Геостационар

[Eduard_Stn]

Здравствуйте. Подскажите мне пожалуста.
1. Геостационарная орбита проходит только по экваториальной зоне или нет и почему?
2. Между спутником на геостационаре и нашей планетой планетой дейстует сила притяжения. Она действует меджу центром масс спутника и центром массы земли?
Тогда почему при смещении/наклоне земной оси (лето/зима) спутник остается на одном месте относительно точки на земле?
Если будете отвечать, только не очень загадочно, лучше на "пальцах", хотя с физикой на уровне школьной программы все отлично.

[ched]

У геостационара может быть немного наклоненная орбита, но тогда он уже не совсем стационар 

[Muxa]

Тогда почему при смещении/наклоне земной оси (лето/зима) спутник остается на одном месте относительно точки на земле?

Потому что ось его орбиты "смещается/наклоняется" вместе с земной
Представте себе, что относительно чего "смещается" и сами все поймете.

[AAV]

Основы геостационарной орбиты http://space.kursknet.ru/ts_kelso/russian/v04n07/v04n07.sht

[dims]

1. Геостационарная орбита проходит только по экваториальной зоне или нет и почему?

Геостационарная орбита - это просто такая орбита, полёт по относительно земной поверхности выглядит, как покой. Соответственно, если Вы будете лететь не точно над экватором, Вам придётся подниматься то выше, то ниже его, то есть, покоя не получится.

2. Между спутником на геостационаре и нашей планетой планетой дейстует сила притяжения. Она действует меджу центром масс спутника и центром массы земли?

Вообще-то нет. Силы действуют между каждой крупинкой Земли и каждой крупинкой спутника. Но с большой точностью можно считать, что к центру масс спутника приложена сила, направленная к центру масс Земли. Силой, действующей на центр масс Земли со стороны центра масс спутника, можно пренебречь.

Тогда почему при смещении/наклоне земной оси (лето/зима) спутник остается на одном месте относительно точки на земле?

Земная ось никогда не наклоняется и не смещается (с некоторой точностью). Она всегда направлена на Полярную звезду, и зимой, и летом.

[Eduard_Stn]

Большое спасибо всем за ответы. Особенно AAV и dims.
dims вообще 5 баллов за пункт 3. До меня только после прочтени дошло, что у Земли действительно ось не смещает ни зимой ни летом. Просто она наклонена отностельно плоскости вращения вокруг Солнца... Супер.

[Ясь]

Но через несколько сотен лет из-за прецессии ГС спутники начнут описывать вполне заметные "восьмерки" из-за того, что ось Земли повернется из-за прецессии, а орбита спутника сохранит свое положение. Вернее, у нее тоже будет своя прецессия, которая не совпадает с прецессией земной оси.

[ivanij]

Ещё можно добавить, что земные сутки постепенно увеличиваются из-за влияния Луны. Она тормозит Землю. Поэтому и радиус геостационарной орбиты будет также постепенно увеличиваться.

[·]

dims,

Силой, действующей на центр масс Земли со стороны
центра масс спутника, можно пренебречь.

По той простой причине, что такой отдельной силы нет,
но есть только одна сила тяготения между двумя
гравитирующими массами. А вообще с точки зрения
математики не важно — геостац летает вокруг Земли,
или Земля вокруг геостаца, и можно сказать, что он
её притягивает с таким же успехом, как и она его .

[Пенелопа]

dims,

Силой, действующей на центр масс Земли со стороны
центра масс спутника, можно пренебречь.

По той простой причине, что такой отдельной силы нет,
но есть только одна сила тяготения между двумя
гравитирующими массами. А вообще с точки зрения
математики не важно — геостац летает вокруг Земли,
или Земля вокруг геостаца, и можно сказать, что он
её притягивает с таким же успехом, как и она его .

Притягивают они друг друга,  но поскольку масса спутника много меньше массы Земли, то все-таки спутник вращается вокруг Земли, и центр орбиты (один из фокусов эллипса), пренебрижимо мало сдвинут относительно центра Земли. Так. что разница есть и еще какая 

[·]

"Что к чему привешено: хвост к собаке, или собака к хвосту?"

Допущение, что менее массивное вращается вокруг более массивного
делает более наглядной картину вращения вокруг общего центра масс.
Но никто не может мне запретить думать, что я и Вселенная также
вращаемся вокруг нашего общего центра масс, который от меня находится
в чудовищной бесконечности, но он, и именно он — где-то всё-таки есть .

[zxv]

>>Но через несколько сотен лет из-за прецессии ГС спутники начнут описывать вполне заметные "восьмерки" из-за того, что ось Земли повернется из-за прецессии, а орбита спутника сохранит свое положение.

Геостационарная орбита подвержена существенным возмущениям со стороны Солнца и Луны, поэтому стационары постоянно "уходят" по наклонению. При отсутствии коррекций за несколько лет величина наклонения достигает единиц градусов. Кстати, есть "штатные" квазистационарные орбиты (с ненулевым наклонением), например, у Thuraya.

[ivanij]

 Согласен с Вами ув. Panov. Вращение в любом случае происходит вокруг общего центра масс. Поэтому в самом строгом смысле даже гелиоцентрическая система Коперника таковой по существу не является. См. книгу Н.В.Гулиа "Удивительная физика".

[dims]

Панов прав, конечно, что движение происходит вокруг общего центра масс. А вот насчёт того, что нет отдельных сил - он неправ. Согласно механике Ньютона здесь имеется две силы, одинаковые по величине, противоположно направленные и приложенные к двум телам.

[·]

Ни Александрович, ни Ньютон не упоминают о двух силах.
F действует только вдоль одной оси, соединяющей центры масс.
Выберем масштаб изображения таким, чтобы длина вектора F
равнялась расстоянию между центрами масс 1 и 2.
Острие вектора этой силы втыкается в ц.м. того тела, которое
назначим "ведущим", а начало покоится в ц.м. "ведомого".
Математически точку отсчёта можно задвинуть по оси внутрь между телами,
чтобы не знаю для чего разложить силу на две встречно-направленные
(или наружу для получения однонаправленных векторов).
Есть ли здесь физический смысл? — виртуальная точка не обладает массой.

Вот бы Тютрина сюда .

[Звездный Кот]

Геостационарная орбита подвержена существенным возмущениям со стороны Солнца и Луны, поэтому стационары постоянно "уходят" по наклонению. При отсутствии коррекций за несколько лет величина наклонения достигает единиц градусов. Кстати, есть "штатные" квазистационарные орбиты (с ненулевым наклонением), например, у Thuraya.

Еще обязательно нужно учитывать световое давление, ибо батареи у геостационаров обычно неплохого размаха... Здесь бывает интересный эффект, когда наступают эпохи суптниковых затмений, ежедневная динамическая "отдача" при входе в тень и световой удар при выходе из нее...

[dims]

Ни Александрович, ни Ньютон не упоминают о двух силах.

Ньютон упоминает. В своём втором законе он записал, что a = F/m, где a - это вектор ускорения тела, а F - вектор силы, его вызывающий. Поскольку при орбитальном вращений оба тела движутся с ускорением, то есть, не прямолинейно и/или не равномерно, то это значит, что на оба тела действует какая-то сила.

Возможно, это проще понять, если представить, что никакой гравитации в мире нет (невесомость), а есть только динамика. Два массивных тела можно связать резинкой и закрутить их друг вокруг друга - они продолжат кружиться. Если подобрать свойства резинки соответствующим образом, то получим те же самые законы Кепплера, что и в случае с гравитацией. Но зато будет очевидно, что первое тело тянет за резинку второе, а второе - первое. То есть, силы две.

[ivanij]

dims совершенно прав. Существует две силы, но приложенные к разным телам. На этой почве часто случается путаница между центробежными и центростремительными силами и ускорениями. Даже и в солидных учебниках.

[·]

Две силы... Если это так, дайте формулы расчёта каждой
из них и результирующей. Они в случае Закона Всемирного
Тяготения складываются или вычитаются и вообще как-то связаны,
или всё-таки это одна сила?

[dims]

Две силы... Если это так, дайте формулы расчёта каждой

Формула силы, действующей со стороны Земли на Луну: F_ЗЛ = G * (m_З*m_Л*(r_З - r_Л))/|r_З - r_Л|³
Формула силы, действующей со стороны Луны на Землю: F_ЛЗ = G * (m_З*m_Л*(r_Л - r_З))/|r_З - r_Л|³

из них и результирующей. Они в случае Закона Всемирного
Тяготения складываются или вычитаются и вообще как-то связаны,
или всё-таки это одна сила?

Никакой результирующей у этих двух сил нет, так как они приложены к разным телам (понятие резульирующей имеет смысл только, если силы приложены к одному телу), одна к Луне, другая - к Земле. Каждая из сил действует на своё тело и ничем не уравновешена (никаких "центробежных" сил, например, нет), именно по этой причине тела движутся по кривой.