Obežná dráha

Obežná dráha alebo orbita je dráha, po ktorej obieha kozmické teleso okolo ťažiska sústavy. Ťažisko je v blízkosti centrálneho telesa (napríklad v sústave Zem - Mesiac je asi 1 400 km pod povrchom Zeme). Aby sa teleso dostalo z povrchu väčšieho telesa na jeho obežnú dráhu, musí vyvinúť prvú únikovú rýchlosť, napr. prostredníctvom raketových motorov. Aby teleso dopadlo, resp. pristálo na povrchu centrálneho telesa, musí časť svojej rýchlosti stratiť. Po navedení na obežnú dráhu sa teleso pohybuje už len zotrvačnosťou, bez činnosti motorov a nachádza sa v stave blízkom dynamickému stavu beztiaže.

Nijaké hmotné teleso neobieha presne okolo ťažiska iného telesa. Aj keď je hmotnosť ľahšieho telesa oveľa menšia ako hmotnosť hmotnejšieho, v skutočnosti obe telesá obiehajú spoločné ťažisko, ktoré je spravidla pod povrchom hmotnejšieho telesa. Stred Zeme preto obieha okolo spoločného ťažiska obehu s Mesiacom, čo z vonkajšieho pohľadu spôsobuje kývavý pohyb Zeme počas jej obehu okolo Slnka. Ak je rozdiel hmotností centrálneho a obiehajúceho telesa príliš veľký, alebo ak je obiehajúce teleso od centrálneho veľmi ďaleko, môže sa ťažisko ich spoločného obehu dostať mimo obidve telesá. V prípade, že sú vzájomne sa obiehajúce telesá planéty, hovoríme o dvojplanéte; v prípade planétok ide o dvojplanétky, v prípade hviezdy o dvojhviezdu, atď.

Dráhové elementy

Bližšie informácie v hlavnom článku: Elementy dráhy

Aby bola obežná dráha telesa presne určená, je potrebné poznať všetky elementy dráhy: veľká poloos, excentricita - výstrednosť dráhy, sklon dráhy, dĺžka výstupného uzla, argument šírky pericentra a okamih prechodu telesa pericentrom. Dva z nich definujú polohu obežnej roviny, ďalšie dva určujú elipsu, piaty určuje orientáciu elipsy v obežnej rovine a šiesty je čas, kedy teleso prešlo najbližším bodom k centrálnemu telesu na svojej dráhe. Ak sú tieto veličiny známe, možno vypočítať polohu telesa v ľubovoľnom čase - minulom aj budúcom.

Umelé družice Zeme

V prípade umelých družíc Zeme sa pridáva ešte siedmy dráhový element, takzvaná epocha. Tá definuje čas, ku ktorému sa vzťahujú ostatné elementy dráhy. Na rozdiel od dráhových elementov planét alebo hviezd dráhové elementy družíc majú zvyčajne len krátku platnosť. Nerovnomernosti v rozložení hmoty Zeme, príťažlivé sily ostatných telies, trenie atmosféry a ďalšie faktory spôsobujú, že obežné dráhy družíc sa rýchlo menia. Dráha družice okolo Zeme je preto v skutočnosti neuzavretá krivka, ktorá sa len pri prvom priblížení dá považovať za elipsu. Najrýchlejšia zmenma sa prejavuje v orientácii roviny obežnej dráhy. Platnosť dráhových elementov je preto obmedzená len na krátky časový interval - zvyčajne nie dlhší než niekoľko dní.

Druhy obežných dráh

Podľa tvaru krivky

obeh dvoch zložiek dvojhviezdy okolo spoločného ťažiska

Obežná dráha telesa má tvar kužeľosečky. Teleso obiehajúce centrálne teleso po eliptickej dráhe (v slnečnej sústave ide o najčastejší prípad) sa po zanedbaní gravitačného vplyvu iných telies riadi Keplerovými zákonmi. To znamená, že centrálne teleso nie je v strede, ale v jednom z ohnísk jeho eliptickej dráhy. Ak sa obiehajúce teleso dostáva do najbližšieho bodu svojej obežnej dráhy nazývaného všeobecne pericentrum, zrýchľuje. Naopak v najvzdialenejšom bode dráhy, v apocentre spomaľuje. Teleso obiehajúce po ideálnej kružnici sa pohybuje konštantnou rýchlosťou, ak naň nepôsobia iné vplyvy. Teleso pohybujúce sa po dráhe v tvare paraboly alebo hyperboly prejde pericentrom iba raz. Potom sa bude navždy nenávratne vzďaľovať od centrálneho telesa (ak naň nepôsobia vonkajšie vplyvy). Takýmito telesami sú napríklad niektoré neperiodické kométy.

Vzdialenejšie obiehajúce telesá sa pohybujú oveľa menšími rýchlosťami ako bližšie obiehajúce, preto im jeden obeh trvá dlhšie (okrem toho, že sa pohybujú po oveľa dlhšej dráhe ako bližšie obiehajúce).

Podľa roviny

- rovníková dráha - dráha umiestnená nad rovníkom centrálneho telesa
- polárna dráha - dráha prechádzajúca ponad geografické póly centrálneho telesa
- prográdna dráha - nazývaná tiež priama dráha - dráha, po ktorej sa teleso pri pohľade od severného pólu dráhy pohybuje prográdnym smerom (tj. v protismere hodinových ručičiek).
- retrográdna dráha - opak prográdnej dráhy
Podľa polohy voči centrálnemu telesu
- parkovacia dráha
- geostacionárna dráha - špeciálny typ rovníkovej dráhy, pričom je obežná rýchlosť telesa rovná rýchlosti rotácie centrálneho telesa. Obiehajúce teleso tak zostáva nehybne "zavesené" nad určitým bodom centrálneho telesa.

Rušenie pohybu obiehajúcich telies

Existuje množstvo porúch v pohybe kozmických telies. Jeden z najzávažnejších faktorov, ktoré ovplyvňujú napríklad obeh umelých družíc okolo Zeme je odpor prostredia. Zemská atmosféra siaha až do výšok niekoľko tisíc kilometrov nad zemským povrchom, oveľa vyššie, ako sú položené najvyššie dráhy družíc. Hoci v týchto výškach jej jej hustota veľmi malá, v dlhých časových obdobiach nemá zanedbateľný vplyv a spôsobuje pomalé brzdenie obiehajúceho telesa vedúce napokon k jeho dopadu na povrch alebo zhoreniu v amtosfére.

Ďalším faktorom meniacim obežnú dráhu telesa je gravitačný vplyv iných telies Nerovnomerné rozloženie hmoty v centrálnom telese spôsobuje stáčanie roviny obežnej dráhy a pericentra. V slenčnej sústave pôsobí na obiehajúce telesá tiež tlak slnečného žiarenia, ktorý má v blízkosti Zeme hodnotu 4,5.10^-8 N/m³. Je to veľmi malá sila a preto zreteľne pôsobí len na veľmi rozmerné a pritom ľahké družice.

Pozri aj

Externé odkazy