Sa sistema ng pag-ikot ng dalawang cosmic na katawan ng isang tiyak na masa, may mga punto sa espasyo, sa pamamagitan ng paglalagay ng anumang bagay na may maliit na masa kung saan, maaari mo itong ayusin sa isang nakatigil na posisyon na may kaugnayan sa dalawang katawan ng pag-ikot na ito.. Ang mga puntong ito ay tinatawag na mga punto ng Lagrange. Tatalakayin ng artikulo kung paano sila ginagamit ng mga tao.
Ano ang Lagrange point?
Upang maunawaan ang isyung ito, dapat isa ay bumaling sa paglutas ng problema ng tatlong umiikot na katawan, dalawa sa mga ito ay may mass na ang mass ng ikatlong katawan ay bale-wala kumpara sa kanila. Sa kasong ito, posible na makahanap ng mga posisyon sa kalawakan kung saan ang mga patlang ng gravitational ng parehong malalaking katawan ay magbabayad para sa sentripetal na puwersa ng buong umiikot na sistema. Ang mga posisyon na ito ay ang mga Lagrange na puntos. Sa pamamagitan ng paglalagay ng isang katawan ng maliit na masa sa mga ito, ang isa ay maaaring obserbahan kung paano ang mga distansya nito sa bawat isa sa dalawang napakalaking katawan ay hindi nagbabago para sa isang arbitraryong mahabang panahon. Dito maaari tayong gumuhit ng isang pagkakatulad sa geostationary orbit, kung saan ang satellite ay palagingmatatagpuan sa itaas ng isang punto sa ibabaw ng mundo.
Kailangan na linawin na ang katawan na matatagpuan sa Lagrange point (tinatawag din itong free point o point L), na may kaugnayan sa isang panlabas na tagamasid, ay gumagalaw sa bawat isa sa dalawang katawan na may malaking masa., ngunit ang kilusang ito kasabay ng paggalaw ng dalawang natitirang katawan ng sistema ay may katangian na may paggalang sa bawat isa sa kanila ang ikatlong katawan ay nagpapahinga.
Ilan sa mga puntong ito at saan matatagpuan ang mga ito?
Para sa isang sistema ng pag-ikot ng dalawang katawan na may ganap na anumang masa, mayroon lamang limang puntos na L, na karaniwang nakasaad na L1, L2, L3, L4 at L5. Ang lahat ng mga puntong ito ay matatagpuan sa eroplano ng pag-ikot ng mga itinuturing na katawan. Ang unang tatlong punto ay nasa linya na nagkokonekta sa mga sentro ng masa ng dalawang katawan sa paraang ang L1 ay matatagpuan sa pagitan ng mga katawan, at ang L2 at L3 sa likod ng bawat katawan. Ang mga puntong L4 at L5 ay matatagpuan upang kung ikinonekta mo ang bawat isa sa kanila sa mga sentro ng masa ng dalawang katawan ng system, makakakuha ka ng dalawang magkaparehong tatsulok sa espasyo. Ipinapakita ng figure sa ibaba ang lahat ng Earth-Sun Lagrange point.
Ang asul at pulang arrow sa figure ay nagpapakita ng direksyon ng resultang puwersa kapag papalapit sa katumbas na libreng punto. Makikita sa figure na ang mga lugar ng mga puntos na L4 at L5 ay mas malaki kaysa sa mga lugar ng mga puntos na L1, L2 at L3.
Makasaysayang background
Sa unang pagkakataon, ang pagkakaroon ng mga libreng puntos sa isang sistema ng tatlong umiikot na katawan ay pinatunayan ng Italian-French mathematician na si Joseph Louis Lagrange noong 1772. Upang gawin ito, kinailangang ipakilala ng siyentipiko ang ilang mga hypotheses atbumuo ng sarili mong mekanika, iba sa Newtonian mechanics.
Kinakalkula ni Lagrange ang mga puntong L, na ipinangalan sa kanyang pangalan, para sa perpektong pabilog na orbit ng rebolusyon. Sa katotohanan, ang mga orbit ay elliptical. Ang huling katotohanan ay humahantong sa katotohanang wala nang mga Lagrange na punto, ngunit may mga lugar kung saan ang ikatlong katawan ng maliit na masa ay gumagawa ng pabilog na galaw na katulad ng paggalaw ng bawat isa sa dalawang malalaking katawan.
Libreng punto L1
Ang pagkakaroon ng Lagrange point L1 ay madaling patunayan gamit ang sumusunod na pangangatwiran: kunin natin ang Araw at ang Earth bilang isang halimbawa, ayon sa ikatlong batas ni Kepler, mas malapit ang katawan sa bituin nito, mas maikli nito panahon ng pag-ikot sa paligid ng bituin na ito (ang parisukat ng panahon ng pag-ikot ng katawan ay tamang proporsyonal sa kubo ng average na distansya mula sa katawan hanggang sa bituin). Nangangahulugan ito na ang anumang katawan na nasa pagitan ng Earth at ng Araw ay umiikot sa bituin nang mas mabilis kaysa sa ating planeta.
Gayunpaman, hindi isinasaalang-alang ng batas ni Kepler ang impluwensya ng gravity ng pangalawang katawan, iyon ay, ang Earth. Kung isasaalang-alang natin ang katotohanang ito, maaari nating ipagpalagay na mas malapit ang ikatlong katawan ng maliit na masa sa Earth, mas malakas ang pagsalungat sa solar gravity ng Earth. Bilang isang resulta, magkakaroon ng isang punto kung saan ang gravity ng Earth ay magpapabagal sa bilis ng pag-ikot ng ikatlong katawan sa paligid ng Araw sa paraan na ang mga panahon ng pag-ikot ng planeta at ang katawan ay magiging pantay. Ito ang magiging libreng punto L1. Ang distansya sa Lagrange point L1 mula sa Earth ay 1/100 ng radius ng orbit ng planeta sa paligid.mga bituin at 1.5 milyong km.
Paano ginagamit ang L1 area? Ito ay isang mainam na lugar upang pagmasdan ang solar radiation dahil walang anumang solar eclipses dito. Sa kasalukuyan, maraming mga satellite ang matatagpuan sa rehiyon ng L1, na nakikibahagi sa pag-aaral ng solar wind. Isa sa mga ito ay ang European artificial satellite SOHO.
Para sa Earth-Moon Lagrange point na ito, ito ay matatagpuan humigit-kumulang 60,000 km mula sa Buwan, at ginagamit bilang "transit" point sa panahon ng mga misyon ng spacecraft at satellite papunta at mula sa Buwan.
Libreng punto L2
Sa pagtatalo na katulad sa nakaraang kaso, maaari nating tapusin na sa isang sistema ng dalawang katawan ng rebolusyon sa labas ng orbit ng isang katawan na may mas maliit na masa, dapat mayroong isang lugar kung saan ang pagbaba ng puwersa ng sentripugal ay nabayaran ng gravity ng katawan na ito, na humahantong sa pagkakahanay ng mga panahon ng pag-ikot ng isang katawan na may mas maliit na masa at isang ikatlong katawan sa paligid ng isang katawan na may mas malaking masa. Ang lugar na ito ay isang libreng punto L2.
Kung isasaalang-alang natin ang sistemang Sun-Earth, sa puntong ito ng Lagrange ang distansya mula sa planeta ay magiging eksaktong kapareho ng sa puntong L1, ibig sabihin, 1.5 milyong km, ang L2 lamang ang matatagpuan sa likod ng Earth at mas malayo. mula sa araw. Dahil walang impluwensya ng solar radiation sa rehiyon ng L2 dahil sa proteksyon ng daigdig, ginagamit ito para pagmasdan ang Uniberso, na mayroong iba't ibang satellite at teleskopyo dito.
Sa Earth-Moon system, ang point L2 ay matatagpuan sa likod ng natural na satellite ng Earth sa layong 60,000 km mula rito. Sa lunar L2may mga satellite na ginagamit para pagmasdan ang malayong bahagi ng buwan.
Libreng puntos L3, L4 at L5
Nasa likod ng bituin ang
Point L3 sa Sun-Earth system, kaya hindi ito mapapansin mula sa Earth. Ang punto ay hindi ginagamit sa anumang paraan, dahil ito ay hindi matatag dahil sa impluwensya ng gravity ng ibang mga planeta, tulad ng Venus.
Ang
Points L4 at L5 ay ang pinaka-stable na mga rehiyon ng Lagrange, kaya may mga asteroid o cosmic dust malapit sa halos lahat ng planeta. Halimbawa, ang cosmic dust lang ang umiiral sa mga Lagrange na puntong ito ng Buwan, habang ang mga Trojan asteroid ay matatagpuan sa L4 at L5 ng Jupiter.
Iba pang gamit para sa mga libreng tuldok
Bukod sa pag-install ng mga satellite at pagmamasid sa kalawakan, ang mga Lagrange point ng Earth at iba pang mga planeta ay maaari ding gamitin para sa paglalakbay sa kalawakan. Ito ay sumusunod mula sa teorya na ang paglipat sa mga Lagrange point ng iba't ibang planeta ay masiglang paborable at nangangailangan ng kaunting enerhiya.
Ang isa pang kawili-wiling halimbawa ng paggamit ng L1 point ng Earth ay ang physics project ng isang Ukrainian schoolchild. Iminungkahi niyang maglagay ng ulap ng asteroid dust sa lugar na ito, na magpoprotekta sa Earth mula sa mapanirang solar wind. Kaya, ang punto ay maaaring gamitin upang maimpluwensyahan ang klima ng buong asul na planeta.
