scales, it's nothing like that. There are galaxies and stars and planets and stuff, which are much denser than the vacuum around them. These are "over-dense" and "under-dense" regions, which occur on many scales. Looked at in detail, matter in these regions is moving more or less randomly - but if you average the motions over a hundred million light year volume and compare it to the next hundred million light year volume, both of those are moving apart. Below that scale, though, things are not uniform and never were. Things are not flying apart from their neighbours and never were. And that's why we are saying that the expansion of the universe has no effect on small systems that are bound together by their gravity - they are not flying apart and never were.

There is a caveat. At least one variant on dark energy, called "quintessence", does eventually tear apart even atoms in the so-called "Big Rip". However, I'd say that in this case it isn't the expansion of the universe that tears the atoms apart so much as the presence of quintessence, which also dictates the particular form of expansion of the universe.

I think your attempt to understand "bound systems" in an expanding universe is probably the wrong way to look at this. It's a bit like trying to understand a fluid by focussing on Brownian motion. The fundamental fact is that, at small scales, the universe is not FLRW and never was, so at small scales the matter in the universe is not flying apart and never was. At large scales, on average, it's flying apart because of its own inertia and always has been. The presence of dark energy-type phenomena modifies that slightly because that does exert an additional outward pressure on everything. But we don't know enough about it to know if it's affecting small scale motion - we certainly have never detected it in the motion of the planets.

Now to see how many mistakes @PeterDonis points out in the above.


C. Space Flight

    In a rocket engine such as that shown in the diagram above, fuel combined with oxidizer is burned rapidly in a combustion chamber and converted into a large quantity of hot gas. The gas creates high pressure, which causes it to be expelled out a nozzle at very high velocity.

    The exhaust pressure simultaneously forces the body of the rocket forward. You can think of the rocket as "pushing off" from the moving molecules of exhaust gas. The higher the exhaust velocity, the higher the thrust.

    Note: rockets do ليس "push off" against the air or against the Earth's surface. Rather, it is the "reaction force" between the expelled exhaust and the rocket that impells the rocket forward.

Designers work to achieve the highest possible exhaust velocity per gram of fuel. Newton's second law of motion and various elaborations of it are essential for understanding and designing rocket motors.

    The first successful launch of a spacecraft, the USSR's Sputnik-1, reached only 18,000 mph, but that was sufficient to place this "artificial satellite" into an elliptical orbit around Earth at several hundred miles altitude.

Modern "standard" rocket engines are designed for launching commercial payloads to synchronous orbit or delivering intercontinental ballistic missles---neither of which involve reaching escape velocity from Earth. Therefore, most scientific spacecraft for planetary missions are relatively small (i.e. low mass) in order that standard engines can propel them past Earth escape velocity. This means that many clever strategies are needed to pack high performance into small, light packages.

    Example: The New Horizons spacecraft, launched on a super-high velocity trajectory to Pluto in 2006, has a mass of only 1050 lbs its launching rocket weighed 1,260,000 lbs, over 1000 times more! New Horizons flew past Pluto in July 2015, traveling at over 34,000 mph, and has delivered a treasure-trove of images and other data on this most distant (3 billion miles from Earth at the encounter) of the classical planets.

A rocket launched at exactly escape velocity from a given parent body will eventually, at very large distances, slow to exactly zero velocity with respect to that body (ignoring the effect of other gravitating bodies).

ال Apollo program used the extremely powerful Saturn V rockets to launch payloads with masses up to 100,000 pounds (including 3 crew members) to the Moon. This technology was, however, retired in the mid-1970's because it was thought, erroneously, that the next generation of "reusable" Space Shuttle vehicles would be cheaper to operate. A big mistake, because the reusable parts required extensive (and expensive) refurbishing for each new flight.

The Space Shuttle (shown above) was fueled by high energy liquid oxygen and liquid hydrogen plus solid-rocket boosters. But it was so massive compared to the power of its engines that it could not reach escape velocity from Earth. Its maximum altitude is only about 300 miles. That is why NASA and the private sector are developing new "heavy lift" rocket technologies to replace the Shuttle, the most successful to date being the SpaceX Falcon and Dragon spacecraft.

    Modern rocket engines are remarkably complicated. Here is a simplified schematic of the Space Shuttle main engines.


Re: Why do comets have eccentric orbits?

Long-period comets are thought to originate in the Oort Cloud, but aren't short-period comets thought to originate in the Kuiper Belt?

Most comets have fairly circular orbits, probably. Only those that get knocked into eccentric orbits have a chance of coming within range of our telescopes.

I think most origonate in the oort clould

short period comets have had their orbits altered by(usally) jupiter.

The fact that we can see some comets (the ones that have eccentric orbits that come near the sun) is because they don't stay near the sun for too long. They vaporize when they get near the sun. The ones that had circular orbits and were near the sun evaporated long ago.

So the only ones remaining are the ones with circular orbits far enough away not to be vaporized by the sun and the ones with eccentric orbits that have not yet been vaporized by the sun.

If you spent a few billion years out in hte dark void then get kicked into the bright light for a few years every few centuries, you'd be eccentric too.

Yaaaaaaaaaaaaaawn!
All the above answers are SO boring! (Correct, but boring)

The correct answer to why comets have eccentric orbits is this:
if they were circular and a long way out, they wouldn't sublime and wouldn't be comets.
If they were circular and close in, they would have sublimed away long ago.

Actually, that's a serious answer. We believe that we have an Oort cloud of cometary bodies, but they don't comet - too far out to sublime and become visible. Any such bodies further in evaporated long ago. Only the very small set of Oort bodies that did have/do develop eccentric orbits, comet.

The interesting Q is: How far out would a comet have to be to still be a comet (subliming and visible - allow by telescope) today. Assume similar size to known comets.
John

MY thoughts are similar to the ones already posted (except for the H2O2 comment ). Anything coming from the Oort cloud to the inner solar system must have an extremely eccentric orbit. Otherwise it would never get close enough to be observed. Perhaps also, anything with an eccentric orbit in the inner solar system will eventually collide with something else (probably Jupiter), or at least quickly sublime to make it undetectable. The nearly circular orbits of most of the planets are probably because they formed from the proto-planetary disk. Pluto and the other trans-neptunian objects possibly did not form in this way.


شاهد الفيديو: صوت مرعب وسط الريح العاتية اختفاء الشمس فى الصين و الريح الحمراء تغطى سماءها (أغسطس 2022).