Un objet tiré de la terre tomberait-il au soleil?

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Un objet tiré de la terre tomberait-il au soleil?

Si un objet est abattu à 107 000 km / h via une fusée ou autrement, dans la direction opposée à notre orbite autour du soleil, il se déplacera à 0 km / h par rapport au soleil. La lune n'est pas suffisamment proche de l'objet pour avoir une force significative aux fins de cette question.

Cet objet va-t-il commencer à accélérer vers le soleil ou tombera-t-il d'une manière ou d'une autre sur une orbite stable?

Pourrait-il plutôt être piégé dans le point L4 Terre-Soleil Lagrange?

t

the-sun orbital-mechanics Taumata Akuhata
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Si vous souhaitez calculer les détails de cette trajectoire, voir en.wikipedia.org/wiki/Radial_trajectory
PM 2Ring
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Il y a un peu d'ambiguïté importante dans votre question, et c'est à quelle distance elle est de la Terre lorsqu'elle atteint 0 vitesse par rapport au Soleil. Si elle se trouve toujours n'importe où près de la Terre (par exemple dans le point L4), il est probable que la Terre aura suffisamment d'effet sur elle pour la placer sur une orbite très excentrique autour du Soleil plutôt qu'elle ne heurte le Soleil. Même chose avec les autres planètes.
Greg Miller
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@GregMiller Je ne suis pas d'accord: quand la fusée est à 0 km / h par rapport au soleil, la Terre continue de s'éloigner "très vite", donc le champ gravitationnel s'est éteint assez rapidement. Mais je suppose que nous devrions quantifier nos affirmations :-)
Carl Witthoft
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Voir aussi cette question .
Draco18s

Réponses:

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Supposons qu'un vaisseau spatial soit instantanément accéléré à la surface de la Terre (sans tenir compte de l'atmosphère pour plus de simplicité). Nous considérerons cela à partir du cadre de référence du Soleil; en d'autres termes, le Soleil est stationnaire et la Terre se déplace autour de lui.

Le vaisseau spatial est accéléré à une vitesse qui est précisément égale et opposée à la vitesse orbitale de la Terre autour du Soleil, ce qui le rend complètement immobile à l'instant suivant l'accélération.

Que se passe-t-il ensuite? Eh bien, nous pouvons considérer les forces agissant sur le vaisseau spatial:

  • La gravité de la Terre provoque une force en direction de la Terre.
  • La gravité du Soleil provoque une force dans la direction du Soleil.

Le vaisseau spatial stationnaire va donc accélérer vers la Terre et vers le Soleil. Puisque la Terre s'éloigne rapidement sur sa trajectoire orbitale, la force gravitationnelle n'est pas suffisante pour ramener l'engin spatial sur une orbite terrestre; cependant, il poussera le vaisseau spatial sur une orbite elliptique.

Pour illustrer la situation, j'ai créé une petite simulation qui peut être visualisée dans un navigateur de bureau. Cliquez ici pour essayer la simulation. (Vous pouvez cliquer sur "Afficher ce programme" pour vérifier le code et actualiser la page pour redémarrer la simulation.)

La simulation est physiquement précise (ignorant les effets des autres planètes), mais les sphères ont été agrandies pour une interprétation facile. La Terre est représentée en vert, tandis que le Soleil est orange et le vaisseau spatial est blanc. Notez que, tandis que les sphères représentant le vaisseau spatial et le soleil se croisent, la distance entre les deux objets physiques est toujours supérieure à 3,35 rayons solaires.

Cette capture d'écran montre comment le vaisseau spatial a été entraîné en orbite elliptique par la Terre:

Capture d'écran d'une simulation montrant l'engin spatial entrant dans une orbite elliptique.

Enfin, nous pourrions envisager un scénario plus réaliste où le vaisseau spatial est accéléré jusqu'à ce qu'il atteigne une vitesse nulle (encore une fois, dans le cadre de référence du Soleil) à une certaine distance de la Terre. À l'instant où il atteint la vitesse nulle, le moteur est arrêté.

Dans ce cas, le résultat est essentiellement le même: il y a encore des forces exercées par la Terre et le Soleil, donc une orbite elliptique en résultera. Plus la fusée est éloignée de la Terre lorsqu'elle atteint une vitesse nulle, plus l'orbite est elliptique. Si la Terre est si éloignée que sa gravité est négligeable, l'engin spatial tombera directement vers le Soleil.

TheGreatCabbage
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Je suppose que cela est dû à l'élargissement des sphères, mais sur votre simulation, il semble que l'objet s'écrase sur le soleil. J'imagine qu'il passe réellement très près du Soleil, mais pouvez-vous prévoir jusqu'où?
Evargalo
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@Evargalo Merci, j'ai mis à jour la simulation afin qu'elle imprime l'approche la plus proche du Soleil. La simulation s'arrêtera également si le vaisseau spatial frappe le soleil. Dans la première orbite, le vaisseau spatial se déplace à 3,4 rayons solaires du centre du Soleil, mais le périhélie semble s'éloigner plus loin sur les orbites suivantes.
TheGreatCabbage
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@TheGreatCabbage, votre simulation utilise une intégration Euler simple, qui accumule les erreurs assez rapidement (en particulier lorsque le corps se déplace rapidement, comme pendant le perhelion). Je ferais confiance à votre simulation quand elle dit que l'objet n'entrera pas en collision avec le Soleil lors du premier passage, mais après ce premier passage, les prédictions de la simulation sont au mieux discutables.
Mark
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TLDR: frapper le soleil est difficile.
Draco18s
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@ Draco18s: c'est pourquoi, si vous voulez atterrir sur le soleil, vous devriez y aller la nuit.
Evargalo
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Le lancement que vous avez décrit est similaire à celui de la sonde solaire Parker lancée en août 2018 à 12 km / s dans une direction opposée à la vitesse orbitale de la Terre, elle est donc tombée vers (plutôt que vers ) le Soleil, sur une orbite elliptique. Sa vitesse à l'approche la plus proche devrait être supérieure à 200 km / s

Professeur O
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Pour que la sonde solaire Parker se rapproche le plus possible du soleil, elle doit également avoir des survols de Vénus qui modifient encore sa vitesse. Les 12 km / s du lancement ne suffisent pas à eux seuls à se rapprocher suffisamment du soleil pour atteindre 200 km / s.
NeutronStar
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Si un objet est accéléré loin de la Terre assez rapidement pour se retrouver sans vitesse orbitale autour du Soleil, il tombera radialement dans le Soleil. C'est la vitesse orbitale qui empêche l'objet (ou la Terre elle-même) de tomber autour du Soleil et non en lui. Avec une vitesse orbitale nulle, il tombe simplement vers le bas et il ne peut rien faire d'autre (être piégé au point L4 nécessite qu'il ait un mouvement orbital presque identique à celui de la Terre.)

Mark Olson
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Je crois que cette réponse suppose que la vitesse orbitale du vaisseau spatial autour du Soleil est maintenue à zéro à l'aide de propulseurs, ou que la Terre est suffisamment éloignée pour que ses effets gravitationnels soient négligeables. J'ai fourni une autre interprétation dans ma réponse.
TheGreatCabbage
J'allais voter contre, mais je l'ai relu et la question était: si une fusée était tirée à une vitesse spécifique ... La réponse est probablement non - il y a d'autres variables qui empêcheraient que ce soit la bonne vitesse. Si la question avait été "Si quelqu'un tire une fusée vers l'arrière à la bonne vitesse près de 107 000 ... pour supprimer toute vitesse orbitale, il tomberait dans le soleil", ce serait une excellente réponse.
Bill K
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L'objet sera attiré par l'attraction gravitationnelle du Soleil si la Lune et les autres planètes du système solaire sont suffisamment éloignées pour ne pas modifier de manière significative la vitesse ou la direction de l'objet.

P Sh
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