Mevcut cevaplar zaten yeterli, ancak Dünya yörüngesine bir uydu gönderildiğinde, fırlatmanın Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesini etkilemeyeceğini vurgulamak da önemlidir, çünkü Dünya ve uydu yerçekimsel olarak etkileşime girmeye devam eder.ve Dünya + uydu sisteminin açısal momentumu değişmedi.

Dünya'nın yörüngesi üzerinde herhangi bir etki olması için, uzay aracının derin uzaya gönderilmesi gerekiyor (yani artık yerçekimsel olarak Dünya'ya bağlı değil) ve oraya yalnızca birkaç seçilmiş uzay aracı gönderildi.

Daha önce de belirtildiği gibi, onu uzaya yapan uzay aracının toplam kütlesi ve momentumu, Dünya kütlesinin ataletine kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir.Sistemden ayrılan birkaç düzine uzay aracını seçmek, bu karşılaştırmayı daha da dengesiz hale getiriyor.

Yörüngeye gönderilen malzeme kütlesi, naif bir gözlemci için çok büyük görünebilir, ancak Dünya'nın kütlesi ile karşılaştırıldığında hiçbir şey değildir ve yörüngesinde veya dönüşünde saptanabilir bir değişikliğe neden olmaz.Bu arada, Güneş'in etrafından geçerken toz, göktaşları ve mikro göktaşları topladıkça Dünya'nın kütlesi de artıyor.Üst atmosferin belirli bir miktarı yavaş yavaş uzaya sızıyor, ancak bu, gelen uzay enkazıyla dengelenmekten daha fazlası.Yörüngedeki uyduların çoğu sonunda Dünya'ya geri dönecek.

Yalnızca kütle küçük değil (diğer yanıtlarda açıklandığı gibi), önemli miktarda malzeme ekvator düzleminin dışında (aşağıdaki resme bakın). Nesneler bir düzlemde yörüngede döner ve bu düzlemin ekvatorla yaptığı açıya eğim denir. Eğim açısı ne kadar büyükse, Dünya'nın açısal momentumunda o kadar az azalma meydana gelir.

• Sıfır derece eğim, nesnenin ekvator düzleminde ("ekvator yörüngesi") kaldığı anlamına gelir.
• 0 ° ile 90 ° arasındaki bir eğim, nesnenin Dünya ile aynı yönde hareket ettiği anlamına gelir ("ilerleme").
• 90 ° 'lik bir eğim, nesnenin kutupların etrafında ("kutup yörüngesi") tamamen kuzeye ve güneye hareket ettiği anlamına gelir.
• 90 ° ile 180 ° arasındaki bir eğim, Dünya'nın ters yönünde ("geri hareket") hareket eder ve aslında Dünya'nın açısal momentumuna katkıda bulunur .
• 180 ° 'lik bir eğim, retrograd ekvator yörüngesi olacaktır.

Belirli yörüngeleri kullanmanın nedenleri var mı?

• Yerde tek bir yerde kalan tek yörünge türü, sabit bir yörüngedir. Bunlar 0 ° eğimle yapılmalıdır, çünkü diğer herhangi bir eğim uydunun enleminin her yörüngede kuzeye ve güneye hareket etmesine neden olacaktır. İlk başta, sabit bir yörüngenin Dünya üzerindeki şeylerin fotoğraflarını çekmek için mükemmel olacağını düşünebilirsiniz. Bununla birlikte, sabit konumlu uyduların yüksek rakımı, hedefinizden çok uzakta olduğunuz anlamına gelir ve hiçbir zaman ekvatordakinden başka hiçbir şeyin doğrudan tepesinde değilsiniz.
• Tüm Dünya yüzeyinin (casus / harita / hava durumu uyduları) resimlerini çekmek istiyorsanız, kutupları içeren tek yörünge kutup yörüngesidir. 90 ° 'ye yakın eğimler, tamamen kutupsal olmasalar bile genellikle "yeterince iyidir".
• Dolayısıyla casus uydunuz bir sitenin fotoğraflarını çeker, ancak her seferinde güneşin açısı farklıdır ve gölgeler farklıdır. İhtiyacınız olan şey, güneşle eşzamanlı bir yörünge. Bu yörünge her yıl tam olarak bir kez hareket eder, bu da her fotoğraf çektiğinizde güneşin hedefi gökyüzünde aynı açıyla aydınlatacağı anlamına gelir. Bu yörüngelerin eğimi 90 ° ile 100 ° arasında olma eğilimindedir ve bu da onları biraz geriye dönük hale getirir.
• Güneşle eşzamanlı yörüngenin bir başka kullanımı da, bir uydunun Dünya'nın gündüz-gece sonlandırıcısı (gün doğumu / gün batımı hattı) boyunca sürekli olarak hareket etmesidir. Bu, uydunun Dünya'nın arkasında asla gölgede olmayacağı anlamına gelir. Güneş enerjisine ihtiyacınız varsa mükemmel!
• Sentetik açıklıklı radar yapan uydular, aslında geriye dönük bir yörüngeden yararlanır.

Tamam, ama neden diğer her şeyi 0 ° ekvator eğimine sokmayalım?

• Fırlatma yerinizin enlemiyle aynı eğimde fırlattığınızda en az miktarda enerji (ve dolayısıyla yakıt) harcar. Bu, farklı bir eğimde fırlatamayacağınız anlamına gelmez; sadece daha fazla yakıt gerektirecek.
• En az miktarda yakıtla 0 ° eğim istiyorsanız, ekvatordan fırlatmanız gerekecektir. Ariane roketi bu yüzden Fransız Guyanası'ndan fırlatıldı.
• Kennedy Uzay Merkezi (KSC) yaklaşık 29 ° Kuzeydir. Oradan fırlatılan uyduların çoğu, farklı bir eğim için bir neden olmadıkça, yaklaşık 29 ° 'lik bir eğimle sonuçlanır.
• Canaveral Hava Kuvvetleri Üssü, KSC'nin bitişiğinde ve hala bazı askeri fırlatmalar için kullanılıyor. Bununla birlikte, birçok askeri fırlatma, (yukarıda açıklandığı gibi) bir kutup yörüngesinden yararlanan casus uydulardır. Böylece, Kaliforniya'daki Vandenburg Hava Kuvvetleri Üssü'nde bir fırlatma kompleksi inşa edildi. 35 ° K enlemde, casus uyduları kutup yörüngesine göndermek Canaveral'dan daha etkilidir.
• Bazen yoğun nüfuslu alanlarda fırlatmayı önlemek için farklı bir eğim gerekir.İsrail, Shavit roketini bir geriye dönük yörüngede fırlattı çünkü bu onu nüfuslu bölgelerden ziyade Akdeniz'i ele geçirdi.
• Rusya, Kazakistan'ın 46 ° K enlemindeki Baykonur Kozmodromu'nda denize açılıyor.Nüfuslu bölgelere fırlatmaktan kaçınmak için genellikle 50'lerde eğimlerde fırlatılır ve böylece Rusya toprakları üzerinde yörüngeye / inişe geçecektir.Uluslararası Uzay İstasyonu için bileşenlerin ve ikmal görevlerinin çoğu Baykonur'dan geldiğinden, ISS 52 ° eğime sahiptir.

Dolayısıyla, uzay araçları Dünya'nın açısal momentumunu ne kadar değiştirdiklerine göre değişiklik gösterir ve bazıları gerçekte onu artırır .

Roketler devasa görünseler de çoğunlukla yakıttırlar.Yakıtın çoğu atmosferde yanar ve asla Dünya'yı terk etmez.Hızlandırıcılar genellikle Dünya'ya geri döner, bu nedenle yörüngede yalnızca nispeten küçük bir yük kalır veya yörüngeden dışarıya doğru çıkar.

Mevcut yanıtların tümü sorunu güzel bir şekilde açıklar, ancak tartışmaya birkaç numara ekleyeceğim:

2018 'de 112 nesne yörüngeye fırlatıldı. 500 tonluk tipik bir roket kütlesi ve 10 t'lik bir yük ( Falcon 9 değerleri) varsayalım. Bu 112 nesneden 30'u, roket egzozunun bir kısmının Dünya'nın etki alanından (SOI) kaçmış olabileceği yüksek yörüngelerde fırlatıldı ve dördü ( Elon Musk's Tesla Roadster, InSight , Parker Solar Probe ve BepiColombo ) gezegenler arası yörüngelerde fırlatıldı onlar ve üst roket aşamaları, Dünya'nın SOI'sinden kendileri kurtuldu.

Yüksek yörüngeler için, yükün kütlesinin yaklaşık yarısının Dünya'nın SOI'sini roket egzozu şeklinde terk ettiğini varsayabiliriz. Gezegenler arası alana fırlatılan yükler için, fırlatıcı harcanmış üst aşaması şeklinde ek 10 tonun gönderildiğini varsayabiliriz.

2018'in temsili bir yıl olduğunu ve bu tahminlerin doğru olduğunu varsayarsak (0,1 ile 10 arasında varyasyonlar mümkün olabilir),

• Başlatılan toplam kütle 5 $ \ cdot 10 ^ 7 \ kg / yıl $ 'dır
• Toplam uydu kütlesi 1 $ \ cdot 10 ^ 6 \ kg / yıl $ arttı
• Yüksek yörüngelerdeki toplam uydu kütlesi 3 $ \ cdot 10 ^ 5 \ kg / yıl $ arttı
• Hem gezegenler arası fırlatmalardan hem de yüksek yörüngeli uyduların roket egzozlarından Dünya'nın SOI'sinden ayrılan toplam kütle 3 $ \ cdot 10 ^ 5 \ kg / yıl $

Diğer cevaplarda tartışıldığı gibi, Dünya'nın SOI'sinde kalan uydu kütlelerinin Dünya ile Güneş arasındaki mesafe üzerinde hiçbir etkisi yoktur. İlgili tek parça, Dünya'dan uzağa fırlatılan $ 3 \ cdot 10 ^ 5 \ kg / year $ parçasıdır.

Doğru bir şekilde belirttiğiniz gibi, kütlenin kendisi alakalı değil, dürtü şu, bu yüzden kütlenin Dünya'yı 10 km / s hızla terk ettiğini varsayalım. Dünya'dan çıkan en hızlı uzay aracı 16 km / s ile Yeni Ufuklar , tipik bir Mars transferi ise 6 km / s sürüyor. Roket egzozu genellikle 3 km / s düzeyinde çok daha yavaştır.

$ 3 \ cdot 10 ^ 9 \ Ns / year $ dürtü veya ortalama 100 $ \ N $ .

Peki kuvvet hangi yönde uygulanıyor? Gezegenler arası sondalar için fırlatma yönü, hedeflediğiniz yere ve transfer planınıza bağlıdır, yüksek yörüngelerdeki uydulardan roket egzozu ise oldukça rastgeledir. Sonuç olarak, sanırım hemen hemen bitecek. Ne de olsa 2018'de iki fırlatma daha yüksek güneş yörüngelerine, ikisi de güneş yörüngelerini düşürmeye yönelikti.

Kuvvet, Dünya'nın hareket ettiği yönde uygulanırsa, hızlanır ve böylece daha yüksek bir yörüngeye kaldırılır. Kuvvet ters yönde uygulanırsa, yavaşlar ve daha düşük bir yörüngeye (Güneş'e daha yakın) hareket eder.

Dünyanın yörünge enerjisi, $ olarak hesaplanır - \ frac { G \ cdot M \ cdot m_ {Dünya}} {2a} $ , burada G yerçekimi sabitidir, M Dünya-Güneş sisteminin toplam kütlesidir ve a yarı büyük eksendir (ortalama Dünya ile Güneş arasındaki mesafe).

Dünyanın hızlandırıldığı veya yavaşlatıldığı güç $ \ frac {dE} {dt} = Fv $ 'dır, burada F ivmenin kuvvetidir ve v Dünya'nın yörünge hızı.

$ a (t) = - \ frac {G \ cdot M \ cdot m_ {Earth}} {2 \ cdot (E_0 \ pm F vt)} = - \ frac {G \ cdot M \ cdot m_ {Dünya}} {2 \ cdot E_0} \ cdot \ frac {1} {1 \ pm \ cfrac {F v} {E_0} \ cdot t} $

$ \ frac {da (t)} {dt} = - \ frac {G \ cdot M \ cdot m_ {Dünya}} {2 \ cdot E_0} \ cdot \frac {da (t)} {dt} (\ frac {1} {1 \ pm \ frac {F v} {E_0} \ cdot t}) = - \ frac {G \ cdot M \ cdot m_ {Dünya}}{2 \ cdot E_0} \ cdot \ frac {\ mp \ frac {F v} {E_0}} {(1 \ pm \ frac {F v} {E_0} \ cdot t) ^ 2} $ .

$ \ frac {F v} {E_0} \ cdot t $ , 1'e kıyasla önemsizdir (yaklaşık $ t\ cdot 3 \ cdot 10 ^ {- 20} / yıl $ ), böylece formül şu şekilde basitleştirilmiştir:

$ \ frac {da} {dt} = \ pm \ frac {G \ cdot M \ cdot m_ {Earth}} {2 \ cdot E_0} \ cdot \ frac {F v} {E_0} = \ pm GM \ cdot \ frac {m_ {Earth} \ cdot v} {2 \ cdot {E_0} ^ 2} \ cdot F = 1.8 \ cdot 10 ^ {- 18} \ \ frac {\ frac {m} {s}} {N} \ cdot F $ .

Yani Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığının sonucu $ \ pm 1.8 \ cdot 10 ^ {- 16} \ m / s = \ pm 5 \ cdot 10 ^ {- 9Her şeyin aynı yönde çıkarıldığı varsayılarak, \ m / yıl $ .

Diğer yanıtlarda da verildiği gibi, kavranması gereken en önemli şey, uzaya fırlattığımız şeyin miktarı ile sahip olduğumuz gezegen miktarı arasındaki büyük ölçek farkıdır. Bu önceki yanıta göre, on milyonlarca kilogramlık bir mertebede başlattık. Gezegenin kütlesi milyonlarca milyon, milyonlarca milyon kilogram mertebesindedir.

Sorunun diğer kısmı, bu kütlenin kaldırılmasının neden Dünya'nın yörüngesini etkilemediğiyle ilgilidir. Muhtemelen şaşırtıcı bir gerçek şu ki, gezegenin kütlesini önemli miktarda azaltsanız bile, aslında yörüngesini değiştirmeyeceksiniz. Bunun nedeni, kütlenin ilgili denklemlerde pay ve paydalar halinde gelmesi ve birbirini götürmesidir.

"O zaman dünya ile güneş arasındaki çekim kuvveti azalmalıdır" diyorsunuz. Bu doğru. Dünyanın kütlesini yarıya indirirseniz, üzerine çekim kuvvetinin yarısını alırsınız. Ancak, kuvvet kütle çarpı ivme olduğu için, kuvveti ikiye böldüğünüzde ve kütleyi yarıya indirdiğinizde, aynı ivmeyle kalırsınız. Diğer gerçek ise, bu kütle azaldığında Dünya'nın momentumunun azalmasıdır. Yine bu doğrudur: momentum, kütle çarpı hız ile orantılıdır. Yine de, bu daha yavaş gittiği anlamına gelmez. Eskisi kadar hızlı giden sadece daha azı var.

Temel olarak, yörünge yarıçapı teğetsel hızın ve merkezcil ivmenin bir fonksiyonudur ve bunların hiçbiri değişmemiştir. Bu nedenle, gezegenin inanılmaz derecede büyük bir bölümünü fırlatmış olsak bile (onu yörüngeye koyduğumuzu veya her yöne eşit olarak dağıttığımızı varsayarsak) bu, gezegenin güneşten daha uzak bir yörüngede dönmesine neden olmaz.

Gönderdiğimiz enkaz miktarı, Dünya'nın toplam kütlesine kıyasla o kadar küçük ki, muhtemelen toplam kütleyi ölçerken ortaya çıkan hatadan daha azdır ...

Dolayısıyla, açısal momentumdaki herhangi bir değişiklik, ilgili hatalar nedeniyle "kaybolur".