A method for classifying orbits near asteroids

A method for classifying orbits near asteroids under a polyhedral gravitational field is presented, and may serve as a valuable reference for spacecraft orbit design for asteroid exploration. The orbital dynamics near aster- oids are very complex. According to the variation in orbit characteristics after being affected by gravitational perturbation during the periapsis passage, orbits near an as- teroid can be classified into 9 categories： （1） surrounding- to-surrounding, （2） surrounding-to-surface, （3） surrounding- to-infinity, （4） infinity-to-infinity, （5） infinity-to-surface, （6） infinity-to-surrounding, （7） surface-to-surface, （8） surface- to-surrounding, and （9） surface-to- infinity. Assume that the orbital elements are constant near the periapsis, the gravitation potential is expanded into a harmonic series. Then, the influence of the gravitational perturbation on the orbit is studied analytically. The styles of orbits are dependent on the argument of periapsis, the periapsis radius, and the periapsis velocity. Given the argument of periapsis, the orbital energy before and after perturbation can be derived according to the periapsis radius and the periapsis velocity. Simulations have been performed for orbits in the gravitational field of 216 Kleopatra. The numerical results are well consistent with analytic predictions.     

太阳处在“圆心”的合理性

在人民教育出版社《物理·必修2》第六章第一节行星的运动中,把开普勒行星运动定律做了近似处理:以太阳为圆心,地球绕太阳做圆周运动.这样做合理吗?下面,采用三种方法来论证,说明这样处理的合理性.1理论计算为了问题的简便,不考虑其他星体的影响,那么     

物理学咬文嚼字之三十九 Secular,equation

Secular equation,既是别称characteristic equation的久期方程,又是指行星运动的长期均差.西文中本来浑然一体的概念,在汉语语境中却似乎不搭边.     

火星的现在,地球的未来

 在“勇气”号登陆火星时,美国一位科学家指出,火星的现在预兆地球的未来。下面将根据天体运动规律和一些天文资料对此作简单的说明。一、行星运行轨道的理论分析太阳系内行星绕太阳做椭圆运动,为简单起见我们将其视为匀速圆周运动。设太阳的质量为M,行星的质量为m,太阳与行星之间的距离为r,万有引力常量为G,万有引力为F。根据牛顿的万有引力公式,得F=GMm/r²。(1)设行星绕太阳做匀速圆周运动的周期为T,其向心加速度可表示为a=v²/r=ω2r=(2π/T)2r。根据牛顿第二定律,得F=ma=m(2π/T)2r,(2)由(1)、(2)得T=2πr3/(GM)。     

宇宙的图象

 有位著名的科学家(据说是罗素)曾发表了一次关于天文学的演讲.他描述了地球怎样绕太阳轨道运行,太阳又怎样绕着被称为银河系的巨大的星团的中心轨道运行.演讲结束时,坐在后排的一位老年妇女站起来说:“你所讲的都是废话,其实这世界象个支撑在巨大的龟背上的平盘.”     

物理学家与音乐艺术

 科学史上的名人传记表明,许多物理学家,尤其是诺贝尔奖金荣赝者,他们的科学创造活动都与音乐艺术发生着千丝万缕的联系,或者说他们都非常酷爱音乐这种高雅的艺术。这样的史例是不胜枚举的。被后世尊为伟大的天空立法者、德国物理学家开普勒,是一位非常自觉的毕达哥拉斯主义者,他的著名的“行星协奏曲”,就是从一首古老的名为“和谐的序曲”的“音乐形象”中受到启发,发挥了类比联想而写成的。     

美科学家猜测距太阳30光年处有类地球行星

据台湾《中国时报》报道，美国天体物理学专家鲍斯在美国科学促进协会年会上指出：“距太阳约30光年远处，有约数十个类日恒星，我想其中应有好一部分，大概一半的恒星，周围会有类地球行星围绕．”他确信，类地球行星可以通过过美国太空总署预计今年3月5日发射升空的开普勒太空望远镜，或是从2006年开始在轨道上运转，配备太空望远镜的COROT卫星观测到．     

文艺复兴时期的开普勒

 数学家、天文学家、物理学家约翰尼斯·开普勒(JohannesKepler)(1571～1630)根据第谷·布拉赫的丰富而精确的天文观测资料,建立行星运动三定律,使其成为指导天体力学的基本定律,被人们称为“天空的立法者”。他继承和发展了哥白尼的日心学说,为人类认识宇宙的奥秘贡献了自己的智慧和心血。目前有关开普勒研究的文章大多集中于他对行星运动三定律的证明和论述,但是“历史的价值在于恢复其过去丰富多彩的活生生的生命。”如果我们公正地回复到历史的来龙去脉中,而不是用现代的观点编织历史,新科学的产生、新世界观的形成要比传统诠释所描述的复杂得多。     

热行星上的黑冰

太阳系最靠近太阳的行星是水星,尽管体积较小的它遭受太阳炙烤,但仍可能存在广阔的冰区。20 年前,地面观测发现水星极地附近有一小片高反射区域,说明存在冰。