Tài liệu: Chuyển động trong vùng quanh Trái Đất

Tài liệu

Tóm tắt nội dung

Ngày nay các chuyến bay vũ trụ đã trở nên bình thường. Hàng chục loại vệ tinh nhân tạo với đủ loài chức phận luôn bay trên trời, trong vùng không gian bao quanh Trái Đất.
Chuyển động trong vùng quanh Trái Đất

Nội dung

CHUYỂN ĐỘNG TRONG VÙNG QUANH TRÁI ĐẤT

 

Ngày nay các chuyến bay vũ trụ đã trở nên bình thường. Hàng chục loại vệ tinh nhân tạo với đủ loài chức phận luôn bay trên trời, trong vùng không gian bao quanh Trái Đất. Chúng thực hiện liên lạc giữa các lãnh thổ lớn của mặt đất, truyền các số liệu di biến động của các xoáy thuận (bão) và xoáy nghịch trong khí quyển, giúp cho dự báo khí tượng thuỷ văn chính xác, theo dõi các quá trình trong không gian quanh Trái Đất và thực hiện nhiều công việc hữu ích lớn lao. Cầu truyền hình hay tiếp sóng vệ tinh cũng đã trở nên quen thuộc như là phát thanh hay điện thoại vậy. Bây giờ ta khảo sát sự chuyển động vệ tinh theo một quỹ đạo địa tinh. Vệ tinh trên quỹ đạo này quay cùng vận tốc với Trái Đất trên mặt phẳng xích đạo do đó sẽ ''đứng yên'' phía trên một điểm của xích đạo Trái Đất. Phương trình chuyển động của vệ tinh lúc này có dạng:

Với T = 24 giờ. Từ đó ta tính ra bán kính của quỹ đạo địa tĩnh là

Các tín hiệu cao tần truyền theo đường thẳng có thể được truyền qua vệ tinh địa tinh đến ''thẳng'' các vị trí gần như phía bên kia (đối diện, của bán cầu. Ba vệ tinh địa tĩnh phân bố trên mặt phăng xích đạo là đủ bảo đảm liên lạc phát thanh vệ truyền hình toàn cầu suốt ngày đêm.

Sự chuyển động của các vệ tinh thấp (gần mặt đất) không thực hiện theo các quỹ đạo như định luật Kepler. Sau mỗi vòng quay vệ tinh lại bị ''tụt hậu'' do sự quay quanh trục của Trái Đất: do đó cứ sau mỗi vòng quỹ đạo thì vệ tinh lại ở phía trên một điểm khác của mặt đất. Nếu theo đúng định luật Kepler thì ''vết'' của chuyển động vệ tinh, tức hình chiếu quỹ đạo vệ tinh lên mặt đất, sẽ dịch chuyển về phía Tây l50/ giờ. Nhưng thực tế hơi khác, mà một trong những nguyên nhân là tính không đúng hình cầu của Trái Đất.

Nguyên nhân nữa làm lệch quỹ đạo vệ tinh so với quỹ đạo Kepler là tác dụng ''kìm hãm'' của khí quyển Trái Đất. Dù mật độ khí quyển trên cao đã giảm nhưng vì vận tốc của vệ tinh rất lớn, nên nó bị mất năng lượng rất nhanh do ma sát, cho tới độ cao quãng 160 km thì nó chuyển từ quỹ đạo elip thành tròn rồi nhanh chóng hạ thấp độ cao và rơi xuống mặt đất. Các lớp vỏ bọc bảo vệ và dù sẽ bảo đảm cho vệ tinh ''hạ công an toàn''. Nghiên cứu chuyển động của vệ tinh trong khí quyển cung cấp nhiều thông tin về mật độ khí quyển ở độ cao khác nhau.

TRÁI ĐẤT KHÔNG PHẢI LÀ HÌNH CẦU

Hình dạng Trái Đất lệch khỏi hình cầu bao nhiêu? Bài toán định lượng đã được giải quyết bởi Isaac Newton. Ông đưa ra một ''thực nghiệm tưởng tượng'' như sau: đặt một đường ống nước xuyên từ Bắc cực thẳng vào tâm Địa cầu, rồi bẻ ngang ra (vuông góc) để đi tới xích đạo Trái Đất, ống chứa đầy nước sao cho mức nước ở Bắc cực trùng với bề mặt Trái Đất ở đó. Câu hỏi là mức nước trong ống xích đạo sẽ là bao nhiêu? áp lực ở đáy ống theo trục Trái Đất (tức ở tâm Trái Đất) là do trọng lượng nước trong ống gây nên. Trong ống này mỗi phần tử nước quay quanh trục Trái Đất, nên phải có một ''lực hướng tâm'' tổng hợp tác dụng lên mỗi phần tử nước. Lực này chỉ có thể được tạo ra bởi hiệu của các áp lực của hai đoạn vuông góc với nhau của ống nước. Vậy là để bảo đảm cân bằng áp suất tại tâm Trái Đất, mực nước trong đoạn ống xích đạo phải cao hơn ở đoạn ống theo trục (cực).

Từ đó, Newton kết luận rằng Trái Đất không phải hình cầu. Nó hơi bị dẹt ở các cực và phình ra ở xích đạo. Độ lệch tỷ đối ấy biểu thị bằng tỷ số  của độ chênh lệch hai đường kính Trái Đất với đường kính xích đạo và Newton tìm ra được D/D = 1/298. Số liệu đo đạc quỹ đạo vệ tinh nhân tạo hiện đại cho giá trị D/D nằm trong khoảng giữa 1/298,2 và 1/298,3!

Vì tính chất dẹt như thế của Trái Đất nên mặt phẳng quỹ đạo của vệ tinh nhân tạo quay quanh Trái Đất đã không thể giữ nguyên vị trí không đổi so với các ngôi sao, mà bị quay quanh trục Trái Đất, theo chiều ngược với chuyển động của vệ tinh đó.




Nguồn: bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/1159-02-633397952355156250/Dong-luc-hoc-du-hanh-vu-tru/Chuyen-dong-t...


Chưa có phản hồi
Bạn vui lòng Đăng nhập để bình luận