ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະໃນກົນຈັກທ້ອງຟ້າ
ກົນຈັກທາງດາລາສາດແມ່ນສາຂາໜຶ່ງຂອງຟີຊິກສາດທີ່ສຶກສາການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸທາງດາລາສາດ - ເຊັ່ນ: ດາວເຄາະ, ດາວທຽມ, ດາວເຄາະນ້ອຍ ແລະ ດາວຫາງ - ພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ. ໜຶ່ງໃນຫົວຂໍ້ທີ່ສຳຄັນທີ່ສຸດພາຍໃນມັນແມ່ນວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະ, ເສັ້ນທາງທີ່ດາວເຄາະຕິດຕາມໃນຂະນະທີ່ພວກມັນໂຄຈອນຮອບດາວ (ຄືກັນກັບໂລກໂຄຈອນຮອບດວງອາທິດ). ການເຂົ້າໃຈວົງໂຄຈອນບໍ່ພຽງແຕ່ກ່ຽວກັບ "ດາວເຄາະທີ່ໂຄຈອນຮອບດວງອາທິດ" ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງກ່ຽວກັບວິທີການທີ່ກົດໝາຍຂອງຟີຊິກສາດກຳນົດຮູບຮ່າງຂອງເສັ້ນທາງ, ຄວາມໄວຂອງມັນ, ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງມັນ, ແລະວິທີທີ່ວົງໂຄຈອນປ່ຽນແປງໄປຕາມການເວລາ.
1. ພື້ນຖານຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ຂອງວົງໂຄຈອນ
ແນວຄວາມຄິດຂອງວົງໂຄຈອນແມ່ນມີຮາກຖານມາຈາກກົດເກນແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງນິວຕັນ. ອີງຕາມນິວຕັນ, ວັດຖຸສອງອັນທີ່ມີມວນສານດຶງດູດກັນດ້ວຍແຮງທີ່ສົມສ່ວນກັບຜົນຄູນຂອງມວນສານຂອງພວກມັນ ແລະ ກົງກັນຂ້າມກັບສັດສ່ວນກຳລັງສອງຂອງໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງພວກມັນ. ໃນສະພາບການຂອງດາວເຄາະ ແລະ ດວງດາວ, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງດາວຈະດຶງດາວເຄາະໄປສູ່ຈຸດໃຈກາງ, ໃນຂະນະທີ່ດາວເຄາະມີຄວາມໄວສະຕັງເຈນທີ່ "ພາ" ມັນໄປຂ້າງໜ້າ. ການປະສົມປະສານຂອງແຮງດຶງດູດໄປສູ່ຈຸດໃຈກາງ ແລະ ການເຄື່ອນທີ່ໄປຂ້າງໜ້ານີ້ສ້າງເສັ້ນທາງໂຄ້ງທີ່ສາມາດເປັນວົງໂຄຈອນປິດ (ເຊັ່ນ: ວົງຣີ) ຫຼື ວົງໂຄຈອນເປີດ (ເຊັ່ນ: ພາຣາໂບລາ ຫຼື ໄຮເປີໂບລາ).
ໂດຍສັນຊາດຕະຍານແລ້ວ, ວົງໂຄຈອນສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ວ່າເປັນ "ການຕົກຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ" ອ້ອມຮອບດາວ: ດາວເຄາະຖືກດຶງໄປຫາຈຸດໃຈກາງສະເໝີໂດຍແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ແຕ່ຄວາມໄວຂ້າງຂອງມັນໃຫຍ່ພໍທີ່ມັນຈະພາດຈຸດຕົກລົງໃສ່ດາວໂດຍກົງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ.
2. ກົດເກນຂອງ Kepler : ຮູບພາບທີ່ສະຫງ່າງາມຂອງວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະ
ກ່ອນທີ່ນິວຕັນຈະສ້າງທິດສະດີແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງລາວ, Johannes Kepler ໄດ້ຄົ້ນພົບກົດເກນທາງປະສົບການສາມຢ່າງໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນການສັງເກດການຂອງ Tycho Brahe. ກົດເກນຂອງ Kepler ໄດ້ກາຍເປັນພື້ນຖານອະທິບາຍ ຂອງກົນຈັກທາງດາລາສາດ :
1. ກົດເກນຂໍ້ທີໜຶ່ງຂອງເຄບເລີ (ກົດເກນຂອງຮູບວົງແຫວນ): ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະແມ່ນຮູບວົງແຫວນ, ໂດຍມີດວງອາທິດຢູ່ທີ່ຈຸດໃຈກາງໜຶ່ງຂອງຮູບວົງແຫວນ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າໄລຍະຫ່າງຂອງດາວເຄາະຈາກດວງອາທິດບໍ່ຄົງທີ່.
2. ກົດເກນຂໍ້ທີສອງຂອງເຄບເລີ (ກົດເກນຂອງພື້ນທີ່): ເສັ້ນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ດາວເຄາະ ແລະ ດວງອາທິດຈະກວາດພື້ນທີ່ເທົ່າກັນໃນໄລຍະເວລາເທົ່າກັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ດາວເຄາະຈຶ່ງເຄື່ອນທີ່ໄວຂຶ້ນເມື່ອມັນຢູ່ໃກ້ດວງອາທິດ (ຈຸດໃກ້ດວງອາທິດ) ແລະ ຊ້າລົງເມື່ອມັນຢູ່ໄກກວ່າ (ຈຸດໃກ້ດວງອາທິດ).
3. ກົດເກນທີສາມຂອງເຄບເລີ (ກົດເກນແຫ່ງຄວາມກົມກຽວ): ຮູບຮ່າງກຳລັງສອງຂອງໄລຍະເວລາການໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະແມ່ນສັດສ່ວນກັບຮູບຊົງກ້ອນຂອງແກນເຄິ່ງຫຼັກຂອງມັນ. ດາວເຄາະຍິ່ງຢູ່ໄກຈາກດວງອາທິດເທົ່າໃດ, ມັນກໍຈະໃຊ້ເວລາດົນຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນໃນການໂຄຈອນຮອບດວງອາທິດໃຫ້ສຳເລັດໜຶ່ງວົງ.
ກົດໝາຍຂອງເຄບເລີມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍເພາະວ່າມັນເຊື່ອມໂຍງຮູບຮ່າງຂອງວົງໂຄຈອນກັບການເຄື່ອນໄຫວຂອງເວລາ ແລະ ໄລຍະທາງ. ຕໍ່ມານິວຕັນໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າກົດໝາຍຂອງເຄບເລີເກີດຂຶ້ນຕາມທຳມະຊາດຈາກແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງຈັກກະວານ.
3. ພາລາມິເຕີການໂຄຈອນ: ວິທີທີ່ກົນຈັກທ້ອງຟ້າ "ອະທິບາຍ" ວິຖີການໂຄຈອນ
ໃນກົນຈັກທາງດາລາສາດ, ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະມັກຈະຖືກອະທິບາຍໂດຍອົງປະກອບວົງໂຄຈອນ, ເຊິ່ງເປັນຊຸດຂອງຕົວກໍານົດທີ່ກໍານົດຂະໜາດ, ຮູບຮ່າງ, ແລະ ທິດທາງຂອງວົງໂຄຈອນ. ບາງອົງປະກອບທີ່ສໍາຄັນລວມມີ:
- ແກນເຄິ່ງຫຼັກ (a): ອະທິບາຍຂະໜາດຂອງວົງໂຄຈອນ; ຄ່າທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ, ວົງໂຄຈອນກໍ່ຈະກວ້າງກວ່າ.
- ຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງຈຸດສູນກາງ (e): ກຳນົດຮູບຮ່າງຂອງວົງໂຄຈອນ; e = 0 ວົງມົນສົມບູນ, 0 < e < 1 ວົງຣີ, e = 1 ພາຣາໂບລາ, e > 1 ໄຮເປີໂບລາ.
- ຄວາມອຽງ (i): ຄວາມອຽງຂອງລະນາບວົງໂຄຈອນໄປຫາລະນາບອ້າງອີງ (ຕົວຢ່າງ: ລະນາບສຸລິຍະໂຄຈອນໃນລະບົບສຸລິຍະ).
- ການໂຕ້ຖຽງຂອງ periapsis ແລະ longitude ຂອງ ascending node: ສອງມຸມທີ່ຊີ້ບອກທິດທາງຂອງວົງໂຄຈອນໃນພື້ນທີ່ສາມມິຕິ.
- ຄວາມຜິດປົກກະຕິທີ່ແທ້ຈິງ: ຕຳແໜ່ງຂອງດາວເຄາະຕາມວົງໂຄຈອນຂອງມັນໃນເວລາທີ່ກຳນົດ.
ດ້ວຍອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້, ວົງໂຄຈອນສາມາດຖືກສ້າງຂຶ້ນໃໝ່ໄດ້ດ້ວຍຄະນິດສາດ ແລະ ຕຳແໜ່ງຂອງມັນສາມາດຄາດຄະເນໄດ້ຕາມການເວລາ.
4. ຄວາມໄວ ແລະ ພະລັງງານຂອງວົງໂຄຈອນ
ຄວາມໄວຂອງດາວເຄາະໃນວົງໂຄຈອນຂອງມັນບໍ່ແມ່ນຄົງທີ່. ຫຼັກການອະນຸລັກພະລັງງານ ແລະ ໂມເມນຕຳມຸມອະທິບາຍການປ່ຽນແປງນີ້. ເມື່ອດາວເຄາະເຂົ້າໃກ້ດວງອາທິດຫຼາຍຂຶ້ນ, ພະລັງງານທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງມັນຈະຕ່ຳລົງ (ຕິດລົບຫຼາຍຂຶ້ນ), ສະນັ້ນເພື່ອຮັກສາພະລັງງານທັງໝົດໃຫ້ຄົງທີ່, ພະລັງງານຈົນຂອງມັນຈະເພີ່ມຂຶ້ນ - ດາວເຄາະຈະເຄື່ອນທີ່ໄວຂຶ້ນ. ນີ້ສອດຄ່ອງກັບກົດເກນທີສອງຂອງ Kepler.
ໃນກົນຈັກນິວຕັນ, ການເຄື່ອນທີ່ຂອງວົງໂຄຈອນຍັງສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ຜ່ານແນວຄວາມຄິດຂອງພະລັງງານສະເພາະ (ພະລັງງານຕໍ່ໜ່ວຍມວນສານ) ແລະ ໂມເມນຕຳມຸມສະເພາະ. ວົງໂຄຈອນຮູບໄຂ່ສະແດງພະລັງງານທັງໝົດທາງລົບ (ຜູກມັດ), ໃນຂະນະທີ່ວົງໂຄຈອນຮູບພາຣາໂບລິກສະແດງພະລັງງານທັງໝົດສູນ (ບໍ່ຜູກມັດ), ແລະ ໄຮເປີໂບລາສະແດງພະລັງງານບວກ (ບໍ່ຜູກມັດ).
5. ການລົບກວນຂອງວົງໂຄຈອນ: ເປັນຫຍັງວົງໂຄຈອນຈຶ່ງບໍ່ເຄີຍສົມບູນແບບແທ້ໆ
ໃນຮູບແບບສອງວັດຖຸ (ດາວເຄາະ - ດວງອາທິດ), ວົງໂຄຈອນສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ງ່າຍ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ລະບົບສຸລິຍະແມ່ນລະບົບຫຼາຍວັດຖຸ. ດາວເຄາະມີອິດທິພົນຕໍ່ກັນຜ່ານແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ເຮັດໃຫ້ເກີດການລົບກວນວົງໂຄຈອນ. ການລົບກວນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ເກີດ:
- ການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍໃນຄວາມຜິດປົກກະຕິ ແລະ ຄວາມອຽງ
- ການຫມຸນຂອງເສັ້ນ apsis (ການປ່ຽນແປງ perihelion)
- ການສະທ້ອນສຽງຂອງວົງໂຄຈອນ, ເມື່ອໄລຍະເວລາຂອງວົງໂຄຈອນຂອງສອງວັດຖຸມີອັດຕາສ່ວນຈຳນວນເຕັມງ່າຍໆ (ເຊັ່ນ 2:1, 3:2), ເຊິ່ງສາມາດເສີມສ້າງປະຕິກິລິຍາແຮງໂນ້ມຖ່ວງເປັນໄລຍະໆ.
ຕົວຢ່າງທີ່ມີຊື່ສຽງແມ່ນການສະທ້ອນຂອງວົງໂຄຈອນລະຫວ່າງດາວພູໂຕ ແລະ ດາວເນບຈູນ (3:2) ເຊິ່ງຊ່ວຍຮັກສາວົງໂຄຈອນຂອງດາວພູໂຕໃຫ້ໝັ້ນຄົງເຖິງແມ່ນວ່າມັນເບິ່ງຄືວ່າຈະ "ຕັດຜ່ານ" ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເນບຈູນເມື່ອເບິ່ງຈາກພາບສອງມິຕິ.
6. ການແກ້ໄຂແບບສຳພັນ: ເມື່ອນິວຕັນບໍ່ພຽງພໍ
ສຳລັບການຄິດໄລ່ວົງໂຄຈອນສ່ວນໃຫຍ່ໃນລະບົບສຸລິຍະ, ກົນຈັກຂອງນິວຕັນແມ່ນຖືກຕ້ອງຫຼາຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂບາງຢ່າງ, ໂດຍສະເພາະສຳລັບວັດຖຸທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບດວງອາທິດ ຫຼື ມີສະໜາມແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ແຮງຫຼາຍ, ການແກ້ໄຂຈາກທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌ແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນ.
ຕົວຢ່າງຄລາສສິກຄືການປ່ຽນແປງຂອງຈຸດໃຈກາງຂອງດາວພຸດ. ນິວຕັນສາມາດອະທິບາຍການປ່ຽນແປງສ່ວນໃຫຍ່ຍ້ອນການລົບກວນຂອງດາວເຄາະອື່ນໆ, ແຕ່ຍັງມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນເລັກນ້ອຍທີ່ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍທິດສະດີສຳພັນພາບທົ່ວໄປເທົ່ານັ້ນ. ນີ້ໄດ້ກາຍເປັນໜຶ່ງໃນຫຼັກຖານຕົ້ນໆທີ່ເຂັ້ມແຂງທີ່ສຸດທີ່ສະໜັບສະໜູນທິດສະດີຂອງໄອນ໌ສະໄຕນ໌.
ໃນສະພາບການທີ່ທັນສະໄໝ, ການແກ້ໄຂແບບສຳພັນຍັງມີຄວາມສຳຄັນໃນລະບົບນຳທາງດ້ວຍດາວທຽມເຊັ່ນ GPS, ເພາະວ່າຄວາມແຕກຕ່າງໃນອັດຕາເວລາຍ້ອນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ແລະ ຄວາມໄວສາມາດສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງຂອງຕຳແໜ່ງໄດ້.
7. ສະຖຽນລະພາບໄລຍະຍາວ ແລະ ວິວັດທະນາການຂອງວົງໂຄຈອນ
ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະບໍ່ພຽງແຕ່ກ່ຽວກັບ "ຕຳແໜ່ງໃນປະຈຸບັນ" ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງກ່ຽວກັບວິທີທີ່ລະບົບໄດ້ພັດທະນາມາເປັນເວລາຫຼາຍລ້ານຫາຫຼາຍພັນລ້ານປີ. ສະຖຽນລະພາບຂອງວົງໂຄຈອນແມ່ນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກມວນສານຂອງດາວເຄາະ, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງດາວເຄາະ , ການສະທ້ອນ, ແລະຜົນກະທົບເລັກນ້ອຍເຊັ່ນ: ແຮງນ້ຳຂຶ້ນລົງ.
ຕົວຢ່າງ, ປະຕິ ກິລິຍາຂອງນ້ຳຂຶ້ນລົງລະຫວ່າງໂລກ ແລະ ດວງຈັນເຮັດໃຫ້ດວງຈັນຄ່ອຍໆເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກໂລກໄປສອງສາມຊັງຕີແມັດຕໍ່ປີ ແລະ ເຮັດໃຫ້ການໝູນວຽນຂອງໂລກຊ້າລົງ. ໃນໄລຍະເວລາທາງທໍລະນີວິທະຍາ, ຜົນກະທົບດັ່ງກ່າວສາມາດປ່ຽນແປງການເຄື່ອນໄຫວຂອງລະບົບດາວເຄາະ-ດາວທຽມໄດ້.
ໃນຂອບເຂດຂອງລະບົບສຸລິຍະ, ການຈຳລອງທາງຕົວເລກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະມີຄວາມໝັ້ນຄົງພໍສົມຄວນ, ເຖິງແມ່ນວ່າຈະມີການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍທີ່ສັບສົນໃນຄວາມຜິດປົກກະຕິ ແລະ ຄວາມອຽງເນື່ອງຈາກການພົວພັນແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ຍາວນານຫຼາຍ.
8. ວົງໂຄຈອນໃນການປະຕິບັດ: ຈາກການຄາດຄະເນຈັນທະຄາດຈົນເຖິງດາວເຄາະນອກລະບົບສຸລິຍະ
ການເຂົ້າໃຈວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະມີການນຳໃຊ້ຫຼາຍຢ່າງ. ກົນຈັກທາງດາລາສາດຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາຄາດເດົາສຸລິຍະຄາດ, ກຳນົດປະຕິທິນ, ອອກແບບເສັ້ນທາງຍານອະວະກາດ, ແລະ ເຂົ້າໃຈ ດາວເຄາະນອກລະບົບສຸລິຍະ . ໃນດາລາສາດສະໄໝໃໝ່, ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະນອກລະບົບສຸລິຍະແມ່ນຖືກກຳນົດຈາກຂໍ້ມູນການຜ່ານ (ການຫຼຸດລົງຂອງແສງສະຫວ່າງຂອງດາວເຄາະເມື່ອດາວເຄາະຜ່ານໄປ) ຫຼື ວິທີການຄວາມໄວລັດສະໝີ (ການສັ່ນສະເທືອນຂອງດາວເຄາະຍ້ອນແຮງດຶງຂອງດາວເຄາະ). ຈາກວົງໂຄຈອນເຫຼົ່ານີ້, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດປະເມີນມວນສານຂອງດາວເຄາະ, ໄລຍະຫ່າງຈາກດາວ, ແລະ ແມ່ນແຕ່ຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງນ້ຳທີ່ເປັນຂອງແຫຼວ.
Penutup
ວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະໃນກົນຈັກທາງດາລາສາດແມ່ນຜົນມາຈາກຄວາມສົມດຸນແບບໄດນາມິກລະຫວ່າງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ ແລະ ການເຄື່ອນທີ່. ຜ່ານກົດໝາຍຂອງ Kepler, ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງ Newtonian, ແລະ ການແກ້ໄຂທິດສະດີສຳພັນພາບຂອງ Einstein, ພວກເຮົາມີຂອບການເຮັດວຽກທີ່ມີປະສິດທິພາບໃນການອະທິບາຍ ແລະ ຄາດຄະເນການໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມງາມຂອງກົນຈັກທາງດາລາສາດຍັງຢູ່ໃນຄວາມຊັບຊ້ອນຂອງມັນ: ການລົບກວນແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ການສະທ້ອນ, ແລະ ຜົນກະທົບໄລຍະຍາວເຮັດໃຫ້ວົງໂຄຈອນເປັນປະກົດການທີ່ໄດ້ຮັບການສຶກສາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ຕັ້ງແຕ່ການເຄື່ອນທີ່ຂອງ ດາວເຄາະໃນລະບົບສຸລິຍະ ຈົນເຖິງວົງໂຄຈອນຂອງດາວເຄາະນອກລະບົບທີ່ຢູ່ອ້ອມຮອບດວງດາວທີ່ຢູ່ໄກໆ, ກົນຈັກທາງດາລາສາດສະເໜີໃຫ້ເຫັນເຖິງລະບຽບຂອງຈັກກະວານ - ແລະ ການເຄື່ອນໄຫວທີ່ລະອຽດອ່ອນທີ່ເຮັດໃຫ້ມັນໜ້າສົນໃຈຫຼາຍທີ່ຈະສຶກສາ.
