Невидимые точки Лагранжа

---

Что такое точки Лагранжа и действительно ли там не работает гравитация?

Уникальные места

В космологии и астрономии точки Лагранжа представляют собой уникальные места в пространстве, где силы гравитации двух или более небесных тел сбалансированы, что позволяет другим объектам оставаться относительно неподвижными относительно этих тел.

Эти точки были открыты и изучены математиками и астрономами Леонардом Эйлером и Жозефом Лагранжем в XVIII веке.

Существует пять основных точек Лагранжа, обозначаемых как L1, L2, L3, L4 и L5.

Задача трех тел и невозможность аналитического решения

Задача трех тел возникает при изучении движения трех небесных тел под взаимным влиянием их гравитационных сил.

Например, можно рассмотреть движение Земли, Луны и Солнца. Оказывается, что в общем случае аналитическое решение этой задачи невозможно, то есть нельзя выразить положения тел в любой момент времени в виде простых функций.

Это объясняется сложностью математических уравнений, описывающих их движение.

Тем не менее, в задаче трех тел существуют особенные положения, в которых можно найти устойчивые точки равновесия. Именно Леонард Эйлер открыл первые три такие точки – L1, L2 и L3.

Самая понятная визуализация

Каждая из этих точек представляет собой место, где третье небесное тело будет оставаться относительно неподвижным относительно двух других.

Позже Жозеф Лагранж обнаружил еще две точки равновесия - L4 и L5. Они находятся по обе стороны от второго тела (например, Луны в системе Земля-Луна) на равных удалениях от него, образуя равносторонний треугольник с телами.

Отличительной особенностью точек L4 и L5 является их большая устойчивость.

По сравнению с точками L1, L2 и L3, которые требуют постоянных маневров для поддержания положения в них, точки L4 и L5 представляют собой гораздо более устойчивую конфигурацию.

Практическое использование

Точки Лагранжа стали полезным инструментом для космических миссий и исследований вселенной. За счет их устойчивости, они позволяют размещать космические аппараты и обсерватории в определенных положениях относительно небесных тел.

Точка L1:

1. SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) 
   Запущен в 1995 году совместно Европейским космическим агентством (ESA) и NASA, SOHO находится в точке L1 между Землей и Солнцем. Он предназначен для изучения Солнца и солнечной активности.
2. ACE (Advanced Composition Explorer)
3. WIND

Точка L2:

1. WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) 
   WMAP был запущен в 2001 году и работал в точке L2. Его основная цель заключалась в измерении анизотропии космического микроволнового фонового излучения, что помогло получить ценные данные о ранних стадиях Вселенной.

2. JWST (James Webb Space Telescope) 
   JWST был запущен в 2021 году и является преемником телескопа Hubble. Размещение в точке L2 обеспечивает ему стабильное ориентирование и минимизирует влияние теплового излучения Земли и Луны, что позволяет JWST совершать уникальные наблюдения в инфракрасном диапазоне.

3. Planck

4. Herschel Space Observatory

Точка L3 
Точка L3 находится на противоположной стороне от Солнца относительно Земли, и на данный момент там не размещены космические телескопы или обсерватории. Эта точка не используется в космических миссиях из-за сложности поддержания стабильного положения из-за влияния солнечного света и сложности передачи данных.

Точки L4 и L5

На точках L4 и L5 существуют особенности, которые делают их интересными для космических миссий, связанных с крупными небесными телами, такими как планеты и их спутники. 

В этих точках формируются так называемые троянские астероиды, которые движутся в резонансе с двумя гравитационно связанными телами.

Космический аппарат “Юнона” (Juno) был запущен в 2011 году и находится в точке L4 системы Юпитер-Земля, а космический аппарат “Розетта” (Rosetta) был запущен в 2004 году и достиг точки L5 системы Сатурн-Земля. Оба космических аппарата изучают планеты и их спутники.

Точки Лагранжа представляют собой уникальные места в космическом пространстве, которые приобретают все большее значение в космических исследованиях и миссиях. Их особенности, такие как устойчивость и стабильность, делают их ценными инструментами для наблюдений и исследований вселенной.

Интересное Космос