Что такое спутник в географии
Спутники планет Солнечной системы
Солнечная система > Спутники планет
Спутники в Солнечной системе: таблица спутников для всех планет. Описание и характеристика с фото, количество, самый большой и самый маленький спутник системы.
Большинство других планет Солнечной системы также имеют спутники. Число спутников насчитывается от 1 для Земли до целых 67 для Юпитера. У двух наших планет, Меркурия и Венеры, нет спутников.
Шириной всего в милю, Дактиль — самый маленький спутник Солнечной системы. Дактиль является удивительным объектом, потому что вращается не вокруг планеты, а вокруг астероида. Раньше астрономы полагали, что астероиды слишком малы, чтобы иметь спутники. А вот и нет.
Все спутники вращаются вокруг своих планет хозяев, а также вращаются вокруг собственной оси. Нашей Луне требуется более 27 дней, чтобы сделать 1 полное обращение вокруг Земли. Некоторые спутники, включая наш, вращаются в, так называемом, синхронном вращении. В этом случае время, которое требуется Луне, чтобы сделать один оборот вокруг планеты, такое же, как время, которое требуется Луне, чтобы сделать один оборот вокруг собственной оси. Это означает, что Луна держится всегда одной и той же стороной к планете.
Сравнительные размеры некоторых спутников и планет в Солнечной системе
Спутники планет Солнечной системы: Миры из камня и льда
Большинство спутников состоят в основном из камня, льда или комбинации обеих составляющих. Они гораздо менее плотные, чем планеты и не имеют металлического ядра. У некоторых, таких как у спутника Сатурна Титан, есть плотная атмосфера. Эта атмосфера дает астрономам веру, что на этом спутнике могут быть некоторые формы жизни. Так как у большинства спутников нет атмосферы, у них нет естественной защиты от метеоров.
Как работают спутники?
«Человек должен подняться над Землей — в атмосферу и за ее пределы — ибо только так он полностью поймет мир, в котором живет».
Сократ сделал это наблюдение за века до того, как люди успешно вывели объект на земную орбиту. И все же древнегреческий философ, кажется, понял, насколько ценным может быть вид из космоса, хотя совершенно не знал, как этого достичь.
Этому понятию — о том, как вывести объект «в атмосферу и за ее пределы» — пришлось ждать до тех пор, пока Исаак Ньютон не опубликовал свой знаменитый мысленный эксперимент с пушечным ядром в 1729 году. Выглядит он примерно так:
В октябре 1957 года Советский Союз наконец подтвердил догадку Ньютона, запустив «Спутник-1» — первый искусственный спутник на орбите Земли. Это инициировало космическую гонку и многочисленные запуски объектов, которым предназначалось летать вокруг Земли и других планет Солнечной системы. С момента запуска «Спутника» некоторые страны, по большей части США, Россия и Китай, запустили более 3000 спутников в космос. Некоторые из этих сделанными людьми объектов, например МКС, большие. Другие отлично умещаются в небольшом сундучке. Благодаря спутникам мы получаем прогнозы погоды, смотрим телевизор, сидим в Интернете и звоним по телефону. Даже те спутники, работу которых мы не ощущаем и не видим, отлично служат в пользу военных.
Конечно, запуск и эксплуатация спутников привели к проблемам. Сегодня, учитывая более 1000 рабочих спутников на земной орбите, наш ближайший космический район стал оживленнее, чем крупный город в час пик. Приплюсуйте к этому нерабочее оборудование, заброшенные спутники, части аппаратного обеспечения и фрагменты от взрывов или столкновений, которые наполняют небеса вместе с полезным оборудованием. Этот орбитальный мусор, о котором мы подробно писали, накапливался на протяжении многих лет и представляет серьезную угрозу для спутников, в настоящее время кружащим вокруг Земли, а также для будущих пилотируемых и непилотируемых запусков.
В этой статье мы залезем в кишки обычного спутника и заглянем в его глаза, чтобы увидеть виды нашей планеты, о которых Сократ и Ньютон не могли и мечтать. Но сначала давайте подробнее разберемся, чем, собственно, спутник отличается от других небесных объектов.
Что такое спутник?
Чтобы понять, почему спутники движутся таким образом, мы должны навестить нашего друга Ньютона. Он предположил, что сила гравитации существует между двумя любыми объектами во Вселенной. Если бы этой силы не было, спутники, летящие вблизи планеты, продолжали бы свое движение с одной скоростью и в одном направлении — по прямой. Эта прямая — инерционный путь спутника, который, однако, уравновешивается сильным гравитационным притяжением, направленным к центру планеты.
Иногда орбита спутника выглядит как эллипс, приплюснутый круг, который проходит вокруг двух точек, известных как фокусы. В этом случае работают все те же законы движения, разве что планеты расположены в одном из фокусов. В результате, чистая сила, приложенная к спутнику, не проходит равномерно по всему его пути, и скорость спутника постоянно меняется. Он движется быстро, когда находится ближе всего к планете — в точке перигея (не путать с перигелием), и медленнее, когда находится дальше от планеты — в точке апогея.
Спутники бывают самых разных форм и размеров и выполняют самые разнообразные задачи.
Когда были изобретены спутники?
Ученые не понимали Кларка — до 4 октября 1957 года. Тогда Советский Союз запустил «Спутник-1», первый искусственный спутник, на орбиту Земли. «Спутник» был 58 сантиметров в диаметре, весил 83 килограмма и был выполнен в форме шарика. Хотя это было замечательное достижение, содержание «Спутника» было скудным по сегодняшним меркам:
На внешней стороне «Спутника» четыре штыревые антенны передавали на коротковолновой частоте выше и ниже нынешнего стандарта (27 МГц). Станции слежения на Земле поймали радиосигнал и подтвердили, что крошечный спутник пережил запуск и успешно вышел на курс вокруг нашей планеты. Месяцем позже Советский Союз запустил на орбиту «Спутник-2». Внутри капсулы была собака Лайка.
В декабре 1957 года, отчаянно пытаясь идти в ногу со своими противниками по холодной войне, американские ученые попытались вывести спутник на орбиту вместе с планетой Vanguard. К сожалению, ракета разбилась и сгорела еще на стадии взлета. Вскоре после этого, 31 января 1958 года, США повторили успех СССР, приняв план Вернера фон Брауна, который заключался в выводе спутника Explorer-1 с ракетой U.S. Redstone. Explorer-1 нес инструменты для обнаружения космических лучей и обнаружил в ходе эксперимента Джеймса Ван Аллена из Университета Айовы, что космических лучей гораздо меньше, чем ожидалось. Это привело к открытию двух тороидальных зон (в конечном счете названных в честь Ван Аллена), наполненных заряженными частицами, захваченными магнитным полем Земли.
Воодушевленные этими успехами, некоторые компании начали разрабатывать и запускать спутники в 60-х годах. Одной из них была Hughes Aircraft вместе со звездным инженером Гарольдом Розеном. Розен возглавил команду, которая воплотила идею Кларка — спутник связи, размещенный на орбите Земли таким образом, что мог отражать радиоволны из одного места в другое. В 1961 году NASA заключило контракт с Hughes, чтобы построить серию спутников Syncom (синхронная связь). В июле 1963 года Розен и его коллеги увидели, как Syncom-2 взлетел в космос и вышел на грубую геосинхронную орбиту. Президент Кеннеди использовал новую систему, чтобы поговорить с премьер-министром Нигерии в Африке. Вскоре взлетел и Syncom-3, который на самом деле мог транслировать телевизионный сигнал.
Эпоха спутников началась.
Какая разница между спутником и космическим мусором?
Техногенные объекты, вроде «Спутника» и Explorer, также можно классифицировать как спутники, поскольку они, как и луны, вращаются вокруг планеты. К сожалению, человеческая активность привела к тому, что на орбите Земли оказалось огромное количество мусора. Все эти куски и обломки ведут себя как и крупные ракеты — вращаются вокруг планеты на высокой скорости по круговому или эллиптическому пути. В строгом толковании определения можно каждый такой объект определить как спутник. Но астрономы, как правило, считают спутниками те объекты, которые выполняют полезную функцию. Обломки металла и другой хлам попадают в категорию орбитального мусора.
Орбитальный мусор поступает из многих источников:
NASA вывело специальный спутник под названием LDEF для изучения долгосрочных эффектов от столкновения с космическим мусором. За шесть лет инструменты спутника зарегистрировали около 20 000 столкновений, некоторые из которых были вызваны микрометеоритами, а другие орбитальным мусором. Ученые NASA продолжают анализировать данные LDEF. А вот в Японии уже планируют развернуть гигантскую сеть для отлова космического мусора.
Что внутри обычного спутника?
У всех спутников есть источник питания (обычно солнечные батареи) и аккумуляторы. Массивы солнечных батарей позволяют заряжать аккумуляторы. Новейшие спутники включают и топливные элементы. Энергия спутников очень дорога и крайне ограничена. Ядерные элементы питания обычно используются для отправки космических зондов к другим планетам.
У всех спутников есть бортовой компьютер для контроля и мониторинга различных систем. У всех есть радио и антенна. Как минимум, у большинства спутников есть радиопередатчик и радиоприемник, поэтому экипаж наземной команды может запросить информацию о состоянии спутника и наблюдать за ним. Многие спутники позволяют массу различных вещей: от изменения орбиты до перепрограммирования компьютерной системы.
Как и следовало ожидать, собрать все эти системы воедино — непростая задача. Она занимает годы. Все начинается с определения цели миссии. Определение ее параметров позволяет инженерам собрать нужные инструменты и установить их в правильном порядке. Как только спецификация утверждена (и бюджет), начинается сборка спутника. Она происходит в чистой комнате, в стерильной среде, что позволяет поддерживать нужную температуру и влажность и защищать спутник во время разработки и сборки.
Искусственные спутники, как правило, производятся на заказ. Некоторые компании разработали модульные спутники, то есть конструкции, сборка которых позволяет устанавливать дополнительные элементы согласно спецификации. К примеру, у спутников Boeing 601 было два базовых модуля — шасси для перевозки двигательной подсистемы, электроника и батареи; и набор сотовых полок для хранения оборудования. Эта модульность позволяет инженерам собирать спутники не с нуля, а с заготовки.
Как спутники запускаются на орбиту?
В большинстве запусков спутников запуск ракеты происходит прямо вверх, это позволяет быстрее провести ее через толстый слой атмосферы и минимизировать расход топлива. После того, как ракета взлетает, механизм управления ракеты использует инерциальную систему наведения для расчета необходимых корректировок сопла ракеты, чтобы обеспечить нужный наклон.
После того как ракета выходит в разреженный воздух, на высоту около 193 километров, система навигации выпускает небольшие ракетки, чего достаточно для переворота ракеты в горизонтальное положение. После этого выпускается спутник. Небольшие ракеты выпускаются снова и обеспечивают разницу в расстоянии между ракетой и спутником.
Орбитальная скорость и высота
Ракета должна набрать скорость в 40 320 километров в час, чтобы полностью сбежать от земной гравитации и улететь в космос. Космическая скорость куда больше, чем нужно спутнику на орбите. Они не избегают земной гравитации, а находятся в состоянии баланса. Орбитальная скорость — это скорость, необходимая для поддержания баланса между гравитационным притяжением и инерциальным движением спутника. Это примерно 27 359 километров в час на высоте 242 километра. Без гравитации инерция унесла бы спутник в космос. Даже с гравитацией, если спутник будет двигаться слишком быстро, его унесет в космос. Если спутник будет двигаться слишком медленно, гравитация притянет его обратно к Земле.
Орбитальная скорость спутника зависит от его высоты над Землей. Чем ближе к Земле, тем быстрее скорость. На высоте в 200 километров орбитальная скорость составляет 27 400 километров в час. Для поддержания орбиты на высоте 35 786 километров спутник должен обращаться со скорость 11 300 километров в час. Эта орбитальная скорость позволяет спутнику делать один облет в 24 часа. Поскольку Земля также вращается 24 часа, спутник на высоте в 35 786 километров находится в фиксированной позиции относительно поверхности Земли. Эта позиция называется геостационарной. Геостационарная орбита идеально подходит для метеорологических спутников и спутников связи.
В целом, чем выше орбита, тем дольше спутник может оставаться на ней. На низкой высоте спутник находится в земной атмосфере, которая создает сопротивление. На большой высоте нет практически никакого сопротивления, и спутник, как луна, может находиться на орбите веками.
Типы спутников
Полярно-орбитальные спутники также проходят через полюсы с каждым оборотом, хотя их орбиты менее эллиптические. Полярные орбиты остаются фиксированными в космосе, в то время как вращается Земля. В результате, большая часть Земли проходит под спутником на полярной орбите. Поскольку полярные орбиты дают прекрасный охват планеты, они используются для картографирования и фотографии. Синоптики также полагаются на глобальную сеть полярных спутников, которые облетают наш шар за 12 часов.
Можно также классифицировать спутники по их высоте над земной поверхностью. Исходя из этой схемы, есть три категории:
И наконец, можно подумать о спутниках в том смысле, где они «ищут». Большинство объектов, отправленных в космос за последние несколько десятилетий, смотрят на Землю. У этих спутников есть камеры и оборудование, которое способно видеть наш мир в разных длинах волн света, что позволяет насладиться захватывающим зрелищем в ультрафиолетовых и инфракрасных тонах нашей планеты. Меньше спутников обращают свой взгляд к пространству, где наблюдают за звездами, планетами и галактиками, а также сканируют объекты вроде астероидов и комет, которые могут столкнуться с Землей.
Известные спутники
Однако есть настоящие герои орбиты. Давайте с ними познакомимся.
Сколько стоят спутники?
Строительство такой сложной машины требует массы ресурсов, поэтому исторически только правительственные ведомства и корпорации с глубокими карманами могли войти в спутниковый бизнес. Большая часть стоимости спутника лежит в оборудовании — транспондерах, компьютерах и камерах. Обычный метеорологический спутник стоит около 290 миллионов долларов. Спутник-шпион обойдется на 100 миллионов долларов больше. Добавьте к этому стоимость содержания и ремонта спутников. Компании должны платить за пропускную полосу спутника так же, как владельцы телефонов платят за сотовую связь. Обходится иногда это более чем в 1,5 миллиона долларов в год.
Другим важным фактором является стоимость запуска. Запуск одного спутника в космос может обойтись от 10 до 400 миллионов долларов, в зависимости от аппарата. Ракета Pegasus XL может поднять 443 килограмма на низкую околоземную орбиту за 13,5 миллиона долларов. Запуск тяжелого спутника потребует большей подъемной силы. Ракета Ariane 5G может вывести на низкую орбиту 18 000-килограммовый спутник за 165 миллионов долларов.
Несмотря на затраты и риски, связанные с постройкой, запуском и эксплуатацией спутников, некоторые компании сумели построить целый бизнес на этом. К примеру, Boeing. В 2012 году компания доставила в космос около 10 спутников и получила заказы на более чем семь лет, что принесло ей почти 32 миллиарда долларов дохода.
Будущее спутников
Другое решение — сокращение размера и сложности спутников. Ученые Калтеха и Стэнфордского университета с 1999 года работают над новым типом спутника CubeSat, в основе которого лежат строительные блоки с гранью в 10 сантиметров. Каждый куб содержит готовые компоненты и может объединиться с другими кубиками, чтобы повысить эффективность и снизить нагрузку. Благодаря стандартизации дизайна и сокращению расходов на создание каждого спутника с нуля, один CubeSat может стоить всего 100 000 долларов.
В апреле 2013 года NASA решила проверить этот простой принцип и запустило три CubeSat на базе коммерческих смартфонов. Цель состояла в том, чтобы вывести микроспутники на орбиту на короткое время и сделать несколько снимков на телефоны. Теперь агентство планирует развернуть обширную сеть таких спутников.
Будучи большими или маленькими, спутники будущего должны быть в состоянии эффективно сообщаться с наземными станциями. Исторически сложилось так, что NASA полагалось на радиочастотную связь, но РЧ достигла своего предела, поскольку возник спрос на большую мощность. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые NASA разрабатывают систему двусторонней связи на основе лазеров вместо радиоволн. 18 октября 2013 года ученые впервые запустили лазерный луч для передачи данных с Луны на Землю (на расстоянии 384 633 километра) и получили рекордную скорость передачи в 622 мегабита в секунду.
спутники планет
Полезное
Смотреть что такое «спутники планет» в других словарях:
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — СПУТНИКИ ПЛАНЕТ, относительно массивные тела естественного или искусственного происхождения, обращающиеся вокруг планет. 7 из девяти планет Солнечной системы обладают естественными спутниками: Земля (1), Марс (2), Юпитер (16), Сатурн (18), Уран… … Современная энциклопедия
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — тела естественного или искусственного происхождения, обращающиеся вокруг планет. Естественные спутники имеют: Земля (Луна), Марс (Фобос и Деймос), Юпитер (Амальтея, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме,… … Большой Энциклопедический словарь
Спутники планет — СПУТНИКИ ПЛАНЕТ, относительно массивные тела естественного или искусственного происхождения, обращающиеся вокруг планет. 7 из девяти планет Солнечной системы обладают естественными спутниками: Земля (1), Марс (2), Юпитер (16), Сатурн (18), Уран… … Иллюстрированный энциклопедический словарь
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — (Satellite) небесные тела, подобные планетам, но меньшие по размерам, обращающиеся вокруг планет. Земля имеет одного спутника Луну, Марс 2, Юпитер 9, Сатурн 10, Уран 4 и Нептун 1. У Меркурия, Венеры и Плутона спутников не обнаружено. Луна самый… … Морской словарь
Спутники планет — тела Солнечной системы, обращающиеся вокруг Планет под действием их притяжения. Первыми по времени открытия (не считая Луны) являются 4 наиболее ярких спутника Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, обнаруженные в 1610 Г. Галилеем (См.… … Большая советская энциклопедия
Спутники планет — Сравнительные размеры некоторых спутников и Земли. Вверху названия планет, вокруг которых показанные спутники обращаются. Спутники планет (в скобках указан год открытия; списки отсортированы по дате открытия). Содержание … Википедия
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — тела естеств. или искусств. происхождения, обращающиеся вокруг планет. Естеств. спутники имеют Земля (Луна), Марс (Фобос и Деймос), Юпитер (Амальтея, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, Лиситея, Элара … Естествознание. Энциклопедический словарь
Спутники Сатурна — Спутники и кольца Сатурна Спутники Сатурна естественные спутники планеты Сатурн. У Сатурна известно 62 естественных спутника с подтверждённой орбитой, 53 из которых имеют собственные назван … Википедия
Спутники Нептуна — естественные спутники планеты Нептун. В настоящее время известно 13 спутников. Содержание 1 Тритон 2 Нереида 3 Остальные спутники … Википедия
Спутники
Полезное
Смотреть что такое «Спутники» в других словарях:
«Спутники» — Тип блюда: Категория: Время приготовления (минуты): 10 Продукты: Рецепт приготовления … Энциклопедия кулинарных рецептов
Спутники (Доктор Кто) — В британском научно фантастическом сериале «Доктор Кто» спутниками обозначают персонажей, который путешествуют с главным героем, Доктором, во времени и пространстве. Ниже представлен список спутников Доктора, которые путешествовали с ним в… … Википедия
Спутники Сатурна — Спутники и кольца Сатурна Спутники Сатурна естественные спутники планеты Сатурн. У Сатурна известно 62 естественных спутника с подтверждённой орбитой, 53 из которых имеют собственные назван … Википедия
Спутники Нептуна — естественные спутники планеты Нептун. В настоящее время известно 13 спутников. Содержание 1 Тритон 2 Нереида 3 Остальные спутники … Википедия
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — тела естественного или искусственного происхождения, обращающиеся вокруг планет. Естественные спутники имеют: Земля (Луна), Марс (Фобос и Деймос), Юпитер (Амальтея, Ио, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, Лиситея, Элара, Ананке, Карме,… … Большой Энциклопедический словарь
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — СПУТНИКИ ПЛАНЕТ, относительно массивные тела естественного или искусственного происхождения, обращающиеся вокруг планет. 7 из девяти планет Солнечной системы обладают естественными спутниками: Земля (1), Марс (2), Юпитер (16), Сатурн (18), Уран… … Современная энциклопедия
СПУТНИКИ ПЛАНЕТ — (Satellite) небесные тела, подобные планетам, но меньшие по размерам, обращающиеся вокруг планет. Земля имеет одного спутника Луну, Марс 2, Юпитер 9, Сатурн 10, Уран 4 и Нептун 1. У Меркурия, Венеры и Плутона спутников не обнаружено. Луна самый… … Морской словарь
Спутники и спутницы Тесея — Спутники и спутницы Тесея в греческой мифологии юноши и девушки, которых периодически посылали из Афин на Крит для Минотавра как возмещение за убийство в Аттике Андрогея. Единственный нарративный источник, перечисляющий их имена (кроме… … Википедия
Спутники планеты Земля: какие есть и чем отличаются
Мы провели эксперимент: спросили у знакомых, знают ли они, сколько спутников у Земли. Из десяти человек только один решил уточнить: «Каких именно? Естественных или искусственных?». Остальные вспомнили, что у Земли есть спутник Луна, и они слышали о каких-то ещё. Чтобы развеять сомнения в этом вопросе, Прекрасный Мир решил рассказать, какие спутники есть у Земли и чем они отличаются.
Что такое спутник
Спутник — объект, который вращается вокруг другого объекта в космосе по определенной траектории. В зависимости от происхождения спутники бывают естественными и искусственными.
Луна — естественный спутник Земли
Есть 2 наиболее распространенные теории о том, как появляются естественные спутники
Луна — естественный спутник Земли
Считается, что для Луны справедлива вторая теория. Ученые выяснили, что в составах Луны и Земли есть одинаковые соединения. Поэтому они предположили, что раньше Луна была частью планеты.
Луна — это единственный естественный спутник Земли. Сейчас этот факт общепризнан, но в 19-м и первой половине 20-го веков астрономы постоянно предполагали наличие у Земли и других спутников.
Гипотетические естественные спутники Земли
Болид — яркий и заметный метеор
Фредерик Пти изучал болиды — достаточно яркие и заметные метеоры. По его вычислениям получалось, что некоторые болиды двигались по эллиптической орбите. Из-за этого он предположил, что эти болиды могут быть спутниками Земли. Научное сообщество с его теорией не согласилось и указало Пти на ошибки в вычислениях: например, он не учитывал сопротивление воздуха и не брал в расчет погрешности в исходных данных.
Письмо Георга Вальтемата в журнал «Сайенс»
(Sience) в котором он сообщает, что открыл
второй спутник Земли.
Георг Вальтемат предположил, что у Земли есть 3 маленьких спутника. Он считал, что спутники в разное время наблюдали многие ученые, но приняли их за пятна на солнце. Вальтемат заявил, что, в основном, спутники не видно, потому что они отражают мало света. Тем не менее, он вычислил, когда спутник пройдет по диску Солнца и будет заметен. Ученые Уинклер (Йена, Германия) и Иво фон Бенко (Пула, Австрия) проверили его заявление, но в назначенное время спутника не увидели.
Появлялись и другие заявления о наблюдении спутников Земли. Такие заявление делали астролог Горнольд, астроном-любитель Шпиль, ученый Джон Багби. Ни одно из таких заявлений не подтвердилось.
Квазиспутники
Круитни — это квазиспутник, он не является естественным спутником Земли.
Искусственные спутники
ГЛОНАСС — глобальная навигационная спутниковая система, российская разработка
Искусственный спутник Земли — это космический летательный аппарат, который вращается вокруг планеты по эллиптической орбите. Обычно под этим названием понимают беспилотные аппараты.
Спутников в космосе много: спутники связи, разведывательные и навигационные спутники, метеорологические, астрономические и другие исследовательские спутники.
Что посмотреть интересное о космосе
О космосе сейчас много материалов, которыми можно просто восторгаться, даже если вы ничего не понимаете в этой области. Если нравится космос, то Прекрасный Мир рекомендует посмотреть:
P.S. Статья является научно-популярной и предназначена для новичков. Поэтому мы написали ее простым языком, упуская сложную терминологию.
С пожеланиями запоминающихся лунных ночей,
Статья написана для Прекрасного Мира.