Punti di Lagrange: definizione, prospettive per il loro uso nelle attività spaziali

L'assenza di gravità, o, come gli astronomi chiamano questo fenomeno, i punti di Lagrange (dopo il meccanico, astronomo e matematico della Francia dell'era illuminista - Joseph Louis Lagrange), brevemente denotato L1 e oltre a L5, non sono solo punti. Questo è uno spazio enorme di spazio - in molti milioni di chilometri, dove le leggi di gravità non funzionano. E questo significa che qualsiasi oggetto che accidentalmente arriva lì non può tornare indietro. Le aree spaziali giganti, designate come punti di Lagrange, dove nessun movimento è possibile, la cattureranno e non la libereranno mai. E se rilasciato, è molto presto.

matematico

Nel 1736, il famoso italiano nacque a Torino, in Francia, che, insieme a Eulero, divenne il più grande matematico del diciottesimo secolo. Particolarmente famoso per la sua eccezionale padronanza della sintesi e sintesi di vari materiali scientifici. Joseph Louis Lagrange scrisse un trattato sulla meccanica analitica, che divenne immediatamente un classico della scienza matematica, poiché stabilì molti principi matematici fondamentali, incluso il principio dei possibili spostamenti. È stato Lagrange che ha finalmente matemizzato la meccanica.

Ha anche dato un enorme contributo alla teoria dei numeri, analisi matematica metodi numerici, teoria della probabilità. È stato lui a creare il calcolo delle variazioni. Tuttavia, il suo contributo all'astronomia non è da meno. La sua scoperta - i punti di Lagrange - per diversi secoli ha agitato tutte le menti del paraconscio, e questo sta ancora accadendo. Si può immaginare quante cose interessanti si sono accumulate in questo spazio per quattro miliardi e mezzo di anni!

studio

Non solo nuvole di polvere, asteroidi e pianeti nascosti possono esserci. Molte persone sospettano che fosse in questi spazi inaccessibili e non gravitazionali che i famigerati "uomini verdi" di altri pianeti si nascondevano e dalle loro meravigliose "tavole" osservassero come il progresso tecnologico sulla Terra si stesse muovendo, portando l'umanità più vicina al suo completo degrado.

In questi ultimi secoli di tale piano, la speculazione scientifica non è cessata, ma presto sarà messa fine. L'umanità si è avvicinata per scoprire finalmente questo segreto. Le due astronavi coinvolte nello studio del Sole passarono agli studi di un altro piano. E stanno per raggiungere questi spazi misteriosi, indicati con L4 e L5, e scoprire immediatamente quali punti di Lagrange si nascondono da soli.

La missione

Anche se questi messaggeri della Terra non trovano navi aliene, comunque, molti scienziati saranno semplicemente felici di scoprire in questi punti qualsiasi frammento di roccia cosmica di un'età incredibile. E certamente c'è una popolazione incredibile di una grande varietà di oggetti. Gli astronomi staranno cercando corpi celesti, usando strumenti speciali che sono memorizzati a bordo di sonde spaziali.

Naturalmente, tutto questo è solo speculazione, e, forse, nessun corpo celeste verrà rilevato lì. Sebbene Joseph Louis Lagrange fosse sicuro che si potesse trovare molto. Queste scoperte future potrebbero fornire le informazioni mancanti su come è stato formato il Sistema Solare, lasciando che la famiglia comprenda molte delle interazioni colossali che hanno formato la Luna. Forse questa conoscenza avvertirà i terrestri contro le future collisioni di corpi cosmici con il nostro pianeta.

L'essenza degli insegnamenti

I punti di Lagrange nello spazio furono scoperti nel 1772, quando il matematico calcolò un tale fenomeno: la Terra, come era già noto, ha un campo gravitazionale, e deve necessariamente neutralizzare l'attrazione del Sole proprio nei punti specificati nello spazio. E queste sono le uniche aree in cui un oggetto ha davvero bisogno di diventare senza peso. I cinque punti di Lagrange sono estremamente interessanti nel loro pieno complemento. Tuttavia, L4 e L5 incuriosiscono più di chiunque altro. Queste sono le uniche aree stabili. Ad esempio, i punti di Lagrange L2 e L1 saranno anche ritardati da un asteroide volante, ma dopo un po 'viene rilasciato in ulteriore volo, ma se un oggetto cade nello spazio L4 o L5, può dire addio al resto dello spazio anche per sempre.

Non è lontano dalla Terra, solo circa centocinquanta milioni di chilometri, e questi punti si trovano direttamente sul piano orbitale, ma molto probabilmente non funzionerà. Questi sono i punti di Lagrange della Terra: L4 è di sessanta gradi davanti al nostro pianeta, e L5 è alla stessa angolazione dietro di esso, e insieme giriamo attorno al Sole. Probabilmente, proteggono la Terra dalla caduta di asteroidi e altri corpi cosmici su di essa, privandoli del loro stesso movimento nel loro spazio non gravitazionale. La cosa più interessante è che la stessa immagine è osservata attorno ad altri pianeti e la presenza di tali aree è già stata scoperta.

trappole

Max Wolf nel 1906 scoprì un asteroide, che chiamò Achille. Era tra Giove e Marte, dietro il principale cintura di asteroidi. Esaminando i dati, lo scienziato si rese conto che Achille cadde in J4 come una trappola. Dopo questa scoperta, è aumentata un'ondata di ricerche per esempi simili. Tutti i reperti di questi punti portavano il nome degli eroi della guerra di Troia. Al momento, hanno trovato meno di mille asteroidi catturati nelle loro reti antigravitazionali dai punti di Giove di Lagrange. La terra, la luna - questo è ciò che interessa maggiormente agli scienziati.

Gli asteroidi Trojan attorno ad altri pianeti sono difficili da individuare. Saturno non è stato trovato, Nettuno - solo uno. Ma la Terra nasconde accuratamente le sue dispense spaziali, e che è immagazzinata lì, non è stata ancora investigata. Stiamo aspettando informazioni dalle sonde che hanno iniziato a cercare - cosa scopriranno da ciò che è nascosto da noi punti di Lagrange?

terra

Il sole è troppo vicino a L4 e L5, motivo per cui sono così difficili da vedere dalla Terra. Di notte, l'area L5 è quasi all'orizzonte e lascia rapidamente, mentre L4, al contrario, è nascosta nei raggi dell'alba. Inoltre, è necessario esaminare le enormi aree più grandi della luna nella sua più completa incarnazione. Tuttavia, la ricerca continua. Negli anni '90, per questi studi è stato utilizzato un telescopio situato nelle Hawaii. Non sono stati trovati fatti interessanti, ma perché i ricercatori si sono gradualmente raffreddati a questo mistero.

Più di recente, è stata avviata una ricerca automatica per esplorare gli asteroidi situati vicino alla Terra, prestando particolare attenzione ai siti spaziali nelle aree dei punti di Lagrange. Tuttavia, nulla potrebbe essere rilevato finora. La speranza speciale degli scienziati è per le sonde della sonda spaziale STEREO, che può in qualche modo chiarire la situazione. Ricordiamo che non sono adatti alla ricerca di asteroidi, ma allo studio delle tempeste solari. Tuttavia, sono stati lanciati nel 2006 chiaramente in orbita - uno di fronte all'altro, l'altro dietro la Terra, e quindi saranno in grado di osservare non solo l'attività solare. Per fare questo, quando ci si avvicina alle zone L4 e L5, il nostro aereo verrà riconfigurato su un volo più lento, che non permetterà loro di cadere nella trappola gravitazionale.

Da dove viene la luna?

Perché la nostra Terra ha un satellite così grande, da dove viene - queste domande hanno sempre preoccupato l'umanità. Oggi molti scienziati credono che sia stato formato da una varietà di detriti spaziali, frammenti di un oggetto spaziale delle dimensioni del pianeta Marte, che si schiantò sulla Terra quattro miliardi di anni fa. Come è potuto accadere che dopo una tale collisione la Terra esista ancora? Dopotutto, avrebbe dovuto essere il contrario: la Terra era smithereens e non c'era luna. E poi l'enorme corpo cosmico stesso si disintegrò in pezzi da un colpo e formò il nostro compagno preferito dei poeti dal relitto, come mai?

Solo una spiegazione questo oggetto spaziale deve essere formato da qualche parte nelle vicinanze, in modo da non avere il tempo di accelerare in volo. Questa ipotesi è confermata dal rilevamento nel suolo lunare della stessa quantità di isotopi di ossigeno, come sulla Terra. Marte ha una relazione diversa. Ma come potrebbe un enorme corpo celeste formare qui, letteralmente accanto ad esso, inosservato e non collidere con la Terra molto prima? Ma se è stato formato in uno dei punti di Lagrange, questo spiega tutto. La formazione è vicina alla Terra - quindi, gli isotopi dell'ossigeno hanno la stessa quantità. Nella stessa orbita potrebbe esserci una velocità prossima allo stesso. E se le sonde volano verso i punti di Lagrange, trovare i resti di questo oggetto spaziale, la teoria, possiamo supporre, è provata.

La minaccia

Alcuni astronomi hanno suggerito che in spazi così vasti come i punti di Lagrange, il corpo potrebbe essere delle dimensioni di un pianeta, perché la sostanza necessaria per la sua formazione è stata raccolta lì per quattro miliardi e mezzo di anni. Pianeti e poi composti da polvere cosmica e gas, e L4 e L5 erano e restano batterie eccellenti per questo scopo. Beh, forse non un pianeta, ma un asteroide di dimensioni minacciose potrebbe benissimo nascondersi lì.

Ma questa è una bomba a orologeria nascosta a occhi indiscreti. I pianeti più vicini, specialmente Venere, possono avere un'influenza gravitazionale tale che gradualmente estrae questo colosso dal punto di Lagrange e lo diriga direttamente sulla Terra. E se troveranno un tale corpo cosmico lì, dovranno farlo saltare in aria e prendere i frammenti per essere esaminati.

Il compito dei tre corpi

Il sistema solare ha un enorme numero di effetti, naturalmente associati al movimento dei pianeti, la Luna, la Terra. Lo stesso effetto sono i punti di Lagrange. In che modo la navicella spaziale interagirà con loro? Qui c'è la Terra, e la Luna vola attorno ad essa in un'orbita circolare, e nient'altro in natura sembra essere lì. Questo è un compito a tre corpi limitato, in cui il terzo è l'astronave in esame e il suo movimento. Se è sulla linea che collega la Luna e la Terra, allora sentirai due accelerazioni gravitazionali - l'attrazione della Luna, l'attrazione della Terra, più una terza - la centripeta - aggiungerà a queste accelerazioni, perché questa linea è costantemente in rotazione.

In orbita

Naturalmente, non può esserci un punto in cui tutte queste accelerazioni si intersecano, verrà ripristinato. Questo sarà un punto di equilibrio, altrimenti è un punto di Lagrange (o punto di librazione). Ci sono cinque di questi punti. I primi tre collegano la Luna e la Terra, questi sono i punti di Lagrange collineari. La navicella posizionata in uno di questi punti sarà appesa lì, e se devia leggermente, troverà la propria orbita nelle vicinanze.

Inoltre, cambierà inevitabilmente, perché la Luna non gira intorno alla Terra in un cerchio, ma la sua orbita è leggermente allungata. E il sole colpisce, ovviamente. Ma questo metodo ha un futuro, perché è a basso costo per regolare l'orbita dell'apparato nel territorio in cui si trovano i punti di Lagrange. Qui puoi usare il propulsore. La vicinanza di tali punti è conveniente da usare anche per voli spaziali con equipaggio.

Sistema Terra-Sole

Anche qui ci sono cinque punti di librazione, e la ricerca spaziale si è posta compiti completamente diversi rispetto allo sviluppo della luna vicina. I primi voli sono stati effettuati dal 1978 e diverse missioni interessanti hanno avuto il tempo di realizzarsi. L'obiettivo principale è monitorare l'attività solare e il vento solare. Questo è diventato più possibile quando si utilizza il punto L1 Lagrange. L2 è interessante per gli astrofisici, perché il dispositivo dalla vicinanza di questo punto può utilizzare un telescopio schermato dalla radiazione solare, perché è costantemente diretto verso l'altro lato di esso. Le osservazioni astrofisiche possono essere eseguite con i calcoli più puri.

I progetti associati ai punti di Lagrange, Luna-Terra, nel nostro paese ora non sono praticamente impegnati, dando questo argomento agli scienziati europei e americani. E sono impegnati in punti solari, avendo già accumulato una vasta esperienza. Tuttavia, i grandi programmi si sono conclusi con l'Unione Sovietica.