Orbit bulan mengelilingi Matahari

Bumi berputar mengelilingi Matahari dan Bulan berputar mengelilingi Bumi. Karena penasaran, saya mulai berpikir tentang orbit Bulan di sekitar Matahari dan berharap (menganggapnya) sebagai berikut:

Tetapi di Wikipedia dan beberapa situs lain saya menemukan bahwa orbitnya benar-benar seperti ini:

Saya punya 3 pertanyaan:

1. Apa alasan perbedaan antara asumsi jalur dan variasi jalur aktual?
2. Apakah jalan ini sudah seperti ini sejak pembentukan Bulan?
3. Apakah satelit alami dari planet lain juga mengikuti orbit yang sama di sekitar Matahari?

Setelah pencarian lebih lanjut, saya menemukan penjelasan yang lebih baik dan lebih mudah mengenai jalur orbit di YouTube untuk mereka yang tertarik, pastikan untuk memeriksanya.

Apa alasan perbedaan antara asumsi jalur dan variasi jalur aktual?

Bahkan gambar kedua Anda tidak benar. Bayangkan memperbesar bagian kecil dari orbit Bulan tentang Matahari, misalnya, satu bulan purnama ke bulan berikutnya, dengan Matahari diperbesar dari gambar. Sekarang bayangkan menggambar segmen garis dari satu puncak luar (bulan purnama) ke yang berikutnya. Di kedua gambar Anda, segmen garis itu melintasi di luar kurva. Dengan kata lain, kedua kurva Anda cekung.

Bandingkan dengan orbit bulan tentang Matahari. Ini adalah kurva cembung. Jika Anda memilih dua titik pada kurva itu dan menggambar segmen garis di antara mereka, keseluruhan segmen itu akan berada di atau di dalam kurva. Alasan orbit Bulan tentang Matahari adalah cembung adalah karena gaya gravitasi yang diberikan oleh Matahari di Bulan lebih dari dua kali dari yang diberikan oleh Bumi di Bulan. Orbit akan cekung jika Bulan lebih dekat ke Bumi dari 259.000 km (sekitar 40,6 jari-jari Bumi). Karena Bulan mengorbit sekitar 385000 km (sekitar 60,4 jari-jari Bumi), orbit Bulan tentang Matahari adalah cembung.

Apakah orbit bulan tentang Matahari tidak sederhana (gambar pertama dalam pertanyaan), sederhana / cekung (gambar kedua dalam pertanyaan), atau sederhana / cembung (Orbit bulan tentang Matahari), penyimpangan dari elips adalah mungil. Berkenaan dengan sistem Bumi-Bulan, penyimpangannya sangat kecil sehingga pada resolusi yang diplotkan (288x288 piksel), orbit Bumi, barycenter Bumi-Bulan, dan Bulan tentang Matahari akan berada tepat di atas satu. lain. Alasan variasinya sangat kecil (kurang dari satu piksel pada 288x288 piksel) adalah karena rasio besar ukuran orbit Bumi / Bulan tentang Matahari dibandingkan dengan ukuran orbit Bulan tentang Bumi.

Loop mundur di gambar pertama Anda tidak terjadi untuk objek apa pun yang mengorbit Bumi. Itu akan membutuhkan kecepatan orbital tentang Bumi lebih besar dari kecepatan orbital Bumi tentang Matahari. Kecepatan orbit Bumi tentang Matahari adalah sekitar 30 km / detik, jauh lebih besar dari kecepatan orbit suatu objek dalam orbit Bumi yang rendah sekitar 7,8 km / detik.

Apakah jalan ini sudah seperti ini sejak pembentukan Bulan?

Tidak. Bulan terbentuk pada empat sampai enam jari-jari Bumi, jauh lebih kecil dari angka 40,6 jari-jari Bumi yang disebutkan di atas. Orbit Bulan awalnya tampak seperti gambar kedua Anda.

Apakah Satelit Alam dari planet lain juga mengikuti orbit yang sama di sekitar Matahari?

Planet-planet masif itu jauh lebih jauh dari Matahari daripada Bumi dan jauh lebih masif daripada Bumi. Orbit sebagian besar bulan Jupiter tentang Matahari adalah cekung dan bukan cembung. Hanya bulan-bulan terluar Jupiter yang memiliki orbit cembung tentang Matahari. Beberapa bulan terdalam Jupiter (Metis, Adrastea, Amalthea, Thebe, Io, dan Europa) menunjukkan gerakan retrograde yang digambarkan dalam gambar pertama Anda.

Berkenaan dengan bulan yang orbitnya tentang Matahari adalah cembung, jarak yang sesuai dengan nilai 259000 km untuk Bumi adalah 129.000 km untuk Mars, 24,1 juta kilometer untuk Jupiter, 24,2 juta kilometer untuk Saturnus, 19,0 juta kilometer untuk Uranus, dan 32,3 juta kilometer untuk Neptunus. Kedua bulan Mars mengorbit dekat. Namun, keempat planet raksasa itu memiliki bulan-bulan yang orbit poros semi-mayornya berada di luar batas yang sesuai.

Bukan jawaban, tapi saya pikir ini adalah potongan yang bagus dari gambar orbit Bulan di sekitar matahari.

Sumber: http://www.wired.com/2012/12/does-the-moon-orbit-the-sun-or-the-earth/

Ini adalah pertanyaan yang sangat lama, dan sudah memiliki jawaban yang bagus, termasuk diagram yang digambar berdasarkan skala. Saya hanya ingin menambahkan analogi yang sangat sederhana yang menunjukkan bagaimana kedua gambar dalam pertanyaan itu salah (yang kedua kurang dari yang pertama, jika kita mengakui tingkat kesalahan yang meragukan ). Di bawah ini adalah bagaimana saya menjelaskan gerakan Bulan-Matahari kepada beberapa teman, dan mereka langsung menangkapnya, jadi saya masih berharap tambahan saya dapat membantu.

Pikirkan olahraga Olimpiade speed-skating trek panjang. Dua pesaing berjalan berdekatan satu sama lain dengan kecepatan tinggi di lingkaran yang hampir konsentris (mari kita buat lintasan ini untuk kesederhanaan, bukan oval seperti dalam olahraga nyata). Karena salah satu skaters menjalankan lintasan sedikit lebih lama, aturan mengharuskan mereka beralih jalur di setiap putaran, sehingga tidak ada satu pun dari keduanya yang dirugikan.

^{Kredit gambar: File Wikipedia: Jan_Smeekens_ (23-02-2008) .jpg}

Tiba-tiba, komite Olimpiade mengubah aturan. Para skater sekarang harus berlari bukan trek 400m, tapi yang panjang 10 km kekalahan (lingkaran sekitar 3,2 km dengan diameter), dan ganti trek tidak sekali per putaran, tetapi 13 kali. Stadion ini besar, dan kurva lintasannya sangat sedikit, sehingga pelari luar selama perubahan masih melacak kurva cembung ketika bergerak ke arah lintasan dalam pada 0,2 m / dt sambil mempertahankan kecepatan maju 15 m / dt di sepanjang lintasan [ Catatan: dua tokoh ini, tidak seperti yang lain, tidak penting untuk analogi].

Sekarang, katakan salah satu dari mereka tidak cukup konsisten. Dia mempercepat sedikit, lalu sedikit melambat, tetapi masih mengejar yang kedua. Bahkan, itu terjadi sehingga ketika dia pindah ke luar, dia di belakang yang kedua, tetapi ketika pindah ke jalur dalam, dia di depan. Bayangkan apa yang akan Anda lihat dari kamera drone mengikuti pelari dari atas. Wow, mereka saling mengorbit ! Dan tidak ada jalan yang cekung, seperti pada gambar kedua, juga tidak ada loop mundur seperti itu pada gambar pertama. Mereka selalu maju, untuk membawa pulang medali itu!

Angka-angka di atas mendekati orbit Bumi dan Bulan. Orbit bumi di sekitar Matahari ~ 400 kali lebih besar dari Bulan di sekitar Bumi, seperti halnya lebar lintasan 2 jalur standar 4m adalah 1/400 dari radius 1,6 km dari supertrack kami. Bulan membuat sekitar 13 putaran Bumi dalam satu tahun Bumi. Tentu saja, dalam analogi yang lebih baik, Bumi berjalan di tengah lintasan, hanya menyimpang sedikit, dan Bulan berirama berayun-ayun di antara tepi paling dalam dan terluar. Juga tidak ada perubahan jalur yang tiba-tiba pada titik yang ditentukan untuk Bulan (dan ini menghaluskan kurva bahkan lebih jauh dari cekungan dibandingkan dengan jalur skater). Tetapi karena kita berada dalam eksperimen pemikiran, mari kita berpura-pura komite Olimpiade memiliki pengecualian untuk pasangan aneh ini.

Apa alasan perbedaan antara asumsi jalur dan variasi jalur aktual?

Orbit bulan di sekitar matahari tergantung pada waktu untuk mengorbit planet dan waktu planet untuk mengorbit matahari.

Dalam kasus di mana bulan membutuhkan waktu lama untuk mengorbit planet (seperti Bumi-Bulan), orbitnya hanya bergoyang di sepanjang lingkaran.

Dalam kasus di mana bulan memiliki periode orbital pendek dibandingkan dengan tahun planet (seperti Jupiter-Io), jalannya seperti Anda menggambar pada gambar pertama.

Apakah jalan ini sudah seperti ini sejak pembentukan Bulan?

Untuk sistem Bumi-Bulan, ...
Ya, selalu seperti itu.

Apakah Satelit Alam dari planet lain juga mengikuti orbit yang sama di sekitar Matahari?

Tidak.

[CATATAN: GIF animasi terlalu besar untuk disalin ke pos ini, tetapi URL harus berfungsi]

EDIT: ketiga GIF animasi sekarang tersedia di youtube:

• https://youtu.be/7xN5hwcxspg
• https://youtu.be/G5YfPQdNw5g
• https://youtu.be/qSbozfxAfDQ

AKHIR EDIT

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/farmoon.gif

Gambar di atas akan berlaku jika:

• Bumi dan Bulan keduanya memiliki orbit melingkar (kurang-lebih benar)

• periode bulan Siderial tepat 1/12 tahun (kurang-lebih benar)

• jarak Bumi dari Matahari adalah 150 (juta km) (kurang-lebih benar)

• jarak bulan dari Bumi adalah 30 (juta km) (sepenuhnya salah)

Di sini, Anda melihat orbit loop-de-loop yang Anda harapkan sebelumnya.

Sekarang, bagaimana jika kita mengurangi jarak ke 10 juta km (masih sangat besar):

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/nearmoon.gif

Seperti yang Anda lihat, loop-de-loop hilang, meskipun orbitnya masih memiliki beberapa "titik tajam", yang tidak kita lihat di orbit nyata Bulan.

Jika kita mengurangi jarak menjadi 3 juta km, kita mendapatkan sesuatu yang lebih dekat dengan yang diharapkan:

http://test.bcinfo3.barrycarter.info/closemoon.gif

Di sini, kita memiliki lingkaran yang goyah, lebih dekat dengan apa yang sebenarnya terjadi.

Tentu saja, jarak sebenarnya Bulan dari Bumi hanya 0,35 juta km, sehingga goyangan sebenarnya jauh lebih kecil. Saya mencoba membuat grafik dari itu, tetapi kedua orbit berakhir di atas satu sama lain.

Jalur orbit bulan di sekitar matahari adalah setengah lingkaran bulanan yang disebut cycloid secara geometris.

Gambarlah sebuah lingkaran yang mewakili orbit bulan. Ini adalah lingkaran yang berputar (lupakan bumi). Menyentuh lingkaran ini menggambar sebuah busur untuk mewakili lingkaran yang diperpanjang matahari. Ini akan menjadi lingkaran dasar.

Di mana garis yang ditarik antara dua pusat memotong lingkaran adalah titik awal sikloid, bernama bulan baru yang merupakan titik terdekat dengan matahari. Ketika titik ini pada lingkaran bergulir bergerak di sekitar lingkaran dasar itu akan datang, setelah satu revolusi kembali ke kurva dasar. Jalur yang dilacak akan berupa setengah lingkaran dan jarak antara dua titik akan menjadi satu bulan di lingkaran dasar.