Калькулятор периода обращения

Рассчитайте период и скорость на круговой орбите по большой полуоси и массе центрального тела с помощью третьего закона Кеплера.

Расчет периода обращения
Введите большую полуось как расстояние между центрами в километрах и массу центрального тела в килограммах.

О периодах обращения

Период обращения — это время, за которое объект совершает один полный оборот вокруг центрального тела. Калькулятор использует ньютоновскую форму третьего закона Кеплера: период равен двум пи, умноженным на квадратный корень из отношения куба большой полуоси к произведению гравитационной постоянной и массы центрального тела. Для круговой орбиты большая полуось — это постоянный радиус орбиты. Калькулятор также выводит круговую орбитальную скорость, равную квадратному корню из произведения гравитационной постоянной и массы, деленного на радиус. Большая полуось — это расстояние между центрами, а не высота над поверхностью планеты. Для оценки низкой околоземной орбиты прибавьте к высоте спутника средний радиус Земли, примерно 6,371 километра. Поле принимает километры и внутри переводит их в метры для согласования с гравитационной постоянной в СИ. Масса центрального тела вводится в килограммах. Для астрономических масс удобна научная запись, например 5.972e24 для Земли. Период растет пропорционально большой полуоси в степени три вторых, поэтому удаление орбиты значительно увеличивает период. При неизменном радиусе большая центральная масса сокращает период благодаря более сильному притяжению. Геостационарный спутник иллюстрирует эти связи: на расстоянии примерно 42,164 километра от центра Земли его период обращения совпадает со звездным периодом вращения Земли. Спутники на низких орбитах находятся намного ближе, движутся быстрее и облетают Землю примерно за девяносто минут. Та же физическая зависимость описывает спутники планет и планеты, обращающиеся вокруг звезд. В используемой формуле масса обращающегося объекта считается пренебрежимо малой по сравнению с центральной массой. В более общем случае знаменатель содержит сумму обеих масс. Также используется идеальное приближение двух тел и выводится круговая скорость; на эллиптической орбите скорость меняется, хотя период по-прежнему зависит от большой полуоси. Сопротивление атмосферы, несферичность гравитационного поля, возмущения от третьих тел, давление излучения и релятивистские эффекты не учитываются. Используйте калькулятор для обучения, предварительных оценок миссий и проверки согласованности результатов. Для рабочего планирования траекторий нужны точные эфемериды, подходящий гравитационный параметр, анализ неопределенности и численное прогнозирование орбиты с учетом значимых возмущений.

Примеры периодов обращения

Характерные околоземные орбиты показывают сильное влияние большой полуоси.

Параметры орбитыПриближенный результатПояснение
Масса Земли; большая полуось 6,771 kmПериод 5,545 s; скорость 7.672 km/sКруговая орбита примерно в 400 km над Землей.
Масса Земли; большая полуось 42,164 kmПериод 86,165 s; скорость 3.075 km/sРадиус геостационарной орбиты.
Масса Земли; большая полуось 384,400 kmПериод около 27.45 сутокКруговое приближение двух тел для Луны.

Как рассчитать период обращения

  1. Введите большую полуось, измеренную от центра центрального тела, в километрах.
  2. Введите массу центральной планеты, спутника или звезды в килограммах.
  3. Нажмите «Рассчитать орбиту», чтобы получить период в секундах и часах, а также круговую скорость.
  4. Измените данные или сбросьте калькулятор для сравнения с другой орбитой.

Частые вопросы о периоде обращения

Большая полуось — это то же самое, что высота?

Нет, большая полуось отсчитывается от центра центрального тела. Для круговой орбиты прибавьте радиус тела к высоте над его поверхностью.

Работает ли формула для эллиптических орбит?

Да, идеальный период в задаче двух тел зависит от большой полуоси эллипса. Показанная скорость относится именно к круговой орбите, а не к переменной скорости вдоль эллипса.

Почему используется масса тела, а не сила тяжести на поверхности?

Орбитальная динамика зависит от гравитационного параметра тела во всем пространстве. Ускорение свободного падения на поверхности зависит также от радиуса тела и само по себе недостаточно без дополнительных данных.

Чему равен геостационарный период?

Он равен одним звездным суткам, около 86,164 секунды, поэтому спутник движется синхронно с вращением Земли. Орбита также должна быть круговой, экваториальной и направленной по вращению Земли.

Когда следует учитывать массы обоих объектов?

Когда масса обращающегося тела не пренебрежимо мала по сравнению с центральным телом. Типичный пример — двойные звезды, для которых учет только одной массы искажает период.