تعريف المدارات الإهليلجية

المدار الإهليلجي هو دوران جسم حول آخر في مسار بيضاوي الشكل يسمى القطع الناقص. تدور الكواكب في النظام الشمسي حول الشمس في مدارات إهليلجية. تدور العديد من الأقمار الصناعية حول الأرض في مدارات إهليلجية كما يفعل القمر. في الواقع ، تسافر معظم الأجسام الموجودة في الفضاء الخارجي في مدار بيضاوي الشكل.

يشبه القطع الناقص دائرة مستطيلة ، كما لو كانت ممدودة من نهاياتها. نظرًا لأن حجم الدائرة يقاس بالقطر ، فإن حجم القطع الناقص يقاس بالمحور الرئيسي والثانوي. يقيس المحور الرئيسي أطول مسافة عبر القطع الناقص بينما يقيس المحور الثانوي الأقصر. يعرّف علماء الرياضيات القطع الناقص من خلال البؤر ، بشكل أساسي "مركزي" الشكل ، أو في حالة المدار الإهليلجي ، النقطتان اللتان يدور حولهما الجسم.

كل جسم له كتلة يمارس قوة الجاذبية على كل جسم آخر. تزداد الجاذبية مع زيادة الكتلة ، لذلك كلما زادت كتلة الجسم ، زادت قوة الجاذبية. لذلك ، على نطاق كوكبي ، فإن قوة الجاذبية هائلة. عندما يتحرك كوكب ، مثل الأرض ، عبر الفضاء ، فإنه يتأثر بجميع الأجسام الأخرى من حوله ويكون الجسم الأكثر ضخامة في النظام الشمسي هو الشمس. عندما تنحصر الأرض في جاذبية الشمس ، يتم تحويل مسارها ، مما يتسبب في اتجاهها نحو الجسم الأكثر كتلة. إذا كانت جاذبية الجسم الأكثر ضخامة كافية ، فستدور الأرض حوله في مسار يُعرف باسم المدار.

كان يوهانس كيبلر أول عالم يصف بدقة المدارات الإهليلجية للكواكب بقانونه الأول لحركة الكواكب في عام 1605. قبل كبلر ، كان يُعتقد أن الكواكب تتحرك في دوائر كاملة حول الشمس كما وصفها كوبرنيكوس عام 1543. ابتكر كبلر ثلاثة قوانين في المجموع ، حتى أنه ألهم السير إسحاق نيوتن لتطوير قانون الجاذبية.

المدارات الإهليلجية للكواكب في النظام الشمسي لها "انحراف" ضئيل للغاية ، أو انحراف عن دائري. ومع ذلك ، فإن بعض الأجسام ، مثل المذنبات ، لديها انحراف أكبر في مدارها. يشار إلى هذه المدارات على أنها "مدارات بيضاوية للغاية" أو HEOs. يتأرجح مذنب في HEO بالقرب من الشمس بسرعة عالية جدًا قبل أن يعود مسرعًا إلى الفضاء. في أبعد نقطة عن الشمس ، يتحرك المذنب ببطء شديد ، ويبقى لفترة طويلة. استخدم العلماء مفهوم HEO لوضع الأقمار الصناعية في الفضاء التي تبقى على جزء واحد من الأرض لفترة طويلة. ثم تتسارع هذه الأقمار الصناعية حول الجانب الآخر من الأرض في رحلة قريبة. تستخدم الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) مدارات إهليلجية عالية للحفاظ على التغطية الكاملة للأرض في جميع الأوقات.

من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الأرض تكون أقرب إلى الشمس خلال الصيف وبعيدًا في الشتاء. في نصف الكرة الشمالي ، العكس هو الصحيح. المدار الإهليلجي للأرض دائري للغاية ولا تتغير المسافة إلى الشمس بما يكفي ليكون لها تأثير كبير على الفصول. إن ميل الأرض على محورها له تأثير أكبر بكثير من المدار الإهليلجي وهو سبب الفصول.