Бесплатные калькуляторы
⌕ Поиск

Примеры запросов: процентыипотекаплощадьВсе калькуляторы бесплатны

ОРБИТАЛЬНАЯ МЕХАНИКА · ОНЛАЙН

Период обращения по круговой орбите

Калькулятор вычисляет период обращения тела по круговой орбите вокруг массивного центра по формуле T = 2π·√(r³/μ). Радиус отсчитывается от центра притягивающего тела, а гравитационный параметр μ = G·M вводится в м³/с², поэтому один и тот же расчёт подходит для Земли, Луны, Марса или любой планеты.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Радиус планеты плюс высота над поверхностью; не больше 10⁹ м.
Для Земли около 3,986·10¹⁴. Можно вводить в виде 3.986e14.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Круговая орбита

Период, с5 554,684946

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Период обращения по круговой орбите: формула и примеры для Земли, Луны и Марса

Сколько времени спутник тратит на один виток вокруг планеты? Ответ даёт простая формула, связывающая радиус круговой орбиты с гравитационным параметром центрального тела. Она лежит в основе расчёта орбит МКС, навигационных и телекоммуникационных спутников.

В статье показано, как формула выводится из закона всемирного тяготения, как читать результат для известных орбит и чем ограничена круговая модель.

Вывод формулы периода

Спутник массой m на круговой орбите радиуса r удерживается силой тяготения G·M·m / r². Эта сила играет роль центростремительной, поэтому G·M·m / r² = m·ω²·r. Обозначив μ = G·M, получаем ω² = μ / r³, откуда период T = 2π / ω = 2π·√(r³ / μ).

Масса спутника сокращается, поэтому период зависит только от радиуса орбиты и свойств центрального тела. Параметр μ определяется из наблюдений точнее, чем отдельно G и M, и именно его публикуют в справочниках по небесной механике.

Связь с третьим законом Кеплера

Из формулы следует T² = 4π²·r³ / μ, то есть квадрат периода пропорционален кубу радиуса орбиты. Это и есть третий закон Кеплера для круговой орбиты. Отношение T²/r³ одинаково для всех тел, обращающихся вокруг одного центра, и позволяет по периоду луны оценить массу планеты.

Практический вывод: при увеличении радиуса вдвое период растёт в 2^1,5 ≈ 2,83 раза. Поэтому внешние спутники движутся не только по большей окружности, но и медленнее, а их угловая скорость заметно ниже.

Орбиты вокруг Земли

Для Земли μ ≈ 3,986·10¹⁴ м³/с². Орбита на высоте 408 км имеет радиус 6779 км и период около 5555 с, или 92,6 минуты, поэтому станция делает примерно 15,5 витка в сутки. На радиусе, равном радиусу планеты, период составил бы примерно 84,4 минуты — нижний предел для любого околоземного спутника.

При радиусе 42 164 км период равен 86 164 с, то есть звёздным суткам. Если орбита лежит в плоскости экватора, спутник остаётся над одной точкой поверхности, и такую геостационарную орбиту используют для телевизионной и метеорологической связи. Орбита Луны с радиусом около 384 400 км даёт примерно 27,4 суток.

Другие планеты и спутники

Формула работает для любого центрального тела, нужно лишь подставить его гравитационный параметр. Для Луны μ ≈ 4,903·10¹² м³/с², и низкая орбита на высоте 100 км над поверхностью радиусом 1737 км даёт период около 7067 с, то есть чуть меньше двух часов. Для Марса μ ≈ 4,283·10¹³ м³/с², низкая орбита высотой 400 км обращается примерно за 7083 с.

Параметр μ вводится в м³/с². Если в справочнике он дан в км³/с², умножьте значение на 10⁹: например, 398 600 км³/с² соответствует 3,986·10¹⁴ м³/с². Ошибка в этом множителе — самая частая причина абсурдных результатов.

Ограничения и допущения

Реальные орбиты редко идеально круговые: у большинства есть эксцентриситет, и период тогда определяется большой полуосью, а не радиусом. Для эллиптической орбиты в формулу подставляют большую полуось, но скорость вдоль неё меняется, и калькулятор описывает только круговой случай.

Кроме того, планеты не являются идеальными шарами: сжатие Земли, влияние Луны, Солнца и остатков атмосферы медленно изменяют орбиту. Для оценок и учебных задач они несущественны, а для точных эфемерид применяют численное моделирование. Калькулятор принимает радиусы до миллиона километров, чего достаточно для околопланетных орбит.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

T = 2π · √(r³ / μ), μ = G·M

Проверенные примеры

Низкая околоземная орбита

Спутник движется на высоте 408 км над поверхностью Земли (радиус 6371 км). Найдите период, μ = 3,986004418·10¹⁴ м³/с².

Радиус орбиты r = 6371 + 408 = 6779 км = 6,779·10⁶ м. T = 2π·√(r³/μ) ≈ 5555 с, то есть около 92,6 минуты: на такой высоте обращается Международная космическая станция.

Геостационарная орбита

Каков период при радиусе орбиты 42 164 170 м вокруг Земли?

T = 2π·√((4,216417·10⁷)³ / 3,986004418·10¹⁴) ≈ 86 164 с ≈ 23 ч 56 мин 4 с — это звёздные сутки, поэтому спутник «висит» над одной точкой экватора.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Сложите радиус планеты и высоту орбиты над поверхностью, переведите в метры.
  2. Введите гравитационный параметр центрального тела μ в м³/с².
  3. Нажмите «Рассчитать» и при необходимости переведите секунды в минуты или сутки.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Откуда взять гравитационный параметр планеты?

Его публикуют в астрономических справочниках в м³/с² или км³/с². Для Земли μ примерно равен 3,986·10¹⁴ м³/с², для Луны около 4,903·10¹² м³/с². Если известна масса M, то μ = G·M.

Зависит ли период от массы спутника?

Практически нет: масса спутника входит и в силу тяготения, и в инерцию, поэтому сокращается. Заметной она становится лишь для двойных систем сопоставимых по массе тел.

Подойдёт ли калькулятор для орбиты Земли вокруг Солнца?

Нет по техническому ограничению: радиус орбиты ограничен значением 10⁹ м, а орбиты планет вокруг Солнца намного больше. Для околопланетных орбит спутников и лун калькулятор подходит.

Похожие калькуляторы

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030003/

Предварительный просмотр