Задача без названия
p_04f034fd55cb4a22
Вам предложена фотография пролета Международной космической станции по диску Луны (автор – Эд Морана, США, 3 стр. обложки). Изображения МКС сделаны с интервалом 1/60 секунды друг после друга. Большой кратер, видимый на поверхности Луны – Тихо – имеет диаметр 85 км. Оцените размер Международной космической станции и ее высоту над поверхностью Земли. В момент съемки Луна проходила точку перигея орбиты и располагалась вблизи зенита в точке съемки.
Решение
Показать решение
Для начала определим масштаб снимка. На нем присутствует один объект с известным нам размером – лунный кратер Тихо. Как известно, он располагается не в центре лунного диска и наблюдается с Земли под некоторым углом к лучу зрения. Поэтому для определения масштаба нам необходимо взять его видимую большую ось. Ее угловой размер составит !
или 50″. Здесь D – диаметр кратера Тихо, L – геоцентрическое расстояние до Луны в перигее, R – радиус Земли. Здесь было учтено, что Луна в пункте наблюдения располагается в зените. Обозначим через b угловое расстояние между двумя соседними положениями Международной космической станции на фотографии. Измеряя его, мы получаем
или 57″. Отсюда мы можем получить видимую угловую скорость Международной космической станции:
Здесь t – интервал времени между соседними изображениями МКС. По условию задачи, Луна и МКС в момент съемки находились вблизи зенита, а орбита станции круговая. Осевое вращение Земли и движение Луны мы не принимаем в расчет, так как их скорости (линейные и угловые) много меньше, чем у МКС. Тогда скорость станции v направлена перпендикулярно лучу зрения, и для видимой угловой скорости МКС справедливо соотношение
Здесь M – масса Земли, а H – высота станции над поверхностью Земли (т.е. над наблюдателем), при этом учтено, что величина H значительно меньше радиуса Земли R. Величина ω0 есть геоцентрическая угловая скорость спутника с приземной круговой орбитой. Период для такой орбиты составляет 84 минуты, а величина ω0 равна 0.0012 с –1 , что существенно меньше величины ω. Отсюда мы получаем значение высоты:
Здесь v1 – первая космическая скорость для поверхности Земли. Высота МКС получается равной 470 км. По фотографии можно оценить видимый размер космической станции:
или 30″. Пространственный размер станции составляет