सभी कक्षाओं के बारे में

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। प्राचीन काल में भी, स्टारगेज़र जानते थे कि ग्रह सितारों से भिन्न होते हैं। जबकि तारे हमेशा रात के आकाश में एक ही सामान्य स्थान पर दिखाई देते थे, ग्रहों ने अपनी स्थिति रात से रात में स्थानांतरित कर दी। वे सितारों की पृष्ठभूमि में घूमते हुए दिखाई दिए। कभी-कभी, ग्रह भी पीछे की ओर चलते हुए दिखाई देते थे। (इस व्यवहार को प्रतिगामी गति के रूप में जाना जाता है।) आकाश में इस तरह की अजीब हरकतों की व्याख्या करना कठिन था।

फिर, 1600 के दशक में, जोहान्स केप्लर ने ग्रहों की चाल में गणितीय पैटर्न की पहचान की। उससे पहले के खगोलविदों को पता था कि ग्रह सूर्य की परिक्रमा करते हैं, या परिक्रमा करते हैं। लेकिन केप्लर उन कक्षाओं का वर्णन करने वाले पहले व्यक्ति थे - सही ढंग से - गणित के साथ। जैसे कि एक पहेली को एक साथ रखते हुए, केप्लर ने देखा कि डेटा के टुकड़े एक साथ कैसे फिट होते हैं। उन्होंने कक्षीय गति के गणित को तीन नियमों के साथ संक्षेप में प्रस्तुत किया:

कोई ग्रह सूर्य के चारों ओर जो पथ लेता है वह एक दीर्घवृत्त है, वृत्त नहीं। एक अंडाकार अंडाकार आकार है। इसका मतलब है कि कभी-कभी कोई ग्रह अन्य समय की तुलना में सूर्य के अधिक निकट होता है।

इस पथ पर चलते हुए किसी ग्रह की गति बदल जाती है। सूर्य के सबसे निकट से गुजरने पर ग्रह की गति तेज हो जाती है और सूर्य से दूर जाने पर उसकी गति धीमी हो जाती है।

प्रत्येक ग्रह एक अलग गति से सूर्य की परिक्रमा करता है। अधिक दूर वाले तारे के करीब की तुलना में अधिक धीमी गति से चलते हैं।

केप्लर अभी भी यह नहीं समझा सके कि ग्रह अण्डाकार पथों का अनुसरण क्यों करते हैं और वृत्ताकार पथों का नहीं। लेकिन उनके नियम अविश्वसनीय सटीकता के साथ ग्रहों की स्थिति का अनुमान लगा सकते थे। फिर, लगभग 50 साल बाद, भौतिक विज्ञानी आइजैक न्यूटन ने तंत्र को समझाया कि केप्लर के नियम क्यों काम करते हैं: गुरुत्वाकर्षण। गुरुत्वाकर्षण बल अंतरिक्ष में वस्तुओं को एक-दूसरे की ओर आकर्षित करता है - जिससे एक वस्तु की गति लगातार दूसरी की ओर झुकती है।

पूरे ब्रह्मांड में, सभी प्रकार के खगोलीय पिंड एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं। चंद्रमा और अंतरिक्ष यान ग्रहों की परिक्रमा करते हैं। धूमकेतु और क्षुद्रग्रह सूर्य की परिक्रमा करते हैं - यहाँ तक कि अन्य ग्रह भी। हमारा सूर्य हमारी आकाशगंगा, आकाशगंगा के केंद्र की परिक्रमा करता है। आकाशगंगाएँ भी एक दूसरे की परिक्रमा करती हैं। कक्षाओं का वर्णन करने वाले केप्लर के नियम पूरे ब्रह्मांड में इन सभी वस्तुओं के लिए सही हैं।आइए केप्लर के प्रत्येक नियम को अधिक विस्तार से देखें।

सूर्य के चारों ओर क्षुद्रग्रहों, पृथ्वी, बुध, शुक्र और मंगल की 2000 से अधिक कक्षाओं को दर्शाने वाली एक छवि

कक्षाएँ, परिक्रमाएँ हर जगह। यह छवि 2,200 संभावित खतरनाक क्षुद्रग्रहों की कक्षाओं को दर्शाती है जो सूर्य की परिक्रमा कर रहे हैं। द्विआधारी क्षुद्रग्रह डिडिमोस की कक्षा को एक पतले सफेद अंडाकार द्वारा दिखाया गया है, और पृथ्वी की कक्षा मोटी सफेद पथ है। बुध, शुक्र और मंगल की कक्षाओं को भी लेबल किया गया है।

केप्लर का प्रथम नियम : दीर्घवृत्त

यह वर्णन करने के लिए कि अंडाकार जैसा अंडाकार कैसे होता है, वैज्ञानिक विलक्षणता (एक-सेन-ट्रिस-सिह-टी) शब्द का उपयोग करते हैं। वह विलक्षणता 0 और 1 के बीच की एक संख्या है। एक पूर्ण वृत्त में 0 की विलक्षणता होती है। 1 के करीब विलक्षणता वाली कक्षाएँ वास्तव में फैली हुई अंडाकार होती हैं।

पृथ्वी के चारों ओर चंद्रमा की कक्षा में 0.055 की विलक्षणता है। यह लगभग एक संपूर्ण चक्र है। धूमकेतु की बहुत ही विलक्षण कक्षाएँ होती हैं। हैली का धूमकेतु, जो हर 75 साल में पृथ्वी से चक्कर लगाता है, की कक्षीय विलक्षणता 0.967 है।

(किसी वस्तु की गति के लिए 1 से अधिक विलक्षणता होना संभव है। लेकिन इतनी उच्च विलक्षणता एक वस्तु का वर्णन करती है जो एक विस्तृत यू-आकार में दूसरे के चारों ओर घूमती है - कभी वापस नहीं आती। इसलिए, कड़ाई से बोलते हुए, यह वस्तु की परिक्रमा नहीं करेगा। उसका मार्ग चारों ओर मुड़ा हुआ था।)

एक एनिमेटेड छवि दिखा रही है कि गति और कक्षा आकार कैसे संबंधित हैं

यह एनीमेशन दिखाता है कि किसी वस्तु की गति कैसे अंडाकार आकार की उसकी कक्षा से संबंधित है।

PHOENIX7777/विकिमीडिया कॉमन्स (CC BY-SA 4.0)

अंतरिक्ष यान की कक्षा की योजना बनाने के लिए दीर्घवृत्त बहुत महत्वपूर्ण हैं। यदि आप मंगल ग्रह पर अंतरिक्ष यान भेजना चाहते हैं तो आपको यह याद रखना होगा कि अंतरिक्ष यान पृथ्वी से शुरू होता है। यह पहली बार में मूर्खतापूर्ण लग सकता है। लेकिन जब आप एक रॉकेट लॉन्च करते हैं, तो यह स्वाभाविक रूप से सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की कक्षा के दीर्घवृत्त का अनुसरण करेगा। मंगल पर पहुंचने के लिए, सूर्य के चारों ओर अंतरिक्ष यान के अण्डाकार पथ को मंगल की कक्षा से मेल खाने के लिए बदलना होगा।

कुछ बहुत ही जटिल गणित के साथ - वह प्रसिद्ध "रॉकेट साइंस" - वैज्ञानिक यह योजना बना सकते हैं कि एक अंतरिक्ष यान को लॉन्च करने के लिए रॉकेट को कितनी तेजी और कितनी ऊंचाई की आवश्यकता होती है। एक बार जब अंतरिक्ष यान पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में होता है, तो छोटे इंजनों का एक अलग सेट धीरे-धीरे सूर्य के चारों ओर शिल्प की कक्षा को चौड़ा करता है। सावधानीपूर्वक योजना के साथ, अंतरिक्ष यान का नया कक्षीय दीर्घवृत्त बिल्कुल सही समय पर मंगल ग्रह से बिल्कुल मेल खाएगा। यह अंतरिक्ष यान को लाल ग्रह पर पहुंचने की अनुमति देता है।

एक एनीमेशन दिखा रहा है कि कैसे एक अंतरिक्ष यान की कक्षा को पृथ्वी से मंगल की ओर बढ़ने पर आकार बदलना पड़ता है

जब कोई अंतरिक्ष यान अपनी कक्षा बदलता है - जैसे कि जब वह पृथ्वी के चारों ओर से एक में घूमता है जो उसे मंगल के चारों ओर ले जाएगा (जैसा कि इस चित्रण में है) - उसके इंजनों को अपने अण्डाकार पथ का आकार बदलना होगा।

केप्लर का दूसरा नियम: गति बदलना

जिस बिंदु पर किसी ग्रह की कक्षा सूर्य के सबसे करीब आती है, वह उसका पेरिहेलियन है। यह शब्द ग्रीक पेरी, या निकट, और हेलिओस, या सूर्य से आया है।

जनवरी की शुरुआत में पृथ्वी अपने पेरीहेलियन में पहुंच जाती है। (यह उत्तरी गोलार्ध के लोगों को अजीब लग सकता है, जो जनवरी में सर्दी का अनुभव करते हैं। लेकिन पृथ्वी की सूर्य से दूरी n है।