Hvernig virka hinir svokölluðu Lagrange-kyrrstöðupunktar í sólkerfinu?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig virka hinir svokölluðu Lagrange-kyrrstöðupunktar í sólkerfinu?
Lagrange-punktarnir eru nefndir eftir stærðfræðingnum Joseph Louis Lagrange (1736-1813) sem gaf út rit um þá árið 1772. Lagrange-punktarnir verða til út frá þyngdarkrafti tveggja fyrirbæra sem hafa sömu þyngdarmiðjuna, til dæmis sól og reikistjarna.

Til þess að útskýra kyrrstöðupunktana þarf fyrst að minnast á kenningar Jóhannesar Keplers. Samkvæmt kenningum Keplers ferðast reikistjarna hraðar því minni sem sporbaugur hennar er. Merkúr og Venus (þær tvær reikistjörnur sem eru nær sólinni en jörðin) hafa minni sporbaug og ferðast því hraðar en jörðin sem hefur stærri sporbaug. Lagrange bætti hins vegar við þessa kenningu og sagði ef minni hlutur væri staðsettur á vissum punkti í sambandi við þyngdarsvið sólarinnar og reikistjörnu mundu kraftarnir jafnast út. Þetta þýðir að í staðinn fyrir að hlutur, sem hefur minni sporbaug en reikistjarnan, færi hraðar mundi ferð hans jafnast út og verða jöfn hraða reikistjörnunnar. Þetta eru hinir svokölluðu Lagrange-punktar en þeir eru fimm talsins.

Fyrsti Lagrange-punkturinn, L1, myndast á milli reikistjörnunnar og sólarinnar. Ef hlutur, eins og til dæmis smástirni eða gervihnöttur, er staðsettur á réttum stað þarna á milli togar þyngdarafl reikistjörnunnar nægilega mikið í hann til þess að minnka þyngdarafl sólarinnar. Þetta þýðir að hluturinn getur hægt ferðina og heldur stöðu sinni á milli sólarinnar og reikistjörnunnar í staðinn fyrir að fara framúr reikistjörnunni.

Annar Lagrange-punkturinn, L2, myndast þegar reikistjarnan er á milli sólarinnar og hlutarins. Hluturinn er þannig andspænis L1 en svipaðir kraftar hafa áhrif hérna. Þar sem hlutur á þessari staðsetningu hefur stærri sporbaug en reikistjarnan ætti hann að ferðast hægar. Þyngdarafl reikistjörnunnar bætir hins vegar nægilega mikið í þyngdarafl sólarinnar til þess að hluturinn ferðast hraðar og heldur sama hraða og reikistjarnan.

Þriðji Lagrange-punkturinn, L3, myndast andspænis reikistjörnunni á sama sporbaugi, hinum megin við sólina. Þarna verka saman kraftar reikistjörnunnar og sólarinnar þannig að hluturinn ferðast á sama hraða og reikistjarnan.

Þessir þrír kyrrstöðupunktar eru nokkuð óstöðugir sem veldur því að ef hlutur á þessum punktum hreyfist eitthvað til getur hraði hans breyst. Það er þannig nokkuð auðvelt fyrir hlut að „detta úr“ þessum kyrrstöðupunktum.

Seinustu tveir Lagrange-punktarnir, L4 og L5, myndast 60° fyrir framan og 60° fyrir aftan reikistjörnuna á sama sporbaug. Þeir mynda þannig jafnhliða þríhyrning með sólinni og geta því deilt sömu braut um óákveðinn tíma. Á þessum punktum togar sólin jafn mikið í reikistjörnuna og hlutina og ferðast þau því á sama hraða. Ólíkt hinum punktunum eru L4 og L5 stöðugir og því vilja smástirni og annað geimryk safnast saman á þessum svæðum.

Heimildir:

• Eurpean space agency - What are Lagrange points? (Skoðað 22.01.2014).
• Lagrange-punktur - Wikipedia, frjálsa alfræðiritið (Skoðað 22.01.2014).
• stjornufraedi.is - Brautarherma, lagrange-punktar og bundin snúningshreyfing (Skoðað 22.01.2014).
• Svar við spurningunni Getið þið sagt mér eitthvað um smástirnabeltið sem er á milli Mars og Júpiter?

Mynd:

• Space colonization - Wikipedia, the free encyclopedia (Sótt 22.01.2014).

...