วงโคจรโลกแบบศูนย์กลางโลก
วงโคจรแบบศูนย์กลางโลกหรือวงโคจรรอบโลกหมายถึงวัตถุใดๆที่โคจรรอบโลกเช่นดวงจันทร์หรือดาวเทียมเทียมในปี 1997 นาซาประเมินว่ามีดาวเทียมเทียมประมาณ 2,465 ดวงโคจรรอบโลก และมีเศษซากอวกาศ 6,216 ชิ้นที่ศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดติดตามอยู่[ 1 ]วัตถุที่ปล่อยขึ้นไปก่อนหน้านี้มากกว่า 16,291 ชิ้นได้เกิดการเสื่อมวงโคจรและเข้าสู่ ชั้น บรรยากาศของโลก[ 1 ]
ยานอวกาศจะเข้าสู่วงโคจรเมื่อความเร่งสู่ศูนย์กลาง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าหรือเท่ากับ ความเร่ง หนีศูนย์กลางเนื่องจากองค์ประกอบแนวนอนของความเร็ว สำหรับวงโคจรต่ำของโลกความเร็วนี้อยู่ที่ประมาณ7.8 กม./วินาที (28,100 กม./ชม.; 17,400 ไมล์/ชม . ) [ 2 ]ในทางตรงกันข้าม ความเร็วของเครื่องบินที่มีลูกเรือที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยทำได้ (ไม่รวมความเร็วที่ทำได้โดยยานอวกาศที่ลดระดับวงโคจร) คือ2.2 กม./วินาที (7,900 กม./ชม.; 4,900 ไมล์/ชม.)ในปี 1967 โดยเครื่องบิน X- 15 ของอเมริกาเหนือ[ 3 ]พลังงานที่จำเป็นในการเข้าถึงความเร็ววงโคจรของโลกที่ระดับความสูง600 กม. (370 ไมล์)คือประมาณ 36 MJ /กก. ซึ่งเป็นหกเท่าของพลังงานที่จำเป็นเพียงแค่ไต่ระดับความสูงที่สอดคล้องกัน[ 4 ]
ยานอวกาศที่มีจุด ใกล้โลกที่สุด ต่ำกว่าประมาณ2,000 กม. (1,200 ไมล์)จะถูกแรงต้านจากชั้นบรรยากาศของโลก[ 5 ]ซึ่งทำให้ระดับความสูงของวงโคจรลดลง อัตราการลดลงของวงโคจรขึ้นอยู่กับพื้นที่หน้าตัดและมวลของดาวเทียม รวมถึงการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศในชั้นบรรยากาศตอนบน ที่ระดับความสูงต่ำกว่าประมาณ300 กม. (190 ไมล์)การลดลงจะรวดเร็วยิ่งขึ้น โดยมีอายุการใช้งานวัดเป็นวัน เมื่อดาวเทียมลดระดับลงเหลือ180 กม. (110 ไมล์)มันจะมีเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงก่อนที่จะระเหยกลายเป็นไอในชั้นบรรยากาศ[ 6 ]ความเร็วหลุดพ้นที่จำเป็นในการหลุดพ้นจากสนามโน้มถ่วงของโลกโดยสิ้นเชิงและเคลื่อนที่เข้าสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์คือประมาณ11.2 กม./วินาที (40,300 กม./ชม.; 25,100 ไมล์/ชม. ) [ 7 ]
รายการคำศัพท์และแนวคิด
- ระดับความสูง
- ในที่นี้ หมายถึงความสูงของวัตถุเหนือระดับผิวน้ำเฉลี่ยของมหาสมุทรบนโลก ( ระดับน้ำทะเลเฉลี่ย )
- อนาเล็มมา
- ศัพท์ทางดาราศาสตร์ที่ใช้อธิบายแผนภาพแสดงตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนทรงกลมท้องฟ้าตลอดทั้งปี มีลักษณะคล้ายเลขแปด
- อะโพจี
- คือจุดที่ไกลที่สุดที่ดาวเทียมหรือวัตถุทางดาราศาสตร์สามารถโคจรไปจากโลกได้ โดยที่ความเร็วในการโคจรจะมีค่าต่ำสุด
- ความแปลกประหลาด
- ค่าความเยื้องศูนย์กลาง (Eccentricity) คือค่าที่ใช้วัดว่าวงโคจรเบี่ยงเบนจากวงกลมสมบูรณ์มากน้อยเพียงใด โดยค่านี้ถูกกำหนดไว้อย่างชัดเจนสำหรับ วงโคจร แบบวงกลมและวงรีรวมถึงวิถีโคจรแบบพาราโบลาและ ไฮเปอร์โบลา ด้วย
- ระนาบเส้นศูนย์สูตร
- ในที่นี้ หมายถึงระนาบ สมมุติ ที่ทอดยาวจากเส้นศูนย์สูตรบนโลกไปยังทรงกลมท้องฟ้า
- ความเร็วหลุดพ้น
- ในที่นี้ความเร็ว ขั้นต่ำ ที่วัตถุที่ไม่มีแรงขับเคลื่อนต้องมีเพื่อให้สามารถเคลื่อนที่ออกห่างจากโลกได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด วัตถุที่มีความเร็วระดับนี้จะเคลื่อนที่ในวิถีโค้งพาราโบลาส่วนวัตถุที่มีความเร็วสูงกว่านี้ จะเคลื่อนที่ในวิถีโค้งไฮเปอร์โบลา
- แรงกระตุ้น
- ปริมาณอินทิกรัลของแรงในช่วงเวลาที่แรงนั้นกระทำ วัดเป็นหน่วย ( นิวตัน · วินาทีหรือปอนด์ ·วินาที)
- ความโน้มเอียง
- มุมระหว่างระนาบอ้างอิง กับ ระนาบหรือแกนอื่นในความหมายที่กล่าวถึงในที่นี้ระนาบอ้างอิง คือ ระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลก
- ส่วนโค้งวงโคจร
- ส่วนโค้งสมมุติบนท้องฟ้าเมื่อมองจากตำแหน่งใดๆ บนพื้นผิวโลก
- ลักษณะเฉพาะของวงโคจร
- พารามิเตอร์ทั้งหกขององค์ประกอบเคปเลอร์จำเป็นต่อการระบุวงโคจรนั้นอย่างเฉพาะเจาะจง
- คาบการโคจร
- ตามคำจำกัดความในที่นี้ คือ ระยะเวลาที่ดาวเทียมใช้ในการโคจรรอบโลกครบหนึ่งรอบ
- จุดใกล้โลก
- คือจุดที่ดาวเทียมหรือวัตถุทางดาราศาสตร์เข้าใกล้โลกมากที่สุด ซึ่งความเร็วในการโคจรจะมีค่าสูงสุด
- วันดาราศาสตร์
- ระยะเวลาที่วัตถุบนท้องฟ้าหมุนรอบตัวเองครบ 360 องศา สำหรับโลกนั้นใช้เวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที 4.091 วินาที
- เวลาสุริยะ
- ในที่นี้ หมายถึงเวลาท้องถิ่นที่วัดจากนาฬิกาแดด
- ความเร็ว
- ความเร็วของวัตถุในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง เนื่องจากความเร็วถูกนิยามว่าเป็นเวกเตอร์ดังนั้นทั้งความเร็วและทิศทางจึงจำเป็นต่อการนิยามความเร็ว
ประเภท
ต่อไปนี้คือรายการของการจำแนกประเภทวงโคจรโลกแบบต่างๆ
การจำแนกประเภทตามระดับความสูง

- วงโคจรผ่านชั้นบรรยากาศ (TAO)
- วงโคจรแบบศูนย์กลางโลกที่มีระดับความสูงที่จุดสูงสุดมากกว่า100 กม. (62 ไมล์)และจุดต่ำสุดที่ตัดกับชั้นบรรยากาศที่กำหนดไว้[ 8 ]
- วงโคจรต่ำของโลก (LEO)
- วงโคจรแบบจีโอเซนตริกมีความสูงตั้งแต่160 กิโลเมตร (100 ไมล์)ถึง2,000 กิโลเมตร (1,200 ไมล์)เหนือระดับน้ำทะเลปานกลางที่ระดับความสูง 160 กิโลเมตร การโคจรครบรอบหนึ่งครั้งใช้เวลาประมาณ 90 นาที และความเร็วในการโคจรเป็นวงกลมคือ8 กิโลเมตรต่อวินาที (26,000 ฟุตต่อวินาที )
- วงโคจรระดับกลางของโลก (MEO)
- วงโคจรแบบจีโอเซนทริกที่มีระดับความสูง ณ จุดสูงสุดของวงโคจรอยู่ระหว่าง2,000 กิโลเมตร (1,200 ไมล์)และวงโคจรแบบจีโอซิงโครนัสที่35,786 กิโลเมตร (22,236 ไมล์ )
- วงโคจรซิงโครนัสโลก (GSO)
- วงโคจรเป็นวงกลมรอบโลกที่ระดับความสูง35,786 กิโลเมตร (22,236 ไมล์)คาบการโคจรเท่ากับหนึ่งวันดาราคติซึ่งตรงกับคาบการหมุนรอบตัวเองของโลก ความเร็วโดยประมาณคือ3 กิโลเมตรต่อวินาที (9,800 ฟุตต่อวินาที )
- วงโคจรสูงของโลก (HEO)
- วงโคจรแบบจีโอเซนทริกที่มีระดับความสูง ณ จุดอะโปจีสูงกว่าวงโคจรจีโอซิงโครนัส กรณีพิเศษของวงโคจรโลกสูงคือวงโคจรวงรีสูงซึ่งระดับความสูง ณ จุดเพริจีต่ำกว่า2,000 กม . (1,200 ไมล์) [ 9 ]
การจำแนกประเภทความเอียง
- วงโคจรเอียง
- วงโคจรที่มีมุมเอียงเมื่อเทียบกับระนาบเส้นศูนย์สูตรไม่เป็น 0
- วงโคจรขั้วโลก
- ดาวเทียมที่โคจรผ่านเหนือหรือเกือบเหนือขั้วโลกทั้งสองของโลกในแต่ละรอบการโคจร ดังนั้นจึงมีมุมเอียง (หรือใกล้เคียงมาก) 90 องศา
- วงโคจรซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์ขั้วโลก
- วงโคจร เกือบเป็นขั้วโลกที่ผ่านเส้นศูนย์สูตรในเวลาท้องถิ่นเดียวกันทุกครั้งที่โคจรผ่านมีประโยชน์สำหรับดาวเทียมถ่ายภาพเพราะเงาจะเหมือนกันทุกครั้งที่โคจรผ่าน
การจำแนกประเภทความผิดปกติ
- วงโคจรวงกลม
- วงโคจรที่มีค่าความเยื้องศูนย์กลางเป็น 0 และเส้นทางโคจรเป็นวงกลม
- วงโคจรวงรี
- วงโคจรที่มีค่าความเยื้องศูนย์กลางมากกว่า 0 และน้อยกว่า 1 ซึ่งวงโคจรนั้นเป็นไปตามเส้นทางของ วงรี
- วงโคจรการถ่ายโอนของโฮห์มันน์
- การปรับวงโคจรที่เคลื่อนย้ายยานอวกาศจากวงโคจร หนึ่งไปยังอีกวงโคจรหนึ่งโดยใช้ แรงขับจากเครื่องยนต์สองตัวการปรับวงโคจรนี้ตั้งชื่อตามวอลเตอร์ โฮห์มันน์
- วงโคจรการถ่ายโอนแบบซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์ (GTO)
- วงโคจรแบบวงรีที่ มี จุดใกล้โลกที่สุด ( perigee)อยู่ที่ระดับความสูงของวงโคจรต่ำของโลก (LEO) และ จุดไกลโลกที่สุด ( apogee)อยู่ที่ระดับความสูงของ วงโคจรซิงโครนัส ของโลก
- วงโคจรวงรีสูง (HEO)
- วงโคจรแบบจีโอเซนตริกที่มีจุดสูงสุดเหนือระดับ 35,786 กิโลเมตร และจุดต่ำสุดต่ำ (ประมาณ 1,000 กิโลเมตร) ส่งผลให้ระยะเวลาการโคจรอยู่ใกล้จุดสูงสุดนาน
- วงโคจรโมลนิยา
- วงโคจรเป็นรูปวงรีมากโดยมีมุมเอียง 63.4° และคาบการโคจรครึ่งหนึ่งของวันดาราคติ (ประมาณ 12 ชั่วโมง) ดาวเทียมดังกล่าวใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่เหนือพื้นที่ที่กำหนดไว้บนโลก
- วงโคจรทุนดรา
- วงโคจรเป็นรูปวงรีมากโดยมีมุมเอียง 63.4° และคาบการโคจรหนึ่งวันดาราศาสตร์ (ประมาณ 24 ชั่วโมง) ดาวเทียมดังกล่าวจะใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่เหนือพื้นที่ที่กำหนดไว้บนโลก
- วิถีโค้งไฮเปอร์โบลา
- วงโคจรที่มีค่าความเยื้องศูนย์กลางมากกว่า 1 หมายความว่าความเร็ว ของวัตถุ จะถึงค่าหนึ่งที่เกินกว่าความเร็วหลุดพ้นดังนั้นมันจะหลุดพ้นจากแรงดึงดูดของโลกและเคลื่อนที่ต่อไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุดด้วยความเร็ว (เมื่อเทียบกับโลก) ที่ลดลงจนถึงค่าจำกัดค่าหนึ่ง ซึ่งเรียกว่าความเร็วส่วนเกินไฮเปอร์โบลิก
- วิถีการหลบหนี
- วิถีโคจรนี้จะต้องนำมาใช้ในการปล่อยยานสำรวจอวกาศออกจากโลก เพราะส่วนเกินจากความเร็วหลุดพ้นคือสิ่งที่ทำให้วงโคจรของยานสำรวจ เปลี่ยน ไปจากวงโคจรของโลก
- วิถีการจับภาพ
- นี่คือภาพสะท้อนของวิถีการหลุดพ้น วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เพียงพอและไม่ได้มุ่งตรงไปยังโลก จะเคลื่อนที่เข้าหาโลกและเร่งความเร็วขึ้น ในกรณีที่ไม่มีแรงขับจากเครื่องยนต์เพื่อชะลอความเร็วและนำมันเข้าสู่วงโคจร มันจะเคลื่อนที่ตามวิถีการหลุดพ้นหลังจากผ่านจุดใกล้ที่สุดของวงโคจร
- วิถีโค้งพาราโบลา
- วงโคจรที่มีค่าความเยื้องศูนย์กลางเท่ากับ 1 พอดีความเร็ว ของวัตถุ จะเท่ากับความเร็วหลุดพ้นดังนั้นมันจะหลุดพ้นจากแรงดึงดูดของโลกและเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็ว (เมื่อเทียบกับโลก) ที่ลดลงจนเป็น 0 ยานอวกาศที่ปล่อยจากโลกด้วยความเร็วนี้จะเคลื่อนที่ออกไปไกลจากโลก แต่จะโคจรตามโลกไปรอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรแบบเฮลิโอเซนตริก เดียวกัน เป็นไปได้ แต่ไม่น่าเป็นไปได้ที่วัตถุที่กำลังเข้าใกล้โลกจะเคลื่อนที่ตามวิถีโค้งพาราโบลาเพื่อจับวัตถุ แต่ความเร็วและทิศทางจะต้องแม่นยำมาก
การจำแนกประเภทตามทิศทาง
- วงโคจรโปรเกรด
- วงโคจรที่ภาพฉายของวัตถุบนระนาบเส้นศูนย์สูตรโคจรรอบโลกในทิศทางเดียวกับการหมุนของโลก
- วงโคจรย้อนกลับ
- วงโคจรที่ภาพฉายของวัตถุบนระนาบเส้นศูนย์สูตรโคจรรอบโลกในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของโลก
การจำแนกประเภทจีโอซิงโครนัส
- วงโคจรกึ่งซิงโครนัส (SSO)
- วงโคจรที่มีระดับความสูงประมาณ20,200 กิโลเมตร (12,600 ไมล์)และคาบการโคจรประมาณ 12 ชั่วโมง
- วงโคจรซิงโครนัสโลก (GEO)
- ดาวเทียมโคจรที่ระดับความสูงประมาณ35,786 กิโลเมตร (22,236 ไมล์)ดาวเทียมดังกล่าวจะโคจรเป็นรูปเส้นโค้งอนาเลมมา (ภาพที่ 8) บนท้องฟ้า
- วงโคจรค้างฟ้า (GSO)
- ดาวเทียม ดวงนี้ โคจรในวงโคจรแบบซิงโครนัสกับโลกโดยมีมุมเอียง เป็น ศูนย์ สำหรับผู้สังเกตการณ์บนพื้นดิน ดาวเทียมดวงนี้จะปรากฏเป็นจุดคงที่บนท้องฟ้า
- วงโคจรของคลาร์ก
- อีกชื่อหนึ่งของวงโคจรค้างฟ้า ตั้งชื่อตามนักเขียนชื่อดังอาร์เธอร์ ซี. คลาร์ก
- จุดสมดุลวงโคจรของโลก
- จุดสมดุลของวัตถุที่โคจรรอบโลกอยู่ที่ 105 องศาตะวันตกและ 75 องศาตะวันออก มีดาวเทียมมากกว่า 160 ดวงมารวมกันที่จุดทั้งสองนี้[ 10 ]
- วงโคจรซิงโครนัสยิ่งยวด
- วงโคจรสำหรับการกำจัด/จัดเก็บดาวเทียมเหนือวงโคจร GSO/GEO ดาวเทียมจะเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันตก
- วงโคจรซับซิงโครนัส
- วงโคจรแบบดริฟท์ ใกล้เคียงแต่ต่ำกว่าวงโคจร GSO/GEO ดาวเทียมจะเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออก
- วงโคจรสุสาน , วงโคจรการกำจัด, วงโคจรเศษซาก
- วงโคจรที่อยู่สูงกว่าวงโคจร ซิงโครนัสทางภูมิศาสตร์ไม่กี่ร้อยกิโลเมตรซึ่งเป็นวงโคจรที่ดาวเทียมจะถูกย้ายเข้าไปเมื่อสิ้นสุดภารกิจการใช้งาน
การจำแนกประเภทพิเศษ
- วงโคจรซิงโครนัสกับดวงอาทิตย์
- วงโคจรที่รวมระดับความสูงและความเอียงเข้าด้วยกันในลักษณะที่ทำให้ดาวเทียมโคจรผ่านจุดใดจุดหนึ่งบน พื้นผิว โลก ใน เวลาสุริยะท้องถิ่นเดียวกันวงโคจรดังกล่าวสามารถทำให้ดาวเทียมได้รับแสงแดดอย่างต่อเนื่อง และมีประโยชน์สำหรับดาวเทียมถ่ายภาพดาวเทียมสอดแนมและดาวเทียมพยากรณ์อากาศ
- วงโคจรของดวงจันทร์
- ลักษณะการโคจรของดวงจันทร์ของโลก ระดับความสูงเฉลี่ย384,403 กิโลเมตร (238,857ไมล์) วง โคจร เป็นรูปวงรีเอียง
การจำแนกประเภทที่ไม่ยึดโลกเป็นศูนย์กลาง
- วงโคจรเกือกม้า
- วงโคจรที่ผู้สังเกตการณ์บนพื้นดินมองว่ากำลังโคจรรอบดาวเคราะห์ แต่แท้จริงแล้วเป็นการโคจรไปพร้อมกับดาวเคราะห์นั้น ตัวอย่างเช่น ดาวเคราะห์น้อย 3753 (Cruithne) และ2002 AA
- เที่ยวบินระดับต่ำกว่าวงโคจร
- การปล่อยยานอวกาศ ที่ เข้าใกล้ระดับความสูงของวงโคจร แต่ขาดความเร็วที่จะรักษาระดับนั้นไว้ได้
ความเร็วสัมผัสที่ระดับความสูง
| วงโคจร | ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลาง | ระดับความสูงเหนือพื้นผิวโลก | ความเร็ว | คาบการโคจร | พลังงานวงโคจรจำเพาะ |
|---|---|---|---|---|---|
| การหมุนของโลกเองที่ พื้นผิวบริเวณเส้นศูนย์สูตร (เพื่อการเปรียบเทียบไม่ใช่ การโคจร) | 6,378 กม. | 0 กม. | 465.1 เมตร/วินาที (1,674 กิโลเมตร/ชั่วโมง หรือ 1,040 ไมล์/ชั่วโมง) | 23 ชั่วโมง 56 นาที 4.09 วินาที | −62.6 เมกะจูล/กก. |
| โคจรรอบพื้นผิวโลก (เส้นศูนย์สูตร) ตามทฤษฎี | 6,378 กม. | 0 กม. | 7.9 กม./วินาที (28,440 กม./ชม. หรือ 17,672 ไมล์/ชม.) | 1 ชั่วโมง 24 นาที 18 วินาที | −31.2 เมกะจูล/กก. |
| วงโคจรต่ำของโลก | 6,600 – 8,400 กม. | 200 – 2,000 กม. |
| 1 ชั่วโมง 29 นาที – 2 ชั่วโมง 8 นาที | −29.8 เมกะจูล/กก. |
| วงโคจรโมลนิยา | 6,900 – 46,300 กม. | 500 – 39,900 กม. | 1.5–10.0 กม./วินาที (5,400–36,000 กม./ชม. หรือ 3,335–22,370 ไมล์/ชม.) ตามลำดับ | 11 ชั่วโมง 58 นาที | −4.7 เมกะจูล/กก. |
| วงโคจรค้างฟ้า | 42,000 กม. | 35,786 กม. | 3.075 กม./วินาที (11,070 กม./ชม. หรือ 6,879 ไมล์/ชม.) | 23 ชั่วโมง 56 นาที 4.09 วินาที | −4.6 เมกะจูล/กก. |
| วงโคจรของดวงจันทร์ | 363,000 – 406,000 กม. | 357,000 – 399,000 กม. | 0.97–1.08 กม./วินาที (3,492–3,888 กม./ชม. หรือ 2,170–2,416 ไมล์/ชม.) ตามลำดับ | 27.27 วัน | -0.5 เมกะจูล/กก. |

ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ความเร็ววงโคจร
- วงโคจรระดับกลางของโลก
- NASA.gov เก็บถาวรเมื่อ 2015-05-04 ที่Wayback Machine
- มีดวงจันทร์โคจรรอบโลกมากกว่านี้เหรอ? ไม่ใช่เรื่องบ้าบออะไรขนาดนั้น (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2553)
- ดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก 3753 Cruithne – สหายที่อยากรู้อยากเห็นของโลก
- ดาวเคราะห์น้อยโคจรร่วมวงโคจรของโลก 2002 AA29