Εξηγούμε τι είναι μια τροχιά και ποια είναι η σημασία της στον τομέα της χημείας. Επίσης, ελλειπτικές τροχιές και τροχιές του Ηλιακού Συστήματος.
Τι είναι μια τροχιά;
Σε φυσικός, η τροχιά είναι η τροχιά που περιγράφεται από ένα σώμα γύρω από ένα άλλο, γύρω από την οποία περιστρέφεται με τη δράση μιας κεντρικής δύναμης, όπως η Βαρυτική δύναμη σε περίπτωση που αστέρια ουράνιος. Πρόκειται για την τροχιά που διαγράφει ένα αντικείμενο όταν κινείται γύρω από ένα κέντρο βάρους από το οποίο έλκεται, καταρχήν χωρίς να το χτυπήσει ποτέ, αλλά δεν απομακρύνεται τελείως.
Οι τροχιές είναι από τον δέκατο έβδομο αιώνα (όταν ο Johannes Kepler και ο Isaac Newton διατύπωσαν τους βασικούς φυσικούς νόμους που τις διέπουν) μια σημαντική έννοια για την κατανόηση του κίνηση στο σύμπαν, ειδικά όσον αφορά τα ουράνια αστέρια και επίσης την υποατομική χημεία.
Μια τροχιά μπορεί να έχει διάφορα σχήματα, είτε ελλειπτικά, κυκλικά ή επιμήκη, και μπορεί να είναι παραβολική (σε σχήμα παραβολής) ή υπερβολική (με σχήμα υπερβολής). Όπως και να έχει, κάθε τροχιά περιλαμβάνει τα ακόλουθα έξι Κεπλριανά στοιχεία:
- Κλίση του επιπέδου της τροχιάς, που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο i.
- Μήκος του ανερχόμενου κόμβου, που αντιπροσωπεύεται από το πρόσημο Ω.
- Εκκεντρότητα ή βαθμός απόκλισης κύκλου, που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο e.
- Ημι-κύριος άξονας, ή το ήμισυ της μεγαλύτερης διαμέτρου, που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο α.
- Επιχείρημα περιήλιου ή περιάστρου, η γωνία που πηγαίνει από τον ανερχόμενο κόμβο στο περίάστρο, που παριστάνεται με το πρόσημο ω.
- Μέση ανωμαλία του χρόνου, ή το κλάσμα του καιρός που έχει παρέλθει τροχιακό και παριστάνεται ως γωνία, που αντιπροσωπεύεται από το πρόσημο M0.
Τροχιά στη χημεία
Σεχημεία, μιλάμε για τροχιές σχετικά με την κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα τουάτομα, λόγω της διαφοράς στα ηλεκτρομαγνητικά φορτία που παρουσιάζουν (αρνητικά στοηλεκτρόνια και θετικό στον πυρήνα του πρωτόνια Υ νετρόνια). Αυτά τα ηλεκτρόνια δεν έχουν καθορισμένη τροχιά, αλλά κλασικά περιγράφονται ως τροχιές γνωστές ως ατομικά τροχιακά, ανάλογα με τον βαθμόΕνέργεια φιλοξενούν.
Κάθε ατομικό τροχιακό εκφράζεται με έναν αριθμό και ένα γράμμα. Ο αριθμός (1, 2, 3… έως 7) δηλώνει τα επίπεδα ενέργειας με τα οποία τοσωματίδιο κινείται, ενώ τα γράμματα (s, p, d και f) δηλώνουν το σχήμα του τροχιακού.
Ελλειπτική τροχιά
Ελλειπτική τροχιά είναι αυτή που αντί για κύκλο, διαγράφει μια έλλειψη, δηλαδή μια πεπλατυσμένη και επιμήκη περιφέρεια. Αυτό το σχήμα, η έλλειψη, έχει δύο εστίες, όπου θα ήταν οι κεντρικοί άξονες καθενός από τους δύο κύκλους που τη συνθέτουν. Επιπλέον, αυτός ο τύπος τροχιάς έχει εκκεντρότητα μεγαλύτερη από το μηδέν και μικρότερη από ένα (0 ισοδυναμεί με κυκλική τροχιά και 1 με παραβολική).
Κάθε ελλειπτική τροχιά έχει δύο αξιοσημείωτα σημεία:
- Περίαψη. Το πλησιέστερο σημείο της τροχιακής διαδρομής προς το κεντρικό σώμα γύρω από το οποίο ανιχνεύεται η τροχιά (και βρίσκεται σε μία από τις δύο εστίες).
- Απόαψις. Το πιο απομακρυσμένο σημείο της τροχιακής διαδρομής από το κεντρικό σώμα γύρω από το οποίο εντοπίζεται η τροχιά (και βρίσκεται σε μία από τις δύο εστίες).
Τροχιές του Ηλιακού Συστήματος
Οι τροχιές που περιγράφουν τα αστέρια μας Ηλιακό σύστημα είναι, όπως στα περισσότερα πλανητικά συστήματα, του λίγο πολύ ελλειπτικού τύπου. Στο κέντρο βρίσκεται το αστέρι του συστήματος, το δικό μας Ήλιος, του οποίου βαρύτητα κρατά το πλανήτες σε κίνηση; ενώ το χαρταετοί στις αντίστοιχες παραβολικές ή υπερβολικές τροχιές τους γύρω από τον Ήλιο δεν έχουν άμεση σύνδεση με το αστέρι. Από την πλευρά τους, δορυφόρους του καθενός από τους πλανήτες επίσης ίχνος τροχιών γύρω από τον καθένα, όπως και ο Φεγγάρι με το Γη.
Ωστόσο, τα αστέρια έλκονται επίσης μεταξύ τους, δημιουργώντας αμοιβαίες βαρυτικές διαταραχές, προκαλώντας τις εκκεντρότητες των τροχιών να ποικίλλουν ανάλογα με το χρόνο και μεταξύ τους. Για παράδειγμα, ο πλανήτης Ερμής είναι αυτός με την πιο έκκεντρη τροχιά, ίσως επειδή είναι πιο κοντά στον Ήλιο, αλλά τον ακολουθεί στη λίστα ο Άρης, πολύ πιο μακριά. Η Αφροδίτη και ο Ποσειδώνας, από την άλλη πλευρά, έχουν τις λιγότερο εκκεντρικές τροχιές από όλες.
Γη τροχιά
Η Γη, όπως και οι γειτονικοί της πλανήτες, περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο σε μια ελαφρώς ελλειπτική διαδρομή, η οποία διαρκεί περίπου 365 ημέρες (ένα έτος) και την οποία ονομάζουμε κίνηση του μετάφραση. Ρητό μετατόπιση εμφανίζεται με περίπου 67.000 χιλιόμετρα την ώρα.
Ταυτόχρονα, υπάρχουν τέσσερις τύποι πιθανών τροχιών γύρω από τη Γη, για παράδειγμα, για τεχνητούς δορυφόρους:
- Χαμηλή τροχιά (LEO). Από 200 έως 2.000 km της πλανητικής επιφάνειας.
- Μέση τροχιά (MEO). Από 2.000 έως 35.786 km της πλανητικής επιφάνειας.
- Υψηλή τροχιά (HEO). Από 35.786 έως 40.000 km της πλανητικής επιφάνειας.
- Γεωστατική τροχιά (GEO). Στα 35.786 χλμ. από την πλανητική επιφάνεια. Αυτή είναι η τροχιά που συγχρονίζεται με τον ισημερινό της Γης, προικισμένη με μηδενική εκκεντρότητα και στην οποία ένα αντικείμενο εμφανίζεται ακίνητο στον ουρανό για τους επίγειους παρατηρητές.