Reisen wir horizontal in derselben Ebene oder vertikal, während wir den Weltraum erkunden? [abgeschlossen]

Dies ist das Ergebnis zweier physikalischer Tatsachen: dass die Schwerkraft, die auf den Erdmittelpunkt zeigt, die einzige Möglichkeit ist, „unten“ zu definieren, und dass der größte Teil des Sonnensystems ziemlich nahe an einer einzigen geometrischen Ebene liegt , der Ekliptik Art von ist wie das Rechteck, das Sie beschreiben. Dies liegt teilweise auch daran, dass die meisten unserer Kommunikationen im Wesentlichen zweidimensional sind, sodass es ziemlich schwierig ist, die tatsächliche dreidimensionale Natur des Raums darzustellen.

Die erste dieser physikalischen Tatsachen ist ziemlich einfach. Da "unten" immer zum Erdmittelpunkt führt, müssen wir "oben" gehen, um uns irgendwo von der Erde wegzubewegen. Das ist wirklich alles, was dazu gehört. (Obwohl in der Praxis die meisten Raumfahrzeuge eine Umlaufbahn erreichen müssen, bevor sie die Erdnähe verlassen, und sich die Umlaufbahn beim Fallen mit sehr hohen Geschwindigkeiten seitwärts bewegt, so dass die Trägheit dieser hohen Geschwindigkeit der Beschleunigung des Fallens entgegenwirkt. Während Raumfahrzeuge also gehen müssen nach oben müssen sie auch vergleichsweise viel schneller seitwärts gehen, bis sie ziemlich weit von der Erde entfernt sind: Zehntausende, wenn nicht Hunderttausende von Kilometern.)

Die zweite davon ist etwas komplizierter. Die Umlaufbahn eines Körpers liegt immer in einer einzigen Ebene (abgesehen von den verschiedenen störenden Effekten, die sie leicht verschieben können). Wenn die Sonne also einen einzigen Planeten und sonst nichts hätte, wäre sie per Definition ein System mit dem "langen Rechteck". Wirkung, die du beschreibst. Aber tatsächlich ist unser tatsächliches Sonnensystem sehr nah dran, dasselbe "lange Rechteck" zu sein, trotz der zahlreichen Körper darin: Die Planeten umkreisen innerhalb von nur wenigen Grad dieselbe Ebene, die Ekliptik genannt wird (die als die Ebene definiert ist, die die Erde umkreist), und viele ihrer Monde sind nicht viel weiter entfernt.

Da es meistens so nah an der Wahrheit liegt, eine Flugbahn von "oberhalb" der Ekliptik darzustellen, ohne sich Gedanken darüber zu machen, ob sie ein wenig nach oben oder unten geht, und da es so viel schwieriger ist, eine vollständige dreidimensionale Umlaufbahn zu drucken oder anzuzeigen , die meisten Veröffentlichungen vereinfachen es so, wie Sie es gesehen haben. Aber die tatsächliche Neigung der Umlaufbahnen muss natürlich für interplanetare Sonden verfolgt werden, von denen jede im Wesentlichen jedes Ziel um Millionen von Kilometern, wenn nicht mehr, verfehlen würde, wenn sie einfach annehmen würden, dass sich alles in der Ekliptik befände.

Bei interstellaren Missionen wird es komplizierter. Sterne sind im Verhältnis zur Ekliptik nicht sehr sauber verteilt. Die praktische interstellare Erforschung wird jedoch, falls wir jemals die Technologie dazu haben, noch folgenEinzelebene für den größten Teil der Mission oder so nah wie möglich, und da der Abstand zwischen Sternen erheblich größer ist als das gesamte Sonnensystem, können Diagramme ihn einfach als Punkt auf einer Seite der Seite darstellen und schön aufgeräumt zeigen lange, leicht gekrümmte Linie zu einem Punkt auf der anderen Seite. Die tatsächliche Flugbahn von der Erde könnte wie eine Reihe von Drehungen um die Erde und die Sonne aussehen, bevor ein sich langsam begradigender Pfad zum Ziel führt, aber Sie können verstehen, warum die Bodenansicht nicht sehr praktisch ist, um sie in ein einzelnes Bild einzufügen – das können Sie nicht Die meiste Zeit sehen Sie das Raumschiff, und wenn Sie können, können Sie nicht wirklich sehen, was es tut.

Wenn wir jemals an den Punkt kommen, mehrere Sternsystem-Stopps in verschiedenen sonnenrelativen Neigungen auf derselben Reise zu planen, müssen die Dinge endlich genauer als Routine dargestellt werden. Aber das liegt so weit in unvorhersehbarer Zukunft, dass es keinen Sinn macht, sich darüber Sorgen zu machen.

Es muss jedoch erwähnt werden, dass insbesondere das Voyager-Raumschiff derzeit ziemlich starke Neigungen hat; Sie nutzten ihre letzten Schwerkrafthilfen (von Saturn bzw. Neptun), um in einem ziemlich scharfen Winkel von 36 ° bzw. 79 ° relativ zur Ekliptik abzuschießen. Davor variierten ihre Neigungen innerhalb der normalen paar Grad der Ekliptik. Die genaue Darstellung der Flugbahn von Voyager 1/2 von 9,5 AE (Saturn) oder 30 AE (Neptun) zu ihrer aktuellen Position (die zumindest im Fall von Voyager 1 weit über 100 AE von der Sonne entfernt ist) würde sich immer noch hauptsächlich auf den Pfosten konzentrieren -Ekliptikphase, aber es gibt genug vorher, dass ein gutes Diagramm wirklich daran arbeiten muss, den Übergang dreidimensional darzustellen.

Ein kostenloses Programm zur Visualisierung des Sonnensystems kann Ihnen dabei helfen; Probieren Sie Celestia aus, es ist ziemlich gut. Schalten Sie die Visualisierungen der Umlaufbahnen ein und Sie werden sehen, dass sie fast alle in derselben Ebene liegen. Da es im Raum kein Oben oder Unten gibt, ist es sinnlos, von horizontal oder vertikal zu sprechen. Da das Sonnensystem sehr nahe an einer Ebene liegt, könnten wir das flach, horizontal, auch als Ekliptik bezeichnet, was auch immer, aber es ist eine willkürliche Sache.

Eine Art von Auf und Ab im Weltraum ist die Schwerkraft, und wir können den „Schwerkraftbrunnen“ auf- und absteigen, indem wir schneller oder langsamer reisen. Stellen Sie sich den Weltraum als eine gespannte Gummifolie vor, wobei jeder Planet ein Gewicht auf der Folie hat, wodurch er sich nach unten biegt. Um die Oberfläche eines Planeten zu verlassen, spielt es keine Rolle, in welche Richtung Sie gehen, es geht in alle Richtungen bergauf. Der Raum ist so ähnlich. Mit viel Energie kann man sich gut aus der Schwerkraft des Planeten erheben und sich über das Blatt bewegen und schließlich in eine andere Senke fallen.

Wenn Sie das Sonnensystem verlassen möchten und viel Energie haben (wie eine massive Rakete), können Sie dies in jede gewünschte Richtung tun und auf jeden Stern zielen. Sie brauchen nur genug Energie, um gut aus der Schwerkraft herauszukommen. Aber in der Praxis haben wir diese Art von Energie nicht, also müssen wir Raumsonden in einem Schleudermanöver an ein oder zwei Planeten vorbeischwenken lassen, was ihnen einen Geschwindigkeitsschub gibt. Das bedeutet, dass sie zunächst oft in der „horizontalen“ Ebene der Ekliptik reisen, da sich dort die Planeten befinden.