はじめに
ニコラウス・コペルニクスは、地球と他の惑星は円軌道を持っていると仮定しました 太陽の周り。彼はまた、太陽からの距離が長くなるにつれて、公転周期も長くなることを発見しました。これらの軌道は後にケプラーによって楕円であることが発見されましたが、太陽系のほとんどの惑星の軌道はほぼ円形です。太陽から地球の軌道までの距離は、わずか 2% しか変動しません。軌道距離が約 40% 変化する水星の偏心軌道は例外です。
衛星の軌道速度と周期の推定は、円軌道の方がはるかに簡単なので、分析のために円軌道を想定します。私たちは地球を周回する物体に焦点を当てていますが、私たちの発見は他の状況にも適用できます。
衛星は発射物です
衛星に関して理解すべき重要なことは、それらが発射体であるということです。言い換えれば、衛星は重力だけの力を持つ物体です。軌道に投入された衛星の動きを支配する唯一の要因は重力です。ニュートンは、十分な速度で発射された発射体が円軌道を周回
では、衛星が地球を周回するための最小打ち上げ速度は?解決策は、地球の曲率に関する基本的な事実から得られます。地球の表面は、地平線に沿って測定された 8000 メートルごとに約 5 メートル下向きに傾斜しています。したがって、地球の地平線から水平方向に 8000 メートル離れたところを見渡すと、この直線コースの下 5 メートルの距離で地球が下向きに曲がっていることに気付くでしょう。ミサイルが地球を周回するには、5 メートルの垂直落下ごとに 8000 メートル水平に移動する必要があります。たまたま、水平に発射された発射体が最初の 1 秒間に移動した垂直距離は、垂直に発射された発射体が最初の 1 秒間に移動した垂直距離と同じです。
速度、加速度、力のベクトル
周回中の惑星の動き 他の円形オブジェクトと同じ運動特性を使用して特徴付けることができます。そのコースに沿ったすべての点で、衛星の速度は円に接します。衛星の加速は、円の中心または円周している中心体に向けられます。そして、この加速度は、加速度と同じ方向に作用する正味の力の結果です.
衛星の楕円軌道
時々、衛星は楕円軌道を周回します。このような状況では、中心体は楕円の焦点の 1 つに配置されます。楕円軌道上を移動する衛星は、同様の運動特性を持っています。衛星の運動は楕円に対して垂直です。衛星は楕円の焦点の方向に加速します。ニュートンの運動の第 2 法則によると、衛星に作用する正味の力は、加速度と同じ方向、つまり楕円の焦点に向かっています。
コア ボディと周回衛星の間の引力は、この正味の力をもう一度提供します。 惑星の運動と同じ方向（または反対方向）の力の成分があります 楕円ルートの場合。衛星の楕円運動は、等速円運動とは異なり、一定の速度によって定義されません。
結論
簡単に言えば、衛星は、大きな中心体に衝突するのではなく、その周りを周回する発射体です。それらは発射物であるため、重力の影響を受けます。重力は、2 つの質量の間の非常に長い距離でも作用する普遍的な力です。衛星の運動は、他の投射物と同様に、ニュートンの運動の法則によって規制されています。その結果、これらの衛星の数学は、ニュートンの万有引力の法則を円運動に数学的に適用することから導き出されます。
