مدار متزامن

المدار المتزامن هو مدار يكون فيه للجسم الدائر (عادةً قمر صناعي ) فترة دوران تساوي متوسط ​​فترة دوران الجسم الذي يدور حوله (عادةً كوكب)، وفي نفس اتجاه دوران ذلك الجسم. ^{[ 1 ]}

المدار المتزامن هو مدار يستغرق فيه الجسم الذي يدور حوله (على سبيل المثال، قمر صناعي أو قمر) نفس مقدار الوقت لإكمال دورة كاملة كما يستغرقه الجسم الذي يدور حوله للدوران مرة واحدة.

سيبدو القمر الصناعي في مدار متزامن، استوائي ودائري في آنٍ واحد، وكأنه معلق بلا حراك فوق نقطة على خط استواء الكوكب الذي يدور حوله. يُعرف هذا المدار أيضًا بالمدار الثابت بالنسبة للأرض . مع ذلك، لا يشترط أن يكون المدار المتزامن استوائيًا أو دائريًا. سيبدو الجسم في مدار متزامن غير استوائي وكأنه يتأرجح شمالًا وجنوبًا فوق نقطة على خط استواء الكوكب، بينما سيبدو الجسم في مدار إهليلجي وكأنه يتأرجح شرقًا وغربًا. عند النظر إليه من منظور الجسم الذي يدور حوله، ينتج عن هاتين الحركتين معًا شكلًا يشبه الرقم 8 يُسمى " الأنالما" .

توجد مصطلحات متخصصة عديدة للمدارات المتزامنة، تختلف باختلاف الجسم الذي يدور حوله الجسم. وفيما يلي بعض المصطلحات الأكثر شيوعًا. يُطلق على المدار المتزامن حول الأرض ، الدائري والواقع في مستوى خط الاستواء، اسم المدار الثابت بالنسبة للأرض. أما الحالة الأكثر عمومية، عندما يكون المدار مائلًا عن خط استواء الأرض أو غير دائري، فتُسمى المدار المتزامن بالنسبة للأرض . أما المصطلحات المقابلة للمدارات المتزامنة حول المريخ فهي المدار الثابت بالنسبة للأرض والمدار المتزامن بالنسبة للأرض . ^{[ 2 ]}

بالنسبة لمدار متزامن ثابت: ^{[ 3 ]}

$${\displaystyle R_{syn}={\sqrt[{3}]{G(m_{2})T^{2} \over 4\pi ^{2}}}}$$ أين:

باستخدام هذه الصيغة، يمكن للمرء أن يجد نصف قطر المدار المتزامن لجسم ما، بمعلومية كتلته وفترة دورانه النجمية.

يتم حساب السرعة المدارية (مدى سرعة تحرك القمر الصناعي في الفضاء) عن طريق ضرب السرعة الزاوية للقمر الصناعي في نصف قطر المدار. ^{[ 4 ]}

بسبب خصائص غامضة في ميكانيكا المدارات ، لا يمكن لأي جسم مقيد مدّيًا في رنين دوراني مداري بنسبة 1:1 (أي قمر مقيد بكوكب أو كوكب مقيد بنجم) أن يكون له قمر صناعي مستقر في مدار متزامن، لأن نصف قطر المدار المتزامن يقع خارج نطاق هيل الخاص بالجسم . ^{[ 5 ]} هذه قاعدة عامة بغض النظر عن الكتل والمسافات المعنية.

ومن الأمثلة الفلكية على ذلك قمر بلوتو الأكبر شارون . ^{[ 6 ]} وبشكل أكثر شيوعاً، تستخدم الأقمار الصناعية الاصطناعية المستخدمة للاتصالات مدارات متزامنة، مثل الأقمار الصناعية الثابتة بالنسبة للأرض .

بالنسبة للأقمار الطبيعية، التي لا يمكنها الوصول إلى مدار متزامن إلا عن طريق التزامن المدّي مع جسمها الأم، فإن ذلك يترافق دائمًا مع دوران متزامن للقمر. وذلك لأن الجسم الأصغر يصبح متزامنًا مدّيًا بشكل أسرع، وبحلول الوقت الذي يتحقق فيه المدار المتزامن، يكون قد دخل في دوران متزامن متزامن لفترة طويلة بالفعل. ^{[ 7 ]}

يسرد الجدول التالي كتل بعض أجرام النظام الشمسي ، وفترات دورانها النجمية، والمحاور الرئيسية والارتفاعات لنصف قطر مداراتها المتزامنة (المحسوبة بالصيغة الواردة في القسم أعلاه):

• مدار دون التزامن
• مدار شبه متزامن
• مدار فائق التزامن
• مدار المقبرة
• التزامن المدّي (الدوران المتزامن)
• مدار متزامن مع الشمس
• قائمة المدارات

•  تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2022.