De ce nu sunt circulare orbitele corpurilor cereşti?

Rezumarea primului mesaj :

...

Deoarece nu exista nicaieri in spatiu nici un punct fix, iar toate absoluturile lui Newton pe care se bazeaza teoria gravitatiei despre care vorbiti voi aici, nu exista nici ele, inseamna ca din contra, totul se afla intr-o permanenta dinamica, inclusiv sistemul nostru Solar, cu Soarele si planetele care il compun. Dinamica care schimba total imaginea de ansamblu a miscarii corpurilor care compun sistemul nostru solar. Si legile care guverneaza aceasta dinamica. Si multe altele...

- Ioan N. Popescu - Nota asupra unor probleme fundamentale ale teoriei gravitatiei a lui Newton

Razvan a scris:

Pentru că nici baricentrul nu e fix, ci oscilează şi el odată cu apropierea planetei de centrul de masă Solar, ceea ce duce, în final la amplificarea mişcării eliptice.

Să presupunem că e vorba de două corpuri, doar, Soarele şi o planetă. De ce n-ar fi fix baricentrul în acest caz?

Am dat link-urile alea; e destul de bine explicat acolo, cu poze, cu grafice, cu de toate.

Am survolat pe-acolo. N-am găsit nimic din ceea ce mă interesează. Nu mă pune să caut acuma aiurea pe net. Dacă poţi, răspunde-mi concret la întrebare.

Razvan a scris:Are planeta o mişcare de revoluţie în jurul stelei? Are!
Se deplasează, sau nu, baricentrul în funcţie de poziţia planetei faţă de stea?

Răzvan, baricentrul a două corpuri este fix. Se mişcă doar centrele lor de masă în jurul baricentrului comun.

În cazul sistemului planetă - stea, oscilaţia stelei în jurul baricentrului poate fi aproximată ca tinzând spre zero, datorită inerţiei foarte mari a stelei. Mai ales că poziţia baricentrului se află, în acest caz, chiar în interiorul stelei.
În cazul planetei, această oscilaţie se observă mai bine. Figura pe care am desenat-o eu mai sus, special exagerat, poate fi mai edificatoare.

Tot nu văd unde este explicaţia formei eliptice. De ce nu se mişcă Soarele pe un cerc, iar planeta pe un cerc concentric cu Soarele, ambele cercuri cu centrul în baricentrul comun?

Dar după cum am mai spus, la forma eliptică a traiectoriilor planetelor mai contribuie o sumedenie de alţi factori, ce le influenţează mişcarea.

Faptul că ai adăugat asta denotă că ai simţit că ceva nu este în regulă şi că mai trebuie ceva pe deasupra. Să fim serioşi, sumedenia de alţi factori nu contribuie la forma eliptică, ci tocmai că strică această formă.

Razvan, sunt de aceeasi parere cu Abel aici :Baricentru descrie foarte bine miscarea unor stele duble dar nu explica formarea unei elipse si mai ales aparitia celui de-al doilea focar .O planeta in raport cu o stea are o masa extrem de mica si baricentru ar cadea in interiorul Soarelui
Cum rezulta de aici al doilea focar ?Doar prin excentricitatea miscarii?
Ma cam indoiesc.

Razvan a scris:

Este fix faţă de ce?

Este considerat fix, pentru simplitatea problemei, căci am presupus că este vorba doar de două corpuri, Soarele şi planeta, situaţie posibilă în teorie. Aşadar, alegem un reper cât mai convenabil, cu originea în baricentrul comun. Nu văd rostul întrebării ...

Dacă vei considera centrul de masă al stelei ca punct fix al sistemului planetă - stea, baricentrul va avea o mişcare în jurul acelui punct. Drept urmare, planeta va avea o mişcare eliptică faţă de centrul de masă al stelei, mişcare cu atât mai evidentă cu cât planeta este mai îndepărtată.

Chiar dacă te încăpăţânezi să iei centrul de masă al stelei ca punct fix, tot nu ai mişcare eliptică altfel decât din senin. Pentru că şi în acest caz planeta poate descrie un cerc (mai mare) în jurul centrului de masă al stelei. Deci nu apar condiţii teoretice care să justifice mişcarea eliptică.

Orbitele circulare sunt cazuri particulare. Cazurile generale sunt orbitele eliptice şi hiperbolice.

Cazurile de care vorbeşti depind de impulsul iniţial de care vorbeam. Mai ziceam şi că după miliarde de ani aceste cazuri generale nu mai au ce căuta în discuţie.

factorii care contribuie la forma unei traiectorii sunt multipli. Dacă vom considera doar acţiunea gravitaţiei, într-un sistem format de 2 corpuri, putem vorbi doar despre un caz ideal, care nu respectă totalitatea condiţiilor din natură.

Răzvan, de ce eşti rău? Eu nu cred că nu pricepi... Nu cred că nu pricepi că aici analizăm teoria. Noi vorbim de cazul ideal al două corpuri supuse gravitaţiei. Vrei să spui că două corpuri supuse gravitaţiei nu se vor mişca pe traiectorie eliptică decât dacă ar mai exista nişte factori suplimentari care să acţioneze?

Razvan a scris:

Tocmai aici e "şpilu"! Planeta poate descrie un cerc în jurul baricentrului sistemului; în jurul centrului de masă solar traiectoria ei va părea o elipsă.

De ce să fie o elipsă dacă am admis că planeta descrie cerc în jurul baricentrului? Dacă baricentrul este fix iar planeta descrie cerc în jurul baricentrului, atunci şi steaua descrie cerc în jurul baricentrului. Şi atunci planeta descrie cerc şi în jurul centrului stelei.

Din câte ştiu, aici analizăm întrebarea pusă de curiosul "Cum apare "aheliul" si "periheliul" miscarii de revolutie a Pamantului in jurul Soarelui ?" Răspunsul este că afeliul şi periheliul apar ca urmare a mişcării Pământului pe o orbită eliptică în jurul Soarelui.

Eu sper că întrebarea pusă nu este de grădiniţă, deci sper că curiosul a vrut să înţeleagă cauza mişcării pe o orbită eliptică în ciuda miliardelor de ani scurse de la „impulsul iniţial”. Dacă mă înşel, atunci asta numai curiosul poate confirma, iar subiectul poate fi, într-adevăr, închis.

In cazul Baricentrului este vorba de o excentricitate (elipsa mica) in schimb elipsa Pamantului este mai mare .
Spre comparatie diametrul soarelui este de 1.392.684 km în diametru in timp ce distanta pamant- soare este aproximativ 150.000.000 km (1u.a.).
Chiar daca baricentru ar fi pe diametrul soarelui tot nu am avea o elipsa asa cum o avem in realitate acum ....

Distanta la periheliu dintre soare si pamant este de 147.000.000 de km ori baricentru daca s-ar afla pe diametru ar duce la o excentricitate de 700.000. de km efectiv...

Numai 500 de km ? Cu atat mai mult se intaresc spusele mele:
La periheliu distanta este ~147.000.000 de km iar la afeliu de ~152.000.000 km. Diferenta este deci de 2.500.000 km >500 Km!

Iată un text care ar cam trebui să vă pună pe gânduri:

It is probably fortunate that most satellites nearing the end of their lives will have orbits with very low eccentricities (ie nearly circular). The reason for this is that atmospheric drag acts to circularise orbits. The apogee height is decreased whilst the perigee height is little affected until the orbit becomes close to circular.

După „logica mea”, faptele decurg în felul următor: sateliţii liberi cu orbite puternic alungite au energie mai mare decât cei cu orbite aproape circulare, motiv pentru care, pierzând energie în timp, orbitele lor pierd din excentricitate până când se apropie foarte mult de o orbită circulară, dar pe care nu o ating niciodată. Acest lucru se petrece deoarece în realitate orbitele sateliţilor liberi nu sunt niciodată plane, ci sunt mereu elice închise.

Cu siguranţă, acelaşi fenomen se petrece mult mai vizibil în cazul cometelor. La apropierea acestora de Soare, cometele pierd multă excentricitate, deci pierd şi multă energie, pierdere manifestată, după părerea mea, prin radiaţie de sincrotron, fenomen ce aminteşte că în acest caz cometele sunt de fapt tocmai „electroni” macroscopici.

Este de datoria mea să vă tot reamintesc astfel că Fizica elicoidală are un cuvânt greu de spus pentru viitor, fiind se pare singura care poate explica de ce sateliţii nu ating niciodată o orbită circulară, „obligând” (prin postulatul traiectoriei ca) această orbită să fie mereu o elice închisă, adică o curbă care nu poate avea curbura constantă.

si completez eu, natura si conditii din a caror totalitate nu cunoastem decat max. 10%... dar musai vrem sa explicam...

Numai 500 de km ?
La periheliu distanta este ~147.000.000 de km iar la afeliu de ~152.000.000 km. Diferenta este deci de 2.500.000 km >500 Km!

excentricitatea = 2.500.000km/150.000.000km = 0.016 %
Cam greu de justificat cu Baricentru care este la 500 km de centrul Soarelui.


Pana la urma cred ca intervin si alti factori care determina forma de elipsa a
traiectorie printre care posibil pe langa atractia corpurilor ceresti din imediata apropiere si atractia gravitationala a sistemelor solare (interstelare) pe ansamblu (centrului galaxiei )
Avand in vedere ca traiectoria planetelor in jurul soarelui este o elipsa iar soarele se misca la randul lui pe o spirala in interiorul galaxiei pana la urma traiectoria in timp a planetelor (tinand cont ca urmaresc soarele )este o elicoida. Din acest punct de vedere fizica elicoidala luand factorul deplasare a intregului sistem solar in timp in calcul ar avea un cuvant de spus.

Mă simt oarecum vinovat pentru nedumerirea ta curiosule, având în vedere că am început o expunere a mișcării în câmp central pe care din lipsă de timp nu am reușit nici până astăzi să o termin, unde printre altele aveam de gând să explic chiar acest aspect. Foarte schematic zis (lucru pe care am apucat să-l expun mai detaliat acolo, dacă îmi amintesc bine), problema mișcării a două corpuri într-un câmp central se poate reduce la mișcarea fictivă a unui corp imaginar (corpul de masă redusă) în jurul unui centru de forță. Ideea e că acest model se poate rezolva matematic exact și apoi din el se pot regăsi informațiile interesante pentru sistemul real.

Șmecheria stă așa, în cazul câmpului gravitațional newtonian, potențialul în care se mișcă particula de masă redusă ar arăta în felul următor: când particula este aproape de origine (lucru ce corespunde situației în care cele două corpuri reale sunt foarte apropiate), potențialul este foarte înalt (ai așa numita barieră centrifugală); de acolo acesta scade, formând un ”buzunar” cu valori negative (aici ai stările legate) de unde crește iar asimptotic spre 0 (când distanța de separare este infinită, corpurile nu se mai simt).

Energia totală conservându-se într-un câmp central, ți-o poți imagina ca o dreaptă care intersectează curba potențialului (într-un grafic în care ai avea distanța față de origine pe axa x și valoarea potențialului pe axa y). Dacă dreapta este deasupra buzunarului, asta ar corespunde situației în care ai o particulă (cometă să spunem) ce se apropie de la infinit de o stea, și este apoi aruncată de forța centrifugă înapoi la infinit, după ce trece pe lângă aceasta. Dacă dreapta este în buzunar, înseamnă că ai un sistem stabil, cum este să spunem sistemul Pământ-Soare și ai două posibilități: dacă energia este chiar pe fundul gropii, mișcarea se face la o distanță constantă (că nu te poți mișca mai aproape sau mai departe, căci ai nevoie de mai multă energie), deci este circulară, cum aproape că este cazul Pământului; altfel, dat fiind că acel buzunar nu este simetric, ai parte de o orbită eliptică, ce se face între punctele extreme ale buzunarului care sunt interesectate de dreapta energiei, puncte ce corespund pericentrului și apocentrului (sau pentru mișcări particulare, periheliului și afeliului, perigeului și apogeului și așa mai departe).

Promit să fac tot posibilul să revin cu mai multe amănunte pe topicul pe care l-am deschis mai demult, eventual o să le scriu separat în TeX și le postez pe măsură ce le termin.

omuldinluna a scris:Foarte schematic zis (lucru pe care am apucat să-l expun mai detaliat acolo, dacă îmi amintesc bine), problema mișcării a două corpuri într-un câmp central se poate reduce la mișcarea fictivă a unui corp imaginar (corpul de masă redusă) în jurul unui centru de forță.

Șmecheria stă așa, în cazul câmpului gravitațional newtonian, potențialul în care se mișcă particula de masă redusă ar arăta în felul următor: când particula este aproape de origine (lucru ce corespunde situației în care cele două corpuri reale sunt foarte apropiate), potențialul este foarte înalt (ai așa numita barieră centrifugală); de acolo acesta scade, formând un ”buzunar” cu valori negative (aici ai stările legate) de unde crește iar asimptotic spre 0 (când distanța de separare este infinită, corpurile nu se mai simt).

Energia totală conservându-se într-un câmp central, ți-o poți imagina ca o dreaptă care intersectează curba potențialului (într-un grafic în care ai avea distanța față de origine pe axa x și valoarea potențialului pe axa y). Dacă dreapta este deasupra buzunarului, asta ar corespunde situației în care ai o particulă (cometă să spunem) ce se apropie de la infinit de o stea, și este apoi aruncată de forța centrifugă înapoi la infinit, după ce trece pe lângă aceasta. Dacă dreapta este în buzunar, înseamnă că ai un sistem stabil, cum este să spunem sistemul Pământ-Soare și ai două posibilități: dacă energia este chiar pe fundul gropii, mișcarea se face la o distanță constantă (că nu te poți mișca mai aproape sau mai departe, căci ai nevoie de mai multă energie), deci este circulară, cum aproape că este cazul Pământului; altfel, dat fiind că acel buzunar nu este simetric, ai parte de o orbită eliptică, ce se face între punctele extreme ale buzunarului care sunt interesectate de dreapta energiei, puncte ce corespund pericentrului și apocentrului (sau pentru mișcări particulare, periheliului și afeliului, perigeului și apogeului și așa mai departe).

Nu inteleg !Potentialul cui ? Al campului electromagnetic? centrifugal? gravitational?Cum se conserva energia in camp cenTral? In afara nu se conserva ? Campul gravitational nu este peste tot ?Ce este cu aceste buzunare ?

CAdi a scris:Nu inteleg !Potentialul cui ? Al campului electromagnetic? centrifugal? gravitational?Cum se conserva energia in camp cenTral?

Vezi că a mai explicat omuldinluna asta, foarte frumos, în subiectul Mișcarea în câmp central.

Da frumos , dar tot nu explica complet cauzele .
In plus cometele revin periodic ,,la locul faptei '' si nu sunt aruncate la infinit !
Problema este ca ele au o elipsa mult alungita ,la fel cu cea de-a 10-a planeta care se crede ca exista in sistemul nostru solar dupa unele calcule ale unor astronomi.
Consider in continuare ca sunt prezente doua sau 3 forte majore care determina elipsele planetelor cu cele doua ,,focare'' :
1. Forta gravitationala a Soarelui
2.fortele de atractie dezvolta de planete intre ele .
3. Forta gravitationala a sistemelor solare ,de fapt a galaxiei concentrata in centru pe axa acesteia .
De altfel aceasta ultima forta determina miscarea Soarelui nostru pe o traiectorie spirala in jurul axei centrale a galaxiei .
Aceasta forta este responsabila de alungirea traiectoriei planetelor in jurul Soarelui si creierea celui de-al doilea focar imaginar.
Bineinteles ca in celalalt focar va sta tot timpul Soarele iar traiectoriile planetelor din sistemul solar respecta legile lui Kepler .
Asadar traiectoria eliptica a planetelor este data de 2 forte de atractie gravitationale majore :

1. Soarele
2.Axul central al galaxiei si bineinteles 3. influenta planetelor invecinate. Apoi cred ca mecanismul traiectoriei poate fi dezvoltat
cu fizica elicoidala si comportarea planetelor in potentialele campurilor generate de aceste forte (descrise intr-o oarecare masura de omuldinluna...)

Cu voia divinitatii, maine-l fac pe necuratul in patru si mai scriu un mesaj la analiza campului central, ca vad ca am reusit sa ma opresc fix la partea picanta, anume la expunerea amanuntita a multor lucruri pe care le-am scris rapid azi aici.

Raspund punctual insa acum la intrebarile lui Cadi, detaliindu-le maine in topicul respectiv.

Potentialul la care ma refer se numeste potential efectiv si este suma dintre potentialul gravitational si termenul centrifugal, o sa vezi maine sper exact de unde apare. Electromagnetismul nu joaca nici un rol aici.

Conservarea energiei intr-un camp central se intelege foarte simplu in felul urmator: lucrul mecanic cheltuit pentru a misca un corp mic intr-un astfel de camp intre doua puncte nu depinde de drumul pe care misc corpul intre ele, deci daca voi duce corpul din punctul A in punctul B pe un drum oarecare, iar apoi din B inapoi in A pe alt drum, voi castiga la fel de multa energie la intors cat am cheltuit la dus, sau invers, in functie de semnul interactiei dintre corpul de proba si camp.

Asta cu gravitatia e o intrebare buna. Pentru problema noastra ea este peste tot, doar ca la infinit se anuleaza, caci scade cu inversul patratului distantei fata de origine. Campul se naste insa odata cu sursa, deci iti poti imagina ca daca la momentul t am creat o masa m, acest camp are nevoie de timp pentru a se propaga in spatiu, ca sa afli pana unde a ajuns trebuie sa-i cunosti viteza, dar in genul de problema pe care o studiem noi aici presupunem ca a existat de suficient de mult timp cat sa nu ne mai intereseze.

Cu buzunarul o sa vezi maine sper exact ce si cum. Ideea e ca acel potential se duce la infinit aproape de origine (cand cele doua corpuri sunt foarte apropiate) apoi scade pe masura ce distanta dintre ele creste, are un minim negativ dupa care creste iar asimptotic spre 0, lucru ce spune ca pe masura ce le separam ele interactioneaza din ce in ce mai putin. Cometele de care vorbesti tu se afla la limita superioara a buzunarului, au orbite eliptice foarte, foarte mari, daca ar mai castiga putina energie din exterior, la urmatorul ocol dat Soarelui ar putea scapa rebele in Univers!

De ce se rotesc planetele pe o traectorie eliptica?
Pentru ca sunt supuse atractiei mai multor corpuri ceresti.

CAdi a scris:...Ce este cu aceste buzunare ?

Întâmplător am dat peste o imagine despre acel "buzunar" specificat de omuldinluna.

Bun, deci descrierea miscarii pe o traiectorie eliptica depinde in mare de Energie,de potentialele campurilor gravitationale ,de momentul cinetic si de acele ,,buzunare" ...
Mai depinde spuneam si de forta centrifuga.
Acum, cum legi acele buzunare (potentiale ) de miscarea unei planete?
dar al unei comete ? De ce una are elipsa mai putin alungita iar alta foarte alungita ?
Cum intervine masa unei planete mari apropiate in miscarea studiata ?
Stim ca momentul cinetic L=rxmv iar E=(mv^2)/2

In mesajul urmator de pe topicul dedicat miscarii in camp central o sa discut detaliat poza pusa de Razvan aici, iar in ce-i va urma probabil voi incepe sa analizez rezultatele generale prezentate pentru cazul specific al campului gravitational, unde veti vedea exact de ce o traiectorie inchisa este o elipsa si cum sunt parametrii ei specificati de energie si moment cinetic. Aveti putintica rabdare cum s-ar zice , sper sa nu mai dureze la fel de mult ca pana acum. CAdi, daca ai nelamuriri legate de calculele din acel topic lasa-mi un pm sau intreaba acolo exact la ce pas te-ai blocat, ca sa-ti pot raspunde.

Care sunt ,,potentialele'' in cele doua focare si la centrul elipsei ?
Ma intereseaza potentialul campului in jurul Soarelui (primul focar)deci la periheliul ,apoi la afeliu in jurul focarului imaginar, si la centru .

Frumoasa analiza, omuldinluna, numai ca eu as fi interesat daca ai o analiza mai actuala, dupa date mai proaspete?

Stim ca sistemul solar se invarte in jurul centrului galaxiei cu o viteza aproximata la 220 km/sec, pamantul in jurul soarelui cu 30 km/sec, iar pamantul in jurul axei sale cu 0,46 km/sec.

Daca esti in centrul galaxiei, dupa aceeasi logica analizezi sistemul “soare-pamant”?

Bordan a scris:Frumoasa analiza, omuldinluna, numai ca eu as fi interesat daca ai o analiza mai actuala, dupa date mai proaspete?

Stim ca sistemul solar se invarte in jurul centrului galaxiei cu o viteza aproximata la 220 km/sec, pamantul in jurul soarelui cu 30 km/sec, iar pamantul in jurul axei sale cu 0,46 km/sec.

Daca esti in centrul galaxiei, dupa aceeasi logica analizezi sistemul “soare-pamant”?

Buna intrebare !
Acelasi lucru vroiam sa-l intreb si eu,dar dupa ce facea analiza potentialelor gravitationale .

Din motive care-mi depășesc înțelegerea mesajul la care am scris aproape 40 de minute pur și simplu s-a topit . Nu am timp acum să reiau , deși mi-ar face plăcere, așa că rămâne să fac precizările ulterior. În orice caz, în seara asta sper să scriu următorul mesaj pe topicul dedicat.