آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
ارتفاع ماهواره چه اثری روی مدارش دارد؟
ماهوارهٔ نزدیک زمین تندتر دور می‌زند یا ماهوارهٔ دورتر؟ ارتفاع را عوض کن و سرعت و زمان گردش را کنار هم ببین.
آزمایش رو شروع کنارتفاع را روی ۳۵۷۰۰ کیلومتر بگذار و اجرا کن. دوره نزدیک ۲۴ ساعت می‌شود؛ شکل مدار شماتیک است و نشان سبز فقط نزدیک بودن دوره به ۲۴ ساعت را بررسی می‌کند.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
یک دور در مدار نزدیک زمین
ارتفاع را روی ۲۰۰ کیلومتر بگذار و اجرا کن. دورهٔ مداری و سرعت را بخوان.
حدست چیه؟ ماهواره در این مدار حدوداً چند ساعت برای یک دور کامل زمان می‌خواهد؟
توضیح نتیجه رو ببین
در مدل، دوره حدود ۱٫۴۷ ساعت و سرعت حدود ۷٫۷۹ کیلومتر بر ثانیه است. سرعت زیاد کمک می‌کند ماهواره در مدار بماند؛ گرانش زمین هنوز آن را به سمت زمین می‌کشد.
ارتفاع را بیشتر کن
ارتفاع را از ۲۰۰ به ۱۲۰۰ کیلومتر ببر و هر دو عدد دوره و سرعت را با حالت قبلی مقایسه کن.
حدست چیه؟ با دورتر شدن از زمین، سرعت بیشتر می‌شود یا کمتر؟ دوره چطور؟
توضیح نتیجه رو ببین
در ۱۲۰۰ کیلومتر، دوره حدود ۱٫۸۲ ساعت و سرعت حدود ۷٫۲۶ کیلومتر بر ثانیه می‌شود. مدار بزرگ‌تر است و ماهواره کندتر حرکت می‌کند، پس یک دور کامل زمان بیشتری می‌برد.
مداری نزدیک به یک شبانه‌روز
ارتفاع را روی ۳۵۷۰۰ کیلومتر بگذار. دوره را بخوان و ببین نشان سبز ظاهر می‌شود یا نه.
حدست چیه؟ اگر ماهواره تقریباً به اندازهٔ چرخش زمین برای یک دور زمان بخواهد، از دید ما چه چیزی دربارهٔ جای آن انتظار داریم؟
توضیح نتیجه رو ببین
دورهٔ این مدل حدود ۲۳٫۸۶ ساعت است و نشان سبز دیده می‌شود. این ارتفاع نزدیک مدار زمین‌آهنگ است؛ اما برای ثابت ماندن بالای یک نقطه، دوره و جهت و شکل مدار هم باید مناسب باشند.
پشت این حرکت چه خبره؟
ارتفاع با فاصله از مرکز فرق دارد
r = R_E + h
ارتفاع را از سطح زمین می‌سنجیم، ولی در محاسبهٔ مدار فاصله از مرکز زمین لازم است. پس شعاع مدار از شعاع زمین و ارتفاع ماهواره با هم به دست می‌آید.
مدار دورتر، دورهٔ طولانی‌تر
T = 2*pi*sqrt(r^3/(G*M_E))
در مدار دایره‌ای، هرچه شعاع مدار بیشتر باشد، دورهٔ یک دور هم بیشتر می‌شود. قانون سوم کپلر این رابطه را برای ماهواره‌های دور یک جرم مرکزی مثل زمین توصیف می‌کند.
سرعت مداری با ارتفاع کم می‌شود
v = sqrt(G*M_E/r)
برای مدار دایره‌ای، در فاصلهٔ بیشتر از زمین سرعت مداری کمتر است. این به معنی افتادن ماهواره نیست: سرعتش همچنان طوری است که هنگام سقوط آزاد، سطح زمین را دور می‌زند.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
اگر دورهٔ ماهواره ۲۴ ساعت باشد، یعنی از هرجای زمین همیشه بالای یک شهر می‌ماند؟
نه لزوماً. برای این‌که ماهواره از دید زمین بالای یک نقطه بماند، مدارش باید دایره‌ای و روی استوا باشد و در جهت چرخش زمین حرکت کند؛ دوره هم باید با روز نجومی زمین هماهنگ باشد. این مدل فقط ارتفاع و دوره و سرعت را حساب می‌کند.
سؤال‌های رایج
دورهٔ مداری یعنی چی؟
مدت‌زمانی است که ماهواره برای یک دور کامل دور زمین نیاز دارد. دوره با ارتفاع بیشتر می‌شود، چون مسیر دورتر است و سرعت مداری هم کمتر می‌شود.
چرا ماهوارهٔ دورتر سرعت کمتری دارد؟
گرانش در فاصلهٔ بیشتر از زمین ضعیف‌تر است؛ برای مدار دایره‌ای، سرعت لازم هم کمتر می‌شود. عددهای این ویجت فقط برای مدار دایره‌ای ایده‌آل‌اند.
مدار زمین‌آهنگ چه فرقی با هر مدار ۲۴ ساعته دارد؟
فقط دوره کافی نیست. مدار باید دایره‌ای و روی استوا باشد و ماهواره هم‌جهت با چرخش زمین حرکت کند تا از دید زمین بالای یک نقطه بماند.
ارتفاع را از کجا اندازه می‌گیرند؟
از سطح زمین تا ماهواره. برای محاسبهٔ مدار، این ارتفاع را به شعاع زمین اضافه می‌کنند تا فاصله از مرکز به دست بیاید.
آیا اندازهٔ مدار در شکل واقعی است؟
نه. شکل فقط کمک می‌کند ماهواره و مدار را ببینی؛ مدارهای دور در قاب جا نمی‌شوند و نزدیک لبهٔ تصویر بریده می‌شوند. برای مقایسه، عددهای دوره و سرعت مناسب‌ترند.