المدار الجغرافي المتزامن مقابل المدار الثابت بالنسبة للأرض
المدار هو مسار منحني في الفضاء ، حيث تميل الأجرام السماوية إلى الدوران. يرتبط المبدأ الأساسي للمدار ارتباطًا وثيقًا بالجاذبية ، ولم يتم شرحه بوضوح حتى تم نشر نظرية نيوتن في الجاذبية.
لفهم المبدأ ، ضع في اعتبارك كرة متصلة بخيط يدور بطول ثابت من الخيط. إذا كانت الكرة تدور بمعدل أبطأ ، فلن تكمل الكرة الدورات ، ولكنها ستنهار. إذا كانت الكرة تدور بمعدل مرتفع جدًا ، فسوف ينكسر الخيط وتنقذف الكرة بعيدًا. إذا كنت تمسك الخيط ، فستشعر بسحب الكرة في اليد.هذا الجهد من قبل الكرة للإبتعاد يقابله شد الخيط بسحبه للخلف ، وتبدأ الكرة في التحرك في دوائر. هناك معدل محدد يجب أن تدور عنده ، لذا فإن هذه القوى المتعارضة في حالة توازن ، وعندما يحدث ذلك ، يمكن اعتبار مسار الكرة كمدار.
يمكن تطبيق هذا المبدأ الكامن وراء هذا المثال البسيط على أجسام أكبر بكثير مثل الكواكب والأقمار. تعمل الجاذبية كقوة جاذبة وتحافظ على الجسم الذي يحاول الابتعاد ، في مدار ، المسار الإهليلجي في الفضاء. تحتفظ شمسنا بالكواكب حولها ، والكواكب تحمل الأقمار حولها بنفس الطريقة. يُعرف الوقت الذي يستغرقه جسم في المدار لإكمال دورة واحدة باسم الفترة المدارية. على سبيل المثال ، الأرض لها فترة مدارية تبلغ 365 يومًا.
المدار المتزامن مع الأرض هو مدار حول الأرض مع فترة مدارية ليوم فلكي واحد ، والمدار الثابت بالنسبة للأرض هو حالة خاصة للمدار المتزامن مع الأرض حيث يتم وضعها فوق خط الاستواء مباشرة.
المزيد حول المدار المتزامن مع الأرض
فكر في الكرة والخيط مرة أخرى. إذا كان طول الخيط قصيرًا ، فإن الكرة تدور بشكل أسرع ، وإذا كان الخيط أطول ، فإنه يدور بشكل أبطأ. وبالمثل فإن المدارات ذات القطر الأصغر لها سرعات مدارية أسرع وفترات مدارية أقصر. إذا كان القطر أكبر ، تكون السرعة المدارية أبطأ ، وتكون الفترة المدارية أطول. على سبيل المثال ، محطة الفضاء الدولية ، التي تقع في مدار أرضي منخفض ، تبلغ مدتها 92 دقيقة والقمر له فترة مدارية تبلغ 28 يومًا.
بين هذين الطرفين ، هناك مسافة محددة من الأرض حيث تكون الفترة المدارية مساوية لفترة دوران الأرض. بعبارة أخرى ، الفترة المدارية لجسم ما في هذا المدار هي يوم فلكي واحد (حوالي 23 ساعة و 56 مترًا) ، وبالتالي فإن السرعة الزاوية للأرض والجسم متشابهة. إحدى النتائج المثيرة للاهتمام هي أنه كل يوم في نفس الوقت سيكون القمر الصناعي في نفس الموضع.إنه متزامن مع دوران الأرض ، ومن هنا المدار المتزامن مع الأرض.
جميع مدارات الأرض المتزامنة مع الأرض ، سواء كانت دائرية أو بيضاوية ، لها محور شبه رئيسي يبلغ 42،164 كم.
المزيد حول المدار الثابت بالنسبة للأرض
يُعرف المدار المتزامن مع الأرض في مستوى خط استواء الأرض بالمدار الثابت بالنسبة للأرض. نظرًا لأن المدار يقع في مستوى خط الاستواء ، فإن له خاصية إضافية بخلاف التواجد في نفس الموضع في نفس الوقت. عندما يتحرك جسم في المدار ، تتحرك الأرض أيضًا بشكل موازٍ له. لذلك ، يبدو أن الكائن دائمًا فوق نفس النقطة دائمًا. يبدو الأمر كما لو أن الجسم ثابت فوق نقطة ما على الأرض ، بدلاً من الدوران حوله.
يتم وضع جميع أقمار الاتصالات تقريبًا في المدار الثابت بالنسبة للأرض. تم تقديم مفهوم استخدام المدار الثابت بالنسبة للأرض للاتصالات السلكية واللاسلكية لأول مرة من قبل مؤلف الخيال العلمي آرثر سي كلارك ، ومن ثم أطلق عليه أحيانًا اسم كلارك أوربت.وتعرف مجموعة الأقمار الصناعية في هذا المدار بحزام كلارك. يتم استخدامه اليوم لنقل الاتصالات في جميع أنحاء العالم.
يقع المدار الثابت بالنسبة للأرض على ارتفاع 35786 كيلومترًا (22،236 ميلًا) فوق متوسط مستوى سطح البحر ، ويبلغ طول مدار كلارك 265 ألف كيلومتر (165 ألف ميل).
ما الفرق بين المدار المتزامن مع الأرض والمدار الثابت بالنسبة للأرض؟
• يُعرف المدار ذو الفترة المدارية ليوم فلكي واحد باسم المدار المتزامن مع الأرض. يظهر جسم في هذا المدار في نفس الموضع خلال كل دورة. إنه متزامن مع دوران الأرض ، ومن هنا جاء مصطلح المدار المتزامن مع الأرض.
• يُعرف المدار المتزامن مع الأرض الواقع في مستوى خط الاستواء بالأرض باسم المدار الثابت بالنسبة للأرض. يبدو أن جسمًا في مدار مستقر بالنسبة إلى الأرض ثابت فوق نقطة على الأرض مباشرةً ، ويبدو أنه ثابت بالنسبة إلى الأرض. وبالتالي. مصطلح المدار الثابت بالنسبة للأرض.
