قفل مداری!

ارائه دهنده : سید محمدحسین مهدئی (ورودی ۹۸ کارشناسی فیزیک)

 ۱.  چگونه یک ماهواره می‌تواند تنها با استفاده از یک سلول خورشیدی انتقال مداری داشته باشد؟

( بدون استفاده از جت و بادبان خورشیدی و … )

یک جواب کوتاه برای این سوال، تغییر تکانه‌ی زاویه‌ای اسپینی می‌باشد.

برای ساده‌سازی مسئله، ماهواره را دمبلی‌شکل در نظر می‌گیریم. با تغییر طول ماهواره اثر نیرو‌ی کشندی (گرادیان گرانش) بر ماهواره تغییر می‌کند و موجب تغییر تکانه‌ی زاویه‌ای اسپینی می‌شود. با توجه به پایستگی تکانه می‌دانیم مجموع تکانه‌ی زاویه‌ای اسپینی و مداری مقداری ثابت می‌باشد، بنابراین تغییر تکانه‌ی زاویه‌ای اسپنی موجب تغییر تکانه‌ی زاویه‌ای مداری می‌شود. از طرفی، تکانه‌ی زاویه‌ای مداری، با مجذور فاصله مدار از مرکز زمین متناسب است، پس تغییر آن موجب تغییر فاصله و به بیانی دیگر، انتقال مداری می‌شود.

میدان گرانش دیفرانسیلی ماه بر سطح زمین (همراه با اثر ضعیف‌تر مربوط به خورشید)

2- چرا همواره یک نیمه‌ی ماه را مشاهده می‌کنیم؟

علت این پدیده اثرات نیروی کشندی بر ماه است. این اثرات موجب حرکت ورقه‌های ماه می‌شود و به دلیل اصطکاک بین ورقه‌ها، مقداری انرژی تلف‌شده (به گرما و … تبدیل می‌شود) و با توجه به پایستگی انرژی، انرژی دوران اسپینی ماه کاهش می‌یابد. این پدیده تا زمانی که سرعت زاویه‌ای اسپینی با سرعت زاویه‌ای مداری ماه برابر شود ادامه پیدا کرده و در آن حالت به تعادل می‌رسد و این حالت تعادل به صورت قفل مداری نمایان می‌شود. قفل مداری موجب شده‌است که امروزه در ماه فعالیت آتشفشانی صورت نگیرد.

حلقه‌ی چای و فیزیک ۱۱ مهرماه ۱۳۹۹