Как обозначается земля: Как обозначается земля в электрике

Как обозначается земля в электрике

В процессе самостоятельной установки и подключения электрооборудования (этом могут быть различные светильники, вентиляция, электроплитка и т.п.) можно заметить, что коммутационные клеммы обозначены буквами L, N, PE. Особое значение здесь имеет маркировка L и N. Кроме обозначения проводов в электрике по буквам, их помещают в изоляцию различного цвета.

Это значительно упрощает процедуру определения, где находится фаза, земля или нулевой провод. Чтобы устанавливаемый прибор смог работать в нормальном режиме, каждый из этих проводов должен быть подключен на соответствующую клемму.

Обозначение проводов в электрике по буквам

Электрические коммуникации в бытовой и промышленной сфере организовываются посредством изолированных кабелей, внутри которых находятся проводящие жилы. Они отличаются друг от друга цветом изоляции и маркировкой. Обозначение l и n в электрике дает возможность на порядок ускорить реализацию монтажных и ремонтных мероприятий.

Нанесение данной маркировки регулирует специальный ГОСТ Р 50462: это относится к тем электроустановкам, где используется напряжение до 1000 В.

Как правило, они комплектуются глухозаземленной нейтралью. Зачастую электрическое оборудование данного типа имеют жилые, административные и хозяйственные объекты. Во время монтажа электрических сетей в зданиях этого типа необходимо хорошо разбираться в цветовых и буквенных указаниях.

Обозначение фазы (L)

Сеть переменного тока включает в себя провода, находящиеся под напряжением. Правильное их название – « фазные ». Это слово имеет английские корни, и переводится как «линия» или «активный провод». Фазные жилы несут особенную опасность для здоровья человека и имущества. Для безопасной эксплуатации их покрывают надежной изоляцией.

Использование оголенных проводов под напряжением чревато следующими последствиями:

1. 1. Поражение током людей. Это могут быть ожоги, травмы и даже смерть.
2. 2. Возникновение пожаров.
3. 3. Порча оборудования.

При обозначении проводов в электрике фазные жилы маркируются буквой «L». Это сокращение английского термина « Line », или « линия » (другое название фазных проводов).

Есть и другие версии происхождения этой маркировки. Некоторые специалисты считают, что прообразом стали слова «Lead» (подводящая жила) и Live (указание на напряжение). Подобная маркировка используется также для указания на зажимы и клеммы, на которые должны коммутироваться линейные провода. К примеру, в трехфазных сетях каждая из линий маркируется еще и соответствующей цифрой (L1, L2 и L3).

Действующие отечественные нормативы, регулирующие обозначение фазы и нуля в электрике (ГОСТ Р 50462-2009), предписывают помещать линейные жилы в коричневую или черную изоляцию. Хотя на практике фазные провода могут быть белыми, розовыми, серыми и т.п. В таком случае все зависит от производителя и изолирующего материала.

Обозначение нуля (N)

Для маркировки нейтральной или нулевой рабочей жилы сети используют букву «N» . Это сокращение термина neutral (в переводе – нейтральный). Так во всем мире принято называть нулевой проводник. У нас в стране в основном используют слово «Ноль».

Скорее всего, за основу здесь взято слово Null. Буква «N» в схеме указывает на контакты или клеммы, предназначенной для коммутации нулевой жилы. Подобное обозначение принято и для однофазных, и для трехфазных схем. В качестве цветового обозначения нулевого провода применяют синюю или бело-синюю (бело-голубую) изоляцию.

Обозначение заземления (PE)

Кроме обозначения фазы и нуля, в электрике также применяется специальное буквенное указание PE (Protective Earthing) для провода заземления. Как правило, они всегда входят в состав кабеля, наряду с нулевыми и фазными жилами. Подобным образом маркируются также контакты и зажимы, предназначенные для коммутации с заземляющим нулевым проводом.

Для удобства монтажа жилы для заземления помещены в желто-зеленую изоляцию. Домашний мастер должен уяснить, что эти цвета всегда указывают только на заземляющие провода. Для обозначения фазы и нуля в электрике желтый и зеленый цвет никогда не используется.

Как показывает практика, при организации электрических сетей в зданиях жилого сектора иногда допускаются нарушения общепринятых нормативов использования цвета изоляции и соответствующей буквенно-цифровой маркировки. В таком случае не всегда достаточно обладать умением расшифровывать обозначения L, N или РЕ.

Чтобы подключение электрооборудования было действительно безопасным, необходимо проверять соответствие маркировки реальному положению вещей. Для этого используют специальные приборы (тестеры) или подручные приспособления. При отсутствии опыта подобных работ для собственной безопасности лучше пригласить опытного электрика с соответствующим допуском.

Обозначение l и n в электрике

Обозначение фазы и нуля в электрике введено для того, чтобы электрические сети были безопасными и удобными в использовании. Для этого используется специальная буквенная маркировка (l и n) и изоляция соответствующего цвета. Также могут встречаться жилы с маркировкой РЕ желто-зеленого цвета: таким образом обозначены заземляющие провода.

Кроме того, эти же буквенные обозначения применяются на соединительных контактах и клеммах. Все, что потребуется сделать во время установки электроприбора – подвести каждый из проводов на клемму. Для перестраховки каждый из проводов желательно проверить тестером.

Прежде, чем разбираться с тем, где и как изображаются точки заземления и общий провод, надо разобраться с тем, что же это такое.
Согласно определению, общим проводом (землей, корпусом) обозначается такая точка, в которой электрический потенциал принимают за ноль. Согласно этого, все другие значения в схеме замеряют относительно к этой точке, именуемой общим проводом.

Как правило, общий провод на схемах – это тот, относительно которого производят замеры всех напряжений схемы. В электронных схемах эту функцию далеко не всегда несет отрицательный полюс. Существует немало схем, в которых эта функция возложена на положительный провод, тогда, как для схем, имеющих питание двухполярного типа (то есть питание по системе +-Uпит) общим проводом является общая точка источников питания.

Иными словами, общим проводом схемы можно именовать тот проводник, на который сходится самое большое число выводов всей схемы. Сие понятие, как раз, и введено было с целью упрощения процесса начертания и чтения схем (ведь вместо прокладки проводников к нему, зачастую, просто вычерчивается знак, состоящий из вертикальной черты, идущей в середину горизонтальной) одновременно это позволяет экономить пространство на чертеже схемы.

Применительно к электронным схемам небольших размеров, которые выполняются на платах с помощью печатного монтажа, общий провод (он же заземление) выполняется в виде подложки из меди. Кроме того, проводники этого назначения на печатных платах, как правило, имеют достаточно большую площадь (на много большую, чем у других проводников). Применительно к любой электрической (либо электронной) схеме, общий провод (он же масса) настолько удобная штука, что чтение любых схем, если в них нет этого элемента, значительно затруднено и неудобно.

Для схем, предназначенных для работы на высоких скоростях, уже давно стало аксиомой то, что каждый квадратный миллиметр платы, не имеющий радиоэлектронных компонентов, или проводников следует заливать полигоном, предназначенным для земляного провода. Если этого не сделать, то результат может быть весьма плачевным. Однако, бывают случаи, при которых достаточно тяжело (а иногда и не возможно) выполнять эти правила (например, когда монтаж довольно плотен). Чтобы преодолеть эту сложность, приходится снижать плотность монтажа, отводя тем самым больше пространства под «общий провод». Примером максимальной заливки полигоном заземления (массы) легко может служить любая плата печатного монтажа промышленного типа (например, «печатка» любого магнитофона, или телевизора). Если требуется найти общий провод на таких платах, то, ткнувшись в проводник с наибольшей площадью, попадем именно на общий провод.

С цифрой немного иначе, хотя тоже ничего сложного: тут достаточно вычислить точку, в которую сходятся обязательно присутствующие практически в каждой цифровой схеме конденсаторы (бесполярные), установленные параллельно питанию каждой цифровой микросхемы.

Обычно, в промавтоматике все системы имеют как аналоговую, так и цифровую часть. По этой причине могут возникать помехи, наведенные цифровой частью схемы. Чтобы максимально избавиться от помех, наведенных цифровой частью оборудования на всю остальную схему, общий провод аналоговой части максимально разъединяют с цифровой, делая так, чтобы «земля» от «цифры» соединялась с «землей» от «аналога» лишь в одной единственной точке, расположенной как можно ближе к общему проводу источника питания. И обозначают их, так же, по-разному: AGND – общий провод аналогового типа, тогда, как, DGND – соответственно цифровой.

Теперь разберемся с тем, каким образом принято обозначать на схемах различные виды общего провода и точек заземления.
Согласно ЕСКД, точка, относительно которой выполняются замеры всех напряжений и токов схемы считается общей и обозначается вертикальной чертой, касающейся короткой горизонтальной черточки (иногда от этой черточки отходят короткие линии, наклоненные вправо). Точка же, подлежащая соединению с заземлителем, обозначается так же, с той разницей, что под горизонтальной линией расположены еще две, образующие в сумме с первой треугольник (вторая короче первой, а третья – короче второй).

На зарубежных схемах, кроме того, имеется еще и разграничение между общим проводом аналогового и цифрового типов: аналоговый общий провод обозначается в виде вертикальной черточки, заканчивающейся закрашенным равносторонним треугольником, вершина которого направлена вниз, тогда, как в цифровом виде эта черточка оканчивается лишь контуром такого треугольника. В любом случае, если используется отдельный общий провод для цифры и аналога, то на схемах разработчики стараются подписывать какой тип общего провода используется: AGND или DGND.

Существует множество программ, предназначенных для вычерчивания схем на экране компьютера с возможностью последующей разводки их печатного рисунка. Среди них такие, как sPlan, Eagle, DipTrace и прочие.

Землей называют точку цепи, электрический потенциал которой считается равным нулю. Такую точку можно выбирать условно. Землей ее называют традиционно, поскольку один из проводников электрических генераторов соединяли с землей при помощи зарытого в землю проводника. Электрикам-профессионалам и тем, кто имеет дело с электричеством необходимо знать, что такое фаза и что такое ноль.

Ток в цепи

Электрический ток может протекать только в замкнутом контуре. Электрическая цепь состоит из источника Э. Д. С. – электродвижущей силы и замыкающего этот источник сопротивления нагрузки, которое может быть очень разветвленным. Если говорить о бытовой электросети, то здесь источником ЭДС является вторичная обмотка трансформатора ближайшей подстанции, или еще проще, таким источником является ввод в здание.

Один из проводов источника заземлен, этот провод (или шина) называется нейтралью, N, в современной электротехнике. Потенциал этой шины относительно земли равняется нулю, поэтому этот провод называют землей.

Другие три провода называют фазами. Эти провода находится под переменным потенциалом, который меняется от 311 до -311 Вольт относительно земли в сети 220 В 50 Гц (50 раз в секунду). 220 Вольт – это, так называемое, действующее напряжение. Для тока и напряжения синусоидальной формы это среднеквадратичное значение. Это напряжение называют фазным.

Напряжение между двумя фазами называют линейным и оно выше: 380-400 В. Таким образом, размах напряжения в трехфазной сети может достигать величины 760-800 В. Поэтому электроинструмент должен уверенно выдерживать испытательное напряжение не менее 1 кВ = 1000 Вольт.

При замыкании фазы на ноль через какое-либо сопротивление в цепи течет ток. Еще больший ток через то же сопротивление потечет, если оно будет подключено между двумя фазами. В трехфазной цепи у конечных потребителей обычно действующее напряжение между фазами 380 В, а фаза и ноль образуют пару, напряжение на которой всегда равно напряжению между фазами, деленному на квадратный корень из числа 3. Это один из результатов теоретической электротехники. Отсюда и получается известная всем величина 220.

История заземления

В самых старых системах бытового электроснабжения переменного тока, которых теперь уже не найдешь, у конечного потребителя заземления не было (система TT, заземлялась только нейтраль на подстанции, если вторичная обмотка трансформатора соединялось звездой).

Это была однофазная сеть, распределяющаяся ток от понижающей обмотки трансформатора подстанции. Здесь вопрос о том, что такое фаза или нулевой провод даже не возникал – оба провода по отношению к земле были равноправными. Человек мог стоять на земле и держаться за любой из проводов по отдельности. При этом он ничего не чувствовал.

Наиболее старые трансформаторы, питающие однофазную сеть, имели схему, показанную на следующем рисунке. Первичные обмотки соединялись треугольником, нейтрали не было, и заземлялся только корпус трансформатора на месте установки. Теперь таких уже давно нет или они применяются где-то для полевых условий в сельском хозяйстве.

Поражение током происходило, если человек дотрагивался до двух проводов одновременно или, если один из проводов был кем-либо заземлен, а человек дотрагивался до другого. Старые электроплитки делались с открытой спиралью, люди готовили в металлической посуде и касались токоведущих частей. Старые телевизоры, например, изготавливались с автотрансформатором ради простоты конструкции и человек, дотрагиваясь до металлического шасси такого аппарата, фактически находился под напряжением сети.

Проблема возникла, когда жилой сектор стал снабжаться промышленным способом подключения (как на первом рисунке). Это произошло потому, что мощность, потребляемая частным сектором, значительно выросла, а в городах он фактически был перемешан с промышленностью (дома-хрущевки).

Тогда человек, стоящий на влажном полу, или держащийся за батарею, получал сильное поражение током с вероятностью 50%, в зависимости от того, как он включил вилку электроприбора в розетку. Если фаза тока попадала на шасси такого старого телевизора или радиоприемника, то прикосновение к нему было опасно для жизни.

Промышленность в области ширпотреба быстро перешла на производство нагревательных приборов с закрытым и изолированным нагревательным элементом (ТЭНы), а бытовые радио и телевизионные приборы стали производить исключительно с трансформаторами, где первичная обмотка была полностью изолирована от остальной части прибора, что сделало их безопасными для людей.

Но почему появилось заземление в промышленности? Нам надо рассмотреть и этот вопрос. В принципе, ни для работы потребителей, ни для транспортировки электроэнергии ничего заземлять не требуется.

Трехфазная система переменного тока была принята только потому, что это упрощало конструкцию электродвигателей, так необходимых станкам и машинам в промышленности. По трехфазной схеме в треугольник можно соединять и нагревательные приборы, пример тому – тэны, рассчитанные на 380 В.

Трехфазные системы могут соединяться звездой (первый рисунок). Такое соединение стало очень распространенным, так как оно позволяет без больших проблем питать трехфазные потребители напряжением 380 В, и в то же время, без лишних расходов устроить однофазные сети 220 В. Это хороший способ сэкономить на трансформаторах.

Так появился проводник, который назвали нейтралью (N). Его также называют – нулевой провод. При равном токе по всем фазам ток в нулевом проводе равен нулю. Энергетики стараются распределить нагрузку равномерно. Но это не всегда получается. Вот простой пример. Пусть на заводе был запитан офисный корпус. Для этого была выделена одна фаза.

Затем к этой же фазе подключили жилой дом недалеко. Остальные две фазы оказываются неуравновешены и в нейтрали появляется значительный ток. Это приводит ко всякого рода неопределенностям при измерениях. К тому же, как бы ровно не распределили нагрузку, на корпусах электрооборудования появляются опасные напряжения, если нейтраль оборвана.

Начало TN

В 1913 году немецкий концерн AEG предложил систему с заземленной нейтралью, позже названную TN-C. Здесь электрики стали использовать понятия фаза и ноль. Позже, в 1930-х годах появилась система TN-S, в которой заземление и нейтраль были разделены. Это дополнительно увеличивало безопасность, так как теперь, если нулевой провод оборван с очень высокой вероятностью оставался целым другой проводник. Но такая система оказывалась неоправданно дорогой.

Поэтому, со временем было предложено еще одно решение: нулевой провод от подстанции (PEN – защитная земля и нейтраль) расщеплялся на две части перед вводом в здание. Одна часть шла как нейтраль N, а другая получила название защитной земли PE. Если происходил обрыв нейтрали то фаза переменного тока, в случае попадания на корпус электрооборудования, пропускала свой ток в землю. Такая система получила название TN-C-S (заземленная нейтраль комбинированная, с разделением на месте).

Система TN-C-S имеет всего один недостаток – местное заземление должно быть повышенной надежности так как при обрыве нейтрали фазное напряжение, попавшее на корпус, будет заземлено только по цепи PE. Поэтому, при сооружении этой цепи принимают все меры по ее механической прочности и снижению электрического сопротивления.

Для этого используют металлические части зданий, трубопроводы и т.д. Однако все эти части соединяются всего в одной точке при помощи шин. Существует точка (шина) где ноль и земля соединяются, она называется шина уравнивания потенциалов. С ней соединяется и шина контура заземления.

В настоящее время TN-C-S является основной в городах и на предприятиях. В сельской местности еще много систем TT. Это связано с тем, что в сельской местности еще много деревянных домов и TT, при всех прочих недостатках имеет положительную сторону: она безопаснее в отношении грозы.

Как обозначается земля в электрике — Ремонт в квартире

Монтажные работы часто приводят к появлению большого числа проводов. Как в ходе работ, так и после их завершения всегда появляется потребность в идентификации назначения проводников. Каждое соединение использует в зависимости от своей спецификации либо два, либо три проводника. Наиболее простым способом идентификации проводов и жил кабеля является окрашивание их изоляции в определенный цвет. Далее в статье мы расскажем о том,

• как обозначается фаза и ноль способом присвоения им определенных цветов;
• что обозначают буквы L, N, PE в электрике по-английски и какое соответствие их русскоязычным определениям,

а также другую информацию на эту тему.

Цветовая идентификация существенно уменьшает сроки выполнения ремонтных и монтажных работ и позволяет привлечь персонал с более низкой квалификацией. Запомнив несколько цветов, которыми обозначены проводники, любой домохозяин сможет правильно присоединить их к розеткам и выключателям в своей квартире.

Заземляющие проводники (заземлители)

Самым распространенным цветовым обозначением изоляции заземлителей являются комбинации желтого и зеленого цветов. Желто-зеленая раскраска изоляции имеет вид контрастных продольных полос. Пример заземлителя показан далее на изображении.

Желто-зеленая раскраска заземлителя

Однако изредка можно встретить либо полностью желтый, либо светло-зеленый цвет изоляции заземлителей. При этом на изоляции могут быть нанесены буквы РЕ. В некоторых марках проводов их желтый с зеленым окрас по всей длине вблизи концов с клеммами сочетается с оплеткой синего цвета. Это значит то, что нейтраль и заземление в этом проводнике совмещаются.

Для того чтобы при монтаже и также после него хорошо различать заземление и зануление, для изоляции проводников применяются разные цвета. Зануление выполняется проводами и жилами синего цвета светлых оттенков, подключаемыми к шине, обозначенной буквой N. Все остальные проводники с изоляцией такого же синего цвета также должны быть присоединены к этой нулевой шине. Они не должны присоединяться к контактам коммутаторов. Если используются розетки с клеммой, обозначенной буквой N, и при этом в наличии нулевая шина, между ними обязательно должен быть провод светло-синего цвета, соответственно присоединенный к ним обеим.

Фазный проводник, его определение по цвету или иначе

Фаза всегда монтируется проводами, изоляция которых окрашена в любые цвета, но не синий или желтый с зеленым: только зеленый или только желтый. Фазный проводник всегда соединяется с контактами коммутаторов. Если при монтаже в наличии розетки, в которых есть клемма, маркированная буквой L, она соединяется с проводником в изоляции черного цвета. Но бывает так, что монтаж выполнен без учета цветовой маркировки проводников фазы, нуля и заземления.

В таком случае для выяснения принадлежности проводников потребуется индикаторная отвертка и тестер (мультиметр). По свечению индикатора отвертки, которой прикасаются к токопроводящей жиле, определяется фазный провод — индикатор светится. Прикосновение к жиле заземления или зануления не вызывает свечение индикаторной отвертки. Чтобы правильно определить зануление и заземление, надо измерить напряжение, используя мультиметр. Показания мультиметра, щупы которого присоединены к жилам фазного и нулевого провода, будут больше, чем в случае прикосновения щупами к жилам фазного провода и заземления.

Поскольку фазный провод перед этим однозначно определяется индикаторной отверткой, мультиметр позволяет завершить правильное определение назначения всех трех проводников.

Буквенные обозначения, нанесенные на изоляцию проводов, не имеют отношения к назначению провода. Основные буквенные обозначения, которые присутствуют на проводах, а также их содержание, показаны ниже.

Обозначения

Принятые в нашей стране цвета для указания назначения проводов могут отличаться от аналогичных цветов изоляции проводов других стран. Такие же цвета проводов используются в

• Беларуси,
• Гонконге,
• ЕС,
• Казахстане,
• КНР,
• Сингапуре,
• Украине.

Более полное представление о цветовом обозначении проводов в разных странах дает изображение, показанное далее.

Виды обозначений в разных странах

Цветовые обозначения проводов в разных странах

В нашей стране цветовая маркировка L, N в электрике задается стандартом ГОСТ Р 50462 – 2009. Буквы L и N наносятся либо непосредственно на клеммы, либо на корпус оборудования вблизи клемм, например так, как показано на изображении ниже.   

Буквы L и N на корпусе

Этими буквами обозначают по-английски нейтраль (N), и линию (L — «line»). Это означает «фаза» на английском языке. Но поскольку одно слово может принимать разные значения в зависимости от смысла предложения, для буквы L можно применить такие понятия, как жила (lead) или «под напряжением» (live). А N по-английски можно трактовать как №null» — ноль. Т.е. на схемах или приборах эта буква означает зануление. Следовательно, эти две буквы — не что иное как обозначения фазы и нуля по-английски.

Также из английского языка взято обозначение проводников PE (protective earth) — защитное заземление (т. е. земля). Эти буквенные обозначения можно встретить как на импортном оборудовании, маркировка которого выполнена латиницей, так и в его документации, где обозначение фазы и нулевого провода сделано по-английски. Российские стандарты также предписывают использование этих буквенных обозначений.

Поскольку в промышленности существуют еще и электрические сети, и цепи постоянного тока, для них также актуально цветовое обозначение проводников. Действующие стандарты предписывают шинам со знаком плюс, как и всем прочим проводникам и жилам кабелей положительного потенциала, красный цвет. Минус обозначается синим цветом. В результате такой окраски сразу хорошо заметно, где какой потенциал.

Чтобы читателям запомнились цветовые и буквенные обозначения, в заключение еще раз перечислим их вместе:

• фаза обозначается буквой L и не может быть по цвету желтой, зеленой или синей.

Цвета проводников фазы

• В занулении N, заземлении PE и совмещенном проводнике PEN используются желтый, зеленый и синий цвета.

Цвета защитных проводников

• На постоянном токе для проводников и шин применяются красный и синий цвета.

Расшифровка цветов

Цвета шин и проводов на постоянном токе

• Не будет лишним показать цветовое обозначение шин и проводов для трех фаз:

Цветовые обозначения фазы

Источник: domelectrik.ru

Особенности расцветки жил

Во избежание ошибок требования ПУЭ описывают цвета всех основных электропроводов. Если пуско-наладочными работами занимался опытный электрик, следующий правилам ПУЭ и соответствующим ГОСТам, при самостоятельном ремонте не понадобится ни индикаторная отвертка, ни иные устройства, определяющие назначение той или иной жилы.

Заземление

Желто-зеленый провод — это заземление. В принципиальных схемах жилы зануления маркируются буквами PE. В некоторых домах старой застройки встречаются PEN-провода, в которых заземление объединено с нулевой жилой. Если кабель протягивался по правилам, выбирались провода с синей изоляцией, а желто-зелеными были только концы и места скруток (на них надевались термотрубки). Толщина «нуля» и заземления может быть разной. Нередко толщина этих двух жил меньше, чем толщина фазной жилы, такое встречается при подключении переносных приборов.

Если речь идет о прокладке электропроводки в многоэтажных домах и в промышленных помещениях, вступают в силу нормы ПУЭ и ГОСТ 18714-81, предписывающие обязательное обустройство защитного заземления. Заземление должно иметь минимальное сопротивление, чтобы компенсировать последствия неисправностей на линии и не допускать вреда для здоровья людей. То есть, соблюдение стандартов цветовой маркировки проводов ПУЭ имеет первостепенное значение.

«Ноль»

Какого цвета нейтральный провод? Электрические стандарты предписывают, что его изоляция может иметь цвет: синий, синей с белой полосой или голубой. Такая маркировка будет присутствовать в кабеле с любым количеством жил. В принципиальных схемах «ноль» помечается буквой N, на него замыкается цепь. Иногда его называют «минусом», а фазный — «плюсом».

«Фаза»

Цвет фазы — то, что имеет для электрика первостепенное значение: обращение с токопроводящими жилами требует осторожности и знаний. Малейшее касание фазы может привести к травмам. Цветов у фазных проводов, имеющих маркировку в виде буквы L, в электропроводке много, запрет распространяется только на использование синего, желтого и зеленого цветов. Если кабель трехфазный,  к букве L добавляется порядковый номер жилы.

Когда однофазная цепь отделяется от трехфазной, электрики пользуются кабелями со строго одинаковой расцветкой, следя за цветом фазы и нуля в проводе. Перед тем, как начать работу, они определяют для себя, как будут соединяться разные жилы, и в дальнейшем следуют выбранной расцветке. Иногда на них наплавляются термокембрики или наматывается несколько витков цветной соответствующей изоленты.

Согласно ГОСТ:

• фазные провода черного цвета, применяются в силовых цепях, работающих с постоянным и переменным током;
• красный цвет — используются в цепях управления, рассчитанных на переменный ток;
• с оранжевый цвет — встречаются с цепях управления блокировкой, запитанных от внешних источников.

Как определить назначение провода — нейтраль или заземление?

L N маркировка в электрике не всегда бывает соблюдена в зданиях старой застройки, поэтому возникает вопрос самостоятельного различения нулевого провода и заземляющего. Когда цепь замкнута, по «нулю» проходит электрический ток. Заземляющий же провод несет только защитную функцию, и в «штатном» режиме ток по нему не протекает.

Узнать, «ноль» ли это или «земля», можно так:

• Воспользоваться омметром, предварительно отключив напряжение между точками измерения. На заземляющем проводе сопротивление не превысит 4 Ом.
• Воспользоваться вольтметром и последовательно измерить напряжение между «фазой» и другими проводами (способ подходит для трехжильных кабелей). Заземляющий провод даст наибольшее значение.
• Если цвета проводов «фазы», «нуля» и «земли» неизвестны, и нужно узнать напряжение между заземляющим проводом и каким-нибудь заведомо заземленным предметом (например, радиатором отопления), также пригодится вольтметр. Правда, при соединении «земли» и заземленного предмета он ничего не покажет. Но небольшое напряжение отразится на его индикаторе, если подобным образом поступить с «нулевым» проводом.

В двужильном кабеле всегда будет присутствовать только фазный и нулевой провод.

Что делать, если все жилы в кабеле имеют изоляцию одного цвета

Вопрос о маркировке проводов по цветам не имеет смысла, когда приходится работать с одноцветными жилами — например, при починке проводки в старых домах. Для таких случаев существуют наборы, дающие возможность промаркировать жилы. Участки для закрепления маркировочных приспособлений предписываются требованиями ГОСТ, обычно их фиксируют рядом с местом подключения к шине.

Как разметить провод с двумя жилами

Если все провода в кабеле имеют одинаковую изоляцию, а электроприбор уже подключен к сети, мастера пользуются индикаторными отвертками. Последние светятся, когда металлическая часть касается фазного провода. Для маркировки двужильного кабеля кроме такой отвертки понадобятся термокембрики или разноцветная изолента. Обозначение цветов будет производиться только в местах стыков — не обязательно обматывать жилу цветными трубками или изолентой по всей длине.

Фазные провода можно отмечать любыми цветами, кроме синего, желтого и зеленого. Если двужильный кабель подключен к однофазной сети, фазный провод негласно принято маркировать красным цветом.

Как разметить провод с тремя жилами

Какой цвет провода заземления в трехжильном проводе? Если ответ на вопрос сходу не определить, вся изоляция на жилах одинакового цвета, выручит мультиметр. Устройство выставляется на переменный ток, и мастер последовательно касается обоими щупами сначала фазного провода, затем остальных проводов, запоминая показатели. Касание фазы и нуля даст большее напряжение, чем касание фазы и заземления.

Какого цвета провод заземления? У него желто-зеленый цвет. Именно такой термокембрик или изоленту и нужно применять для маркировки «земли» в трехжильном кабеле. На «нулевой» — следует намотать синюю ленту, на фазу — не синий и не желто-зеленый термокембрик.

Использование разных цветов проводов в электропроводке — удобная и логичная мера, упрощающая ремонтные и монтажные работы. Если в доме проложены провода с разноцветными жилами, во время ремонта не придется тратить время на «прозвон» каждой из них, и, например, обрыв фазной жилы обнаружится быстро. Наличие буквенного обозначения фазы и нуля тоже имеет значение, но работа с буквами и цифрами все равно более долгая, чем с цветом: достаточно посмотреть на кабель — и сразу становится ясно назначение жил.

Источник: domashnysvet.ru

Если цвета перепутаны

Мы привели основные правила маркировки L, N, PE жил в электрике по цветам, но часто бывает, что не все мастера соблюдают правила монтажа электропроводки. Кроме всего прочего, существует вероятность, что поменялись электропровода с разным цветом фазной жилы или вовсе одноцветного кабеля. Как же не ошибиться в подобной ситуации и сделать корректное обозначение нуля, фазы и заземления? Лучшим вариантов в таком случае станет маркировка проводов согласно их назначению. Необходимо при помощи кембриков (термоусадочных трубок) обозначить все элементы, которые отходят от распределительного щитка и следуют в жилище. Работа может занять продолжительное время, но это того стоит.

Для работы по выявлению принадлежности жил используют индикаторную отвертку – это самый простой инструмент, пользоваться которым для последующей маркировки фаз элементарно. Берем прибор и его металлическим кончиком дотрагиваемся до оголенной (!) жилы. Индикатор на отвертке загорится только в том случае, если вы нашли фазный провод. Если кабель является двухжильным, то вопросов больше быть не должно, потому что второй проводник – ноль.

Важно! В любом электрокабеле всегда имеются L и N жилы, вне зависимости от самого количества проводов внутри.

Если исследуется трехжильный провод, для нахождения заземляющей и нулевой жилы используют мультимер. Как известно, в нулевом проводнике возможно наличие электричества, но его дозы едва будут превышать 30В. Для измерения на мультимере необходимо настроить режим измерения напряжения переменного тока. После этого одним щупом дотрагиваются к фазной жиле, которая была определена с помощью индикаторной отвертки, а вторым – к оставшимся. Проводник, показавший наименьшее значение на приборе, будет нулевым.

Если получилось, что напряжение в остальных проводах одинаково, необходимо воспользоваться методом измерения сопротивления, что позволит определить землю. Для работы будут использоваться только жилы, назначение которых неизвестно – фазный провод в тесте не участвует. Мультимер переключают в режим измерения сопротивления, после чего одним щупом касаются заведомо заземленного и очищенного до металла элемента (это может быть, например, батарея отопления), а вторым – к жилам. Земля не должна превысить показание в 4 Ом, в то время как у нейтрали значение будет выше.

Источник: obustroen.ru

Земля (электроника) — это… Что такое Земля (электроника)?

Обозначения земли на схемах
электрических принципиальных (западные^[1])

Земля в электронике — узел цепи, потенциал которого условно принимается за ноль. Другими словами, все напряжения в системе отсчитываются от потенциала земли. Выбор земли произволен, однако на практике чаще всего за землю принимают один из выводов источника питания. При однополярном источнике обычно землёй считают его отрицательный вывод, при двуполярном источнике за землю принимают его среднюю точку. Иногда в англоязычной литературе на схемах обозначается GND (от англ. Ground, земля).

Источник двухполярного питания с общей землёй

Разновидности

Сигнальная земля

Сигнальная земля — узел цепи, относительно которого отсчитываются потенциалы сигналов в схеме. Соответственно, сигналы подаются в схему (и снимаются со схемы) таким образом, что один вывод источника (приёмника) сигнала подключен к сигнальной земле.

Виртуальная земля

В электронных схемах могут существовать такие узлы, потенциал которых равен потенциалу земли, однако они не имеют короткого соединения с землёй. Узел, обладающий такими свойствами, называют виртуальная земля. Классическим случаем виртуальной земли является инвертирующий вход операционного усилителя, включенного как инвертирующий усилитель.

«Мекка» заземления

В некоторых случаях даже сплошной медный проводник не обеспечивает достаточной эквипотенциальности по всей своей длине. Такая ситуация имеет место при протекании большого тока по земляному проводнику малого сечения. В результате потенциал в различных точках земли может отличаться на десятки милливольт. В некоторых случаях это может привести к нежелательным последствиям. Например, если несколько мощных нагрузок подключены к источнику напряжения через общую земляную шину, то изменение тока, потребляемого одной нагрузкой будет вызывать изменение напряжения на всех остальных нагрузках. Для минимизации подобного взаимного влияния земляные проводники, идущие к каждой нагрузке должны расходиться от одной точки, которая и получила название «мекка» заземления.

От этой же точки следует брать потенциал для обратной связи в стабилизаторе, который регулирует напряжение для нагрузок, подключенных к «мекке» заземления. При этом можно быть уверенным, что выходное напряжение стабилизатора стабилизировано относительно «мекки» заземления, а не какой-либо другой точки шин заземления.

См. также

Литература

Примечания

1. ↑ Electrical and electronics diagrams, IEEE Std 315-1975, Section 3.9: Circuit return.

условное обозначение, место размещения, размеры

Любое электрооборудование, независимо от его типа и функционального назначения должно быть заземлено. Это делается путем соединения какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим контуром здания, что обеспечивает безопасность работы электроустановок и предотвращение поражения людей электрическим током. Места подключения заземляющего кабеля к корпусу должны обозначаться знаком безопасности «Заземление».

Особенности изображения

Основным документом, регламентирующим обозначение заземления, является ГОСТ 21130-75. В нем оговариваются места нанесения и особенности изображения в зависимости от типа оборудования, а также его размеры.

Согласно требованиям ГОСТ данное изображение наносится на корпус электрооборудования рядом с местом присоединения заземляющего кабеля к прибору. Дополнительно изображение должно быть нанесено рядом с клеммой для присоединения нулевого защитного провода (РЕ). Также символ заземления должен быть изображен внутри электрического щита, к которому подключаются электроустановки или электропроводка.

Обозначение заземления на оборудовании может быть нанесено при помощи краски, выполнено в виде наклейки, выгравировано на корпусе или изготовлено любым другим способом, обеспечивающим его сохранение в процессе эксплуатации изделия. То есть изображение должно быть нестираемым и расположенным так, чтобы избежать его повреждения или замазывания.

Кроме обозначения контактов на электроустановках рекомендуется обозначать и места расположения заземляющих контуров.

Дополнительно рядом с ним могут быть изображены буквенные обозначения, обозначающие тип заземления.

Способы обозначения

Существует несколько вариантов того, как обозначается заземление. В случае изготовления литых деталей электрооборудования его отливают вместе с металлическими или пластиковыми деталями. Раньше часто использовался вариант изготовления штампованным способом или при помощи чеканки. Таким образом, знак заземления на оборудовании получался либо выпуклым, либо вогнутым в зависимости от стороны, с которой его наносили.

Обратите внимание! Независимо от способа изготовления, он должен быть окрашен в яркие цвета для обеспечения визуального выделения места подключения к контуру.

Использование наклеек (стикеров) с изображением знака заземления не противоречит требованиям ГОСТ(р) 51778-200. Главное требование к наклейкам с изображением знака заземления – это обеспечение их заметности и сохранение качества рисунка в течение длительного времени. Для того чтобы стикер со временем не отклеился его рекомендуется наклеивать на чистую ровную поверхность. В процессе наклеивания необходимо тщательно разровнять наклейку, удалив из-под нее весь воздух. Если стикер не имеет клейкого слоя на тыльной стороне изображения, его фиксируют при помощи прозрачной клейкой ленты.

Наклейки знака заземления

Варианты графического изображения

Значок заземления на чертежах и электрических принципиальных схемах регламентируется ГОСТ 2.721-74 и единой системой конструкторской документации (ЕСКД). В данных нормативных документах описано, как в электрике обозначается заземление, а также место подключения оборудования к заземляющему контуру. Также оговариваются его размеры, пропорции и способы изображения.

В зависимости от типа и особенностей подключения электроустановки к контуру выделяют 4 основных способа обозначения заземления на схеме:

Знак заземления на схемах

1. Одна вертикальная черта и 3 горизонтальных, расположенных одна под другой, каждая последующая горизонтальная линия меньше предыдущей, такой вариант является стандартным изображением заземления;
2. Второй вариант отличается от первого неполной окружностью, в которую заключен знак, он применяется для обозначения соединения с «землей» отдельно стоящих электроустановок, не включенных в общий заземляющий контур;
3. В третьем случае окружность, описанная вокруг знака, является полной, этот вариант обозначает соединение с общей заземляющей шиной токоведущих частей, которые в нормальных условиях не находятся под напряжением;
4. Последний вариант условного обозначения заземления напоминает грабли и обозначает соединение прибора с заземляющим контуром через его корпус.

Размеры

Согласно требованиям ГОСТ 21130-75 параметры изображения символа отличаются в зависимости от способа его нанесения на корпус электроустановки. Например, минимальный диаметр знака изготовленного при помощи литья или штамповки составляет 10 мм, а для изготовленного ударным способом, этот параметр составит 14 мм. Один из самых часто используемых размеров знака безопасности заземление составляет 30 х 30 мм. Более подробно с размерами значка заземления можно ознакомиться в п. 3.1 вышеуказанного ГОСТа.

Конструкция и размеры знаков заземления, выполняемых методами литья в металле (в том числе цветном) и прессования в пластмассеРазмеры знаков заземления, выполняемых методами литья

Конструкция и размеры знаков заземления, выполняемых ударным способомРазмеры знаков заземления, выполняемых ударным способом

Еще одним важным требованием, предъявляемым к картинке знака заземления, является его цветовая гамма. Согласно ГОСТ основной фон должен отличаться от цвета оборудования, на которое он нанесен. Чаще всего в качестве основного фона применяется желтый цвет, а сам значок и контуры окружности делают черными.

Лучшим способом обновить знаки на предприятии является приобретение наклеек. Знак заземления на наклейках может быть в формате «вектор» или в виде картинки. Срок службы стикеров составляет до 2 лет, а их замена не представляет никакой сложности. Также можно скачать трафарет знака заземления и нанести обозначения краской. При проектировании заземляющего контура и установке нового оборудования лучше заранее уточнить наличие значков «Заземлено» на их корпусах.

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Надежное заземление — гарантия безопасности

Все существующие системы устройства заземления предназначены для обеспечения надежного и безопасного функционирования электрических приборов и оборудования, подключенных на стороне потребителя, а также исключения случаев поражения электрическим током людей, использующих это оборудование. При проектировании и устройстве систем энергоснабжения, необъемлемыми элементами которых является как функциональное, так и защитное заземление, должна быть уменьшена до минимума возможность появления на токопроводящих корпусах бытовых приборов и промышленного оборудования напряжения, опасного для жизни и здоровья людей.

Система заземления должна либо снять опасный потенциал с поверхности предмета, либо обеспечить срабатывание соответствующих защитных устройств с минимальным запаздыванием. В каждом таком случае ценой технического совершенства, или наоборот, недостаточного совершенства используемой системы заземления, может быть самое ценное — жизнь человека.

Смотрите также:

Смотрите также:

Подключение варочной панели к электросети

Встраиваемые варочные панели вытесняют из рынка классические электрические и газовые плиты. Данный тип бытовой техники функционален, более экономичен, легкий в управлении и имеет красивый вид.

Подключают варочные панели отдельно от духового шкафа, моноблоком или в комбинированной виде (верх может быть газовый, а низ – электрика, и наоборот). Установка своими силами не представляет проблем, но есть ряд нюансов. Ниже расскажем, как правильно подключить дома варочную панель к электросети.

Главные особенности подключения техники

Работу следует выполнять строго по инструкции от завода-производителя бытовой техники, по нормам ПУЭ 7 издания. Иначе можно лишиться гарантии на приобретаемую варочную панель. Халатное отношение приведет к пожару электрической проводки в доме. Разберем детально, как необходимо подключать в домашних условиях электрическую варочную панель на кухне.

Все начинается с разметки. Если правильно обозначите место для отверстия варочной панели, то не возникнет проблем с монтажом техники к электросети. Посадочное место можно обозначить 2-мя способами:

1. Уложить бытовую технику на столешницу и обвести карандашом.
2. Рассчитать все точно (так работают профессионалы).

Вырезать отверстие для плиты можно при помощи следующих инструментов – ручного фрезера, дрели или лобзика. Красивее срез получается при помощи фрезера, но его нечасто встретишь в домашней мастерской. Лобзиком работу делать долго. Для самостоятельного подключения панели чаще берут дрель.

Использовать аппарат нужно аккуратною. Берут сверла 8-10мм и делают отверстия по периметру посадочного основания. С небольшими отступами друг от друга наслаивается масса отверстий, которые после выстраиваются в общую единую прорезь.

Делать работу нужно с внутренней стороны обозначенного прямоугольника. Чтобы кусок вырезанной столешницы не повредил мебель на кухне, нужно подложить сверху табурет или обрезки ДСП.

Как поставить дома газовую плиту

При разметке основания для бытовой техники следует брать во внимание, что от прибора до стены должно быть не менее 55мм. Врезка проводится вышеуказанных способом. Подключение к газовой трубе выполняет сотрудник госслужбы, а вот с электрикой можно справиться своими силами. Если планируете соединить варочную панель к газовой трубе сами, позаботьтесь, чтобы не было утечек газа, а все гайки хорошо закручены.

Правила монтажа электроварочной панели

Выполните разметку на столешнице перед тем как подключить вилку к варочной панели. Далее выполняют подведение отдельной электрической линии с заземлением под кухонный агрегат, а после уже можно приступать к работе. Опирайтесь на инструкцию, которая идет в коробке с покупкой. Перед установкой любых электроприборов необходимо обесточить помещение с распределительного щитка.

Выбираем мощность новой варочной панели

Для любой варочной техники мощность считается главным показателем. От этого критерия зависит как долго будет готовиться еда на плите, насколько удобно хозяйке будет работать с электроповерхностью. Хорошо, когда конфорка всего за пару секунд нагревается, и также быстро остывает. Но у такого удобства есть и минус – большое потребление электроэнергии.

Электрическая

Пользуется спросом варочная панель для подключения с 4-мя конфорками. Производители оснастили прибор местами нагрева разной мощности:

• 1 конф. − 0,4-1кВт.
• 2-е конф. – 1,5кВт.
• 4 конф. – до 3кВт.

В общей сумме получается 7кВт.

Индукционная

Это самый современный тип оборудования для подогрева еды на кухне. Средняя мощность такой поверхности – 7кВт. Но речь идет о консолидированной мощности техники.

Газовая

Природное топливо – не электричество, поэтому замерить потребляемое, полученное количество энергии невозможно. В расчет можно взять количество газа, прошедшего через электросчетчик. Теплотворная способность газа составляет 8-11 Вт на час/м3. Оценить качество топлива на кухне можно субъективно.

Но опираться можно на такие показатели:

• Ориентировочно мощность 1 конф. составляет 2-2,5кВт.
• На 4 конф. показатель 8-10кВт.

Пониженная мощность отдельных конф. компенсируется отдачей тепла наибольшей конфорки. Чем выше диаметр конфорки, тем больше мощность.

Варианты подключения домашней варочной панели

На территории РФ и странах СНГ производители предлагают подключение варочных панелей по 2-м стандартам. Это однофазная сеть на 220В, реже – двухфазная на 220В или 3-х фазная на 380В. Правильный выбор провода считается важным пунктом во время установки прибора, который не следует игнорировать. В расчет берутся 2 показателя – количество жил и их толщина.

Число жил в проводе зависит от количества контактов в клеммнике подсоединяемой варочной панели. Обычно прибор имеет 2 варианта подключения – к 3,4 жилам. Кабель для техники с 3-мя жилами используют в том случае, если нужно поставить дома плиту к однофазной сети 220В.

Если распредкоробке 2-3 фазы (380В), то установку делают по другим правилам. Используйте подключение по схеме, где учитывают 4 провода. Дополнительный провод позволит уменьшить напряжение на линии, увеличит эффективность.

Далее подбирают оптимальную толщину провода для плиты. В учет берется мощность устройства. Самый оптимальный вариант – 2 и 4мм2. Для маломощных приборов не подходят кабели, толщина которых 6мм2. При выборе провода можно покупать мягкие и жесткие кабели. Оба этих варианта отлично подходят для варочной панели.

Кабель в доме может иметь разные цвета и количество проводков. Рассмотрим все варианты.

Однофазная сеть на 220В

Предусматривает 2 проводника единого цвета (характерно для старых построек). «Ноль» или «Фазу» необходимо искать при помощи измерительного прибора. В новых домах ставят цветной кабель, фаза L имеет коричневый/красный провод, ноль N – синий, голубой, а заземление PE получило желто−зеленый.

220В с двумя фазами

Встречается в новостройках. Ноль имеет синий провод, фазы – коричневый, черный, а «землю» обозначают желто-зеленым.

Трехфазная сеть на 380В

«Земля» и «ноль» имеют традиционную окраску, а фазы идут по стандарту – коричневый, черный, белый или зеленый, красный, желтый провода.

В результате таких нюансов для подключения индукционные и пр. варочные панели в продаже идут без сетевого шнура. Так что помимо выделенной линии под технику, нужно приобретать отдельно кабель для подсоединения плиты к розетке.

Розетка под варочную панель

Маломощные поверхности (с двумя конфорками) можно подсоединять через стандартную евророзетку на 16А. Но от этого она будет греться, поэтому лучше сразу подключить на кухне розетку на силу тока до 40А. Ее ставят на удобной высоте, но не выше 900мм от пола, и не на одном уровне с плитой.

Желательно выделить место слева или справа от варочной поверхности. Если планируется монтаж духового шкафа вместе с плитой, то ставьте ниже уровня короба, но не близко к полу. Это позволит избежать короткого замыкания во время возможного затопления помещения при поломке водопровода.

Варианты монтажа − скрытый или наружный

Выбор зависит от потребителя. Помните, что в деревянном доме выполняется обычно наружная проводка, а все приборы подсоединяют таким же образом. Это связано с техникой безопасности. Дерево – горючий материал, а провода и пр. источники возгорания прятать запрещено.

Такое правило касается кухонной мебели. Если за розеткой стоит духовой шкаф, то придется вырезать отверстие в задней стенке. Провода вешаем на стену, но не на шкаф.

Для правильного подключения дома варочной панели в случае бетонных или кирпичных стен можно использовать оба варианта установки розеток для плиты. По ТБ скрытая установка лучше всего. Когда ремонт уже выполнен в помещении, то выбирайте вариант монтажа с помощью кабель-каналов. Исключите контакт с горячими материалами, как дерево или не огнестойкий пластик.

Сечение кабеля для домашней варочной панели

Для правильного подключения индукционной и др. типов варочной панели к сети используем 3-х, 4-х или 5-и жильный кабель с медными проводами. Количество жил, их сечение будет зависеть от нагрузки, напряжения сети, силы тока. Понадобятся и устройства защитного выключения.

Рекомендовано для правильного подсоединения бытовой техники выделить отдельную линию к щитку. Сечение проводов подбирают в зависимости от мощности:

• Для 1ф. сети с показателями мощности оборудования до 3,5кВт берут 3-х жильный кабель 2,5мм2.
• Для 1ф. и 2ф. сети с оборудованием мощностью от 3,5кВт нужно приобрести кабель с сечением 6мм2.
• Для 3ф сети с техникой 7кВт и выше потребуется 5-жильный кабель с сечением 2,5мм2.

Дополнительно следует поставить автомат и устройство защитного отключения. Они позволят предотвратить поломку техники в случае короткого замыкания.

Особенности подключения

Подключение варочной панели выполняется по определенной схеме. Нужное питание обеспечивается для 220В или 380В монтажом специальных перемычек. Распредкоробка на задней стенке прибора имеет изображение такой схемы. Это позволяет правильно подключить цветные жилы. Провод с черной, коричневой изоляцией – в фазу, синего цвета – в ноль, а желто-зеленого – «земля». После этого можно подключить прибор к сети.

Колодка для подсоединения питающего провода должна содержать 6 контактных зажимов. В документах на эксплуатацию бытовой техники или на самой технике будет указана схема для подключения. При помощи нее можно будет выполнить работу своими силами, не привлекая электрика.

Обязательно наличие нужных инструментов и тестера. Для защиты кабеля в доме или квартире ставят дифференциальный автомат или выключатель-автомат на щитке. С характеристикой С и УЗО.

Заземление электроплиты

Электрическая плита в квартире ли доме нуждается в заземлении. Все работы делятся на 2 категории:

• При наличии общего заземляющего контура для помещения.
• В случае отсутствия заземления.

В первом случае понадобится гибкий провод из меди с сечением 2,5мм2. Его придется проложить от электрощитка к прибору. Во втором случае нужна установка УЗО + зануление (для этого понадобится нулевой защитный проводник). Иногда оба этих варианта просто совмещают.

Если в помещении нет центрального газоснабжения, то электроплита – важный кухонный прибор. От качества установка будет зависеть ее срок службы и эксплуатация. При выборе кабеля для техники обращайте внимание на сечение провода, количество жил, марку. Советы можно почерпнуть в спецификации к варочной панели от производителя.

В самостоятельном подключении варочной поверхности к электросети нет ничего сложного. При наличии минимальных знаний в электромонтажных работах, инструментов, можно самостоятельно справиться с задачей. Прокладка отдельной линии, установка в распредщиток не требует высокой квалификации, но в новых домах в этом не будет необходимости.

Застройщики заранее стараются выполнить подготовительные работы, чтобы новые жильцы могли без хлопот выполнить подключение бытовой техники на кухне. В старых же постройках придется ставить отдельную линию, заниматься заземление, менять проводку полностью.

Интервью с уфимскими чайлдфри о том, почему они не хотят заводить детей | ufa1.ru

Чаще всего Дарья получает наставления от родственников — из-за этого даже пришлось ограничить общение с теми из них, кто не готов принять ее взгляды. На навязчивые вопросы и поучения она отвечает контраргументами, от которых, по ее словам, излишне настойчивым людям часто становится неприятно.

— Например, я спрашиваю: «А вы уверены, что у всех бабушек, которые прямо сейчас лежат в больницах, забыты в домах престарелых, одиноко доживают свой век в деревнях или гниют в нищете в городских квартирах, нет детей? Где же их ожидаемый стакан воды?» — рассказала Дарья. — И где гарантия, что и вы не закончите свою жизнь так же, хотя большую ее часть посвятили воспитанию своих детей. Конечно, каждый верит, что с ним такого не случится, потому что он вырастит хороших детей. Увы, жизнь не всегда оправдывает наши ожидания.

По мнению Дарьи, люди часто критически настроены к чайлдфри, потому что сами испытывают чувство досады и обиды. Она считает, что некоторые злятся, когда кто-то идет по другому пути, поскольку внутри они спрашивают себя: «А что, так можно было?»

— Некоторые из женщин старшего возраста не особенно хотели детей, но так уж положено и они просто шли по накатанному пути, — объясняет Дарья. — Их можно понять: обидно осознавать, что большую часть жизни ты посвятила не тому, чего хотела, возможно, отказалась от карьеры, или провела молодость в пеленках, или вынуждена жить с нелюбимым человеком «ради детей».

Дарья считает, что такие женщины особенно навязчиво навязывают деторождение всем, включая своих дочерей, при этом умалчивая о трудностях родов и послеродового периода, обещая постоянно помогать с внуками.

— Добившись своего, многие из них меняют свою позицию на противоположную: «Ты рожала, ты и нянчись теперь», — добавила Дарья. — У мужчин иная мотивация: их тревожит, что какие-то женщины не находятся в моральной и экономической зависимости от них. Ведь женщина, не привязанная ребенком к мужчине, имеет больше свободы и может в любой момент уйти, если ее не устраивает брак.

Все героини в той или иной степени согласились с тем, что идеология чайлдфри актуальна в первую очередь для женщин, которые испытывают наибольшее общественное давление. При этом, по мнению Ольги, вполне возможно, что женщин-чайлдфри меньше, чем мужчин, поскольку для людей «одинокий мужчина — это норма, он просто не нашел еще свою единственную».

— Женщинам сложнее быть чайлдфри из-за женской гендерной социализации, — сказала она. — Нам с детства дарят пупсиков и кукол, готовят к материнству. Врачи хором говорят, что нужно родить, чтобы прошли любые боли. Из каждого утюга кричат про женское предназначение и счастье материнства. Очень тяжело выдержать такое давление.

Дарья отметила, что в России принято считать, что состоявшаяся женщина обязательно должна быть матерью. Сама она с этим утверждением не согласна.

— Если ты свое «предназначение» не выполняешь, то тебя сложно поставить на какую-то ступень иерархии, сложно определить на нужную полочку, — считает Дарья. — А люди у нас не любят какой-то неопределенности, индивидуальности. Для нашего общинного российского сознания самое лучшее — это быть «как все».

Сабина убеждена, что мужчину и вовсе «никто не будет осуждать [за то, что он чайлдфри], наоборот, похвалят за сознательность». На него также сложнее давить, поскольку он физически не способен родить ребенка.

— То есть, даже если на мужчину давить, что он скажет? — говорит Сабина. — Матки у него нет, родить он не может, просто переложит ответственность на женщину, ответит, что жена не хочет детей, а ему пришлось согласиться.

С этим согласна и Дарья — она отметила, что «в обществе считается, что наличие семьи у мужчин вообще не на первом месте». Исключение составляют разве что политики.

По мнению Сабины, отношение к чайлдфри в обществе может измениться — но точно не в ближайшее время. Сейчас, по ее словам, стоит просто более активно высказываться на эту тему. Дарья считает, что отношение уже сейчас постепенно меняется.

— Молодые люди уже гораздо меньше подвержены стереотипам, — сказала она. — Но пока что мы живем по-советски: как винтики одного механизма-государства.

На вопрос о том, почему, по ее мнению, людям есть дело до чайлдфри и зачем они так стараются их переубеждать, Ольга ответила так:

— Наверное, чтобы быть, как все, так удобно. У всех же есть дети, почему бы и нет. Государство создает программы, чтобы люди заводили детей, всячески мотивирует. И еще, возможно, из-за страха смерти, желания оставить что-то после себя.

В 2019 году в ходе своего первого обращения к Госсобранию Башкирии в статусе главы республики Радий Хабиров упомянул чайлдфри в качестве «движения, которое сбивает молодежь с толку». Он пообещал «делать напор на семейность и многодетность» и преломить статистику прерывания беременностей. Если вам интересна тема чайлдфри, вы также можете почитать колонку журналистки 63.RU Екатерины Калашниковой о том, почему в наше время не стыдно не хотеть детей.

Сила тяжести Земли, обозначаемая буквой g, относится к ускорению, которое Земля передает объектам на ее поверхности или вблизи нее. В единицах СИ это ускорение измеряется в метрах на секунду в квадрате (в символах, м / с2) или, что эквивалентно, в ньютонах на килограмм (Н / кг). Его приблизительное значение составляет 9,81 м / с2, что означает, что, игнорируя эффекты сопротивления воздуха, скорость объекта, свободно падающего у поверхности Земли, увеличится примерно на 9.81 метр (32,2 фута) в секунду каждую секунду. Эту величину иногда неофициально называют малым g (напротив, гравитационная постоянная G обозначается как большая G).

Существует прямая связь между ускорением свободного падения и направленной вниз силой (весом), испытываемой объектами на Земле, которая определяется уравнением F = ma (сила = массовое ускорение). Однако другие факторы, такие как вращение Земли, также способствуют чистому ускорению.

Точная сила гравитации Земли варьируется в зависимости от местоположения.Номинальное «среднее» значение на поверхности Земли, известное как стандартная сила тяжести, по определению составляет 9,80665 м / с2 (около 32,1740 фут / с2). Эта величина обозначается по-разному как gn, ge (хотя иногда это означает нормальное экваториальное значение на Земле, 9,78033 м / с2), g0, gee или просто g (которое также используется для локального значения переменной).

Изменение силы тяжести и кажущейся силы тяжести

Совершенная сфера с однородной плотностью или плотность которой изменяется только в зависимости от расстояния от центра (сферическая симметрия), создала бы гравитационное поле однородной величины во всех точках на своей поверхности, всегда направленное прямо к центру сферы.Земля не является идеальной сферой, но она немного более плоская на полюсах и выпуклая на экваторе: сплюснутый сфероид. Следовательно, есть небольшие отклонения как в величине, так и в направлении силы тяжести на его поверхности. Чистая сила (или соответствующее чистое ускорение), измеренная с помощью весов и отвеса, называется «эффективной силой тяжести» или «кажущейся силой тяжести». Эффективная сила тяжести включает в себя другие факторы, влияющие на чистую силу. Эти факторы различаются и включают такие факторы, как центробежная сила на поверхности от вращения Земли и гравитационное притяжение Луны и Солнца.

Из Википедии, свободной энциклопедии

Плотность Земли — Вселенная сегодня

[/ caption]
Плотность Земли 5,513 г / см ³ . Это среднее значение всего материала на планете. Вода намного менее плотная, чем железо, поэтому для простоты использования необходимо среднее значение. Земля — ​​самая плотная планета Солнечной системы; однако, если исключить гравитационное сжатие, вторая по плотности планета, Меркурий, будет более плотной.Плотность Земли рассчитывается путем деления массы планеты на ее объем и последующего упрощения от кг / км до кубических г / см.

Вот плотность других планет в нашей Солнечной системе, поэтому вы можете сравнить ее с плотностью Земли.

Простое знание плотности планеты — не так много информации. Это как бы дает лишь частичную картину. Вот еще несколько интересных фактов о Земле, которые могут помочь вам лучше понять нашу планету.

Считается, что Луна образовалась, когда большой астероид или планетезималь столкнулись с Землей. Луна — это та часть, которая была отброшена в космос, и частицы, которые срослись с ней. Ученые считают, что другие планеты могли получить некоторые из своих спутников подобным образом. Земля — ​​единственная планета с одной Луной, но имеет два квазиспутника 3753 Cruithne и 2002 AA ₂₉ .

Солнце постоянно развивается. Через несколько миллиардов лет он начнет нагреваться на пути к фазе красного гиганта в жизни звезды.По пути он станет достаточно горячим, чтобы уничтожить жизнь на Земле. Вопрос в том, как люди выживут. Колонизация других небесных объектов — один из вариантов. Некоторые ученые разработали теоретический способ перемещения всей планеты. Для этого потребуется найти астероид, достаточно большой, чтобы нарушить орбиту Земли и оттолкнуться от Солнца. Колонизировать другую планету на самом деле может быть проще.

Несмотря на много шумихи в Интернете, для Земли нет реальной угрозы, которая совпадет с концом календаря майя.Календарь майя даже не заканчивается, 2012 год знаменует конец текущего периода длительного подсчета. 2013 год знаменует собой начало другого.

Плотность Земли — это один из тысяч интересных фактов о своей родной планете. Мы, сотрудники Universe Today, надеемся, что вы захотите найти еще много интересного и продолжить исследование окружающего мира.

Мы написали много статей о плотности для «Вселенной сегодня». Вот статья о плотности Солнца, а вот о плотности Марса.

Хотите больше ресурсов на Земле? Вот ссылка на страницу НАСА «Полеты человека в космос», а здесь — «Видимая Земля» НАСА.

Мы также записали эпизод Astronomy Cast о Земле в рамках нашего тура по Солнечной системе — Эпизод 51: Земля.

Источники:
НАСА
Физические форумы

Как это:

Нравится Загрузка …

Какой диаметр Земли?

Для тех, кто имел честь летать на самолете или путешествовать по миру, совершенно очевидно, что мир — довольно большое место.Если учесть, сколько времени потребовалось людям, чтобы заселить каждый его уголок (~ 85 000 лет, плюс-минус десятилетие), и сколько времени потребовалось нам, чтобы исследовать и нанести на карту все это, такие термины, как «маленький мир», перестают существовать. любое значение.

Но чтобы немного усложнить ситуацию, диаметр Земли — то есть, насколько она велика от одного конца до другого — варьируется в зависимости от того, откуда вы измеряете. Поскольку Земля не является идеальной сферой, она имеет другой диаметр при измерении вокруг экватора, чем при измерении от полюсов.Итак, каков диаметр Земли, измеренный в одну сторону, а затем в другую?

Сплюснутый сфероид:

Благодаря улучшениям, сделанным в области астрономии в 17 и 18 веках, а также геодезии, разделу математики, имеющему отношение к измерению Земли, ученые узнали, что Земля не является идеальной сферой. По правде говоря, это так называемый «сплюснутый сфероид», который представляет собой сферу, которая сглаживается на полюсах.

Данные из глобальной модели рельефа Земли 3014, расстояния от геоцентра обозначены цветом.Предоставлено: Geodesy2000

По данным Рабочей группы 2004 года Международной службы вращения Земли и систем отсчета (IERS), Земля испытывает сплющивание на полюсах на 0,0033528. Это сглаживание происходит из-за скорости вращения Земли — быстрой 1674,4 км / ч (1040,4 миль в час), которая заставляет планету выпирать на экваторе.

Экваториальный и полярный диаметр:

Из-за этого диаметр Земли на экваторе примерно на 43 километра (27 миль) больше диаметра от полюса к полюсу.В результате, последние измерения показывают, что Земля имеет экваториальный диаметр 12 756 км (7926 миль) и полярный диаметр 12713,6 км (7899,86 миль).

Короче говоря, объекты, расположенные вдоль экватора, примерно на 21 км дальше от центра Земли (геоцентра), чем объекты, расположенные на полюсах. Естественно, есть некоторые отклонения в местной топографии, когда объекты, расположенные вдали от экватора, находятся ближе или дальше от центра Земли, чем другие в том же регионе.

Наиболее заметными исключениями являются Марианская впадина — самое глубокое место на Земле, находящееся на высоте 10 911 м (35 797 футов) ниже местного уровня моря — и Mt. Эверест, который находится на высоте 8848 метров (29 029 футов) над уровнем местного моря. Однако эти две геологические особенности представляют собой очень незначительные отклонения по сравнению с общей формой Земли — 0,17% и 0,14% соответственно.

Между тем, самая высокая точка на Земле — Mt. Чиборазо. Пик этой горы достигает 6263 высоты.47 метров (20549,54 футов) над уровнем моря. Но поскольку он расположен всего в 1 ° и 28 минутах к югу от экватора (в самой высокой точке выпуклости планеты), он получает естественный подъем примерно на 21 км.

Средний диаметр:

Из-за несоответствия полярного и экваториального диаметров Земли астрономы и ученые часто используют средние значения. Это так называемый «средний диаметр», который в случае Земли представляет собой сумму ее полярного и экваториального диаметров, которую затем делят пополам.Отсюда мы получаем средний диаметр 12742 км (7917,5 миль).

Разница в диаметре Земли часто играет важную роль при планировании космических запусков, орбитах спутников и при кругосветном движении. Учитывая, что для пересечения Арктики или Антарктиды требуется меньше времени, чем для обхода экватора, иногда это предпочтительный путь.

Мы написали много интересных статей о Земле и горах здесь, в Universe Today.Вот планета Земля, Вращение Земли, Какая самая высокая точка на Земле? И Горы: как они образованы?

Вот как впервые был измерен диаметр Земли тысячи лет назад. А вот и Обсерватория Земли НАСА.

Мы сделали эпизод Astronomy Cast только на Земле. Послушайте, Эпизод 51: Земля.

Источники:

Как это:

Нравится Загрузка …

Физика Аристотеля

Физика Аристотеля

для проф.Класс Смута

АРИСТОТЛЬ: Аристотель считал, что Вселенная делится на две части: земную область и небесную область. В царстве Земли все тела состоят из комбинаций четырех веществ: земли, огня, воздуха, и воды, * , тогда как в области вселенной за пределами Луны небесные тела, такие как Солнце, звезды, а планеты состоят из пятой субстанции, называемой квинтэссенцией .

* Здесь элементы выделены курсивом.Таким образом, земля — чистый элемент, тогда как Земля — ​​планета, состоящая в основном из земли , но также содержащая некоторые другие элементы; воздух — чистый элемент, тогда как воздух, которым мы дышим, в основном воздух , но с некоторыми другими элементами, смешанными с ним.

Тяжелые материальные тела, такие как камни и железо, состояли в основном из земли с небольшими частями других элементов. Считалось, что менее плотные объекты содержат большую примесь других элементов вместе с землей .Например, человек состоял из сложной смеси всех элементов: земля, , что придавало материалу прочность и вес; огонь , давший тепло; вода , на долю которой приходится кровь и другие биологические жидкости; и воздух , который наполнял легкие и давал дыхание жизни. Конечно, некоторые люди были более земными, огненными, воздушными или водянистыми, чем другие. Солнце, планеты и звезды состояли из квинтэссенции , чистого, совершенного вещества, совершенно непохожего на элементы, найденные на Земле.Луна, обозначающая границу между подлунной земной областью и надлунной небесной областью, была в основном квинтэссенцией , но из-за ее близости к Земле она была загрязнена небольшой примесью земных элементов, которые объясняли видимые недостатки на ее поверхности. .

Фундаментальное предположение в аристотелевской физике состояло в том, что естественным состоянием подлунной материи является покой. Земля, воздух и вода должны искать свое естественное место покоя в центре Земли, если их не останавливает непроницаемая поверхность, такая как земля или стол.Естественное место отдыха стихии огня где-то над нами (но намного ниже Луны). Воздух, который мы видим вокруг себя, представляет собой смесь элементов воздух и огонь (в конце концов, воздух, по крайней мере в Греции, имеет тепло), поэтому его поведение осложняется конкуренцией между тенденцией огонь к подниматься и воздух опускаться. За исключением очень сложных ситуаций, например, когда воздух и огонь смешивались вместе, движение не было естественным положением вещей.

Модель Аристотеля дала простое и убедительное объяснение падающих камней, поднимающегося пламени и циркуляции воздуха. Однако он был менее успешным в объяснении «резкого движения», например, когда объект выбрасывается из катапульты. Чтобы понять, почему это было проблемой для аристотелевского мировоззрения, представьте себе следующий эксперимент: найдите кошку и вытащите ее из осадной машины. Вы заметите, что кошка продолжает путешествовать по воздуху (прежде чем благополучно приземлиться на лапы) даже после того, как ее больше не толкает рука машины.Если естественным состоянием движения кошки является покой на Земле, почему кошка не упала на землю сразу после выхода из пута? Здесь аристотелевская физика должна была сказать, что этот вид движения отличается, потому что он «насильственный», и изобрести некий механизм, чтобы держать кошку в воздухе во время резкого движения. Все механизмы подпадают под техническое описание «размахивание руками». Одно из самых популярных объяснений заключалось в том, что воздух перед кошкой был нарушен движением кошки, закручивался за кошкой и толкал ее.Таким образом, в аристотелевской динамике существовало различие между «естественным» движением вниз (например, камень, падающий на землю при падении) и
неестественное резкое движение, не направленное к центру Земли (например, от катапульты).

В отличие от земных движений, в надлунных областях неба естественное состояние движения было круговым, потому что круги считались идеальной геометрической фигурой. Таким образом, планеты будут вечно путешествовать по круговым орбитам без вмешательства какой-либо силы или импульса, потому что, ну, это естественная вещь для планет.

Хотя в физике Аристотеля была определенная степень опыта и наблюдений, в ее основе лежал философский подход к науке, в котором законы природы построены так, чтобы соответствовать определенному философскому мировоззрению. Эта основа для исследования природы привела к некоторым странным заявлениям Аристотеля — например, что у женщин меньше зубов, чем у мужчин. Либо Аристотель не был очень точным наблюдателем, он не умел считать, либо у него был странный вкус к женщинам.

На самом деле, часто модно делать такую ​​критику Аристотеля как остаток долгой борьбы между новым взглядом и классическим греческим взглядом.И есть ряд областей, над которыми легко посмеяться; однако в целом классические греческие ученые и, в частности, Аристотель были весьма хороши в своих работах и ​​своих описаниях мира. Их вклад в науку был огромен.

Хотя Аристотель был первым и последним словом о динамике в течение двух тысячелетий, после работ Галилея, Декарта и других ведущих натурфилософов стало ясно, что необходима новая система. Хотя в интеллектуальном авангарде физиков было ощущение, что физика Аристотеля мертва, в учебных программах многих
университеты середины XVII века физика Аристотеля еще не была похоронена.Теперь мы думаем об университетах как о чаше Петри общества, где рождаются всевозможные новые идеи и философские взгляды (и, к счастью, от большинства из них отказываются). Но в шестнадцатом и семнадцатом веках университеты были реакционными учреждениями, в которых доминировали аристотелевцы, и они не собирались отказываться от своей власти без борьбы.

Земля и небо | Астрономия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите, как широта и долгота используются для картографирования Земли
• Объясните, как прямое восхождение и склонение используются для отображения неба

Чтобы создать точную карту, картографу нужен способ однозначно и просто определить местоположение всех основных объектов на карте, таких как города или природные достопримечательности.Точно так же составителям астрономических карт нужен способ однозначно и просто определять местоположение звезд, галактик и других небесных объектов. На картах Земли мы делим поверхность Земли на сетку, и каждое местоположение в этой сетке можно легко найти, используя координату широты и долготу . У астрономов есть похожая система для объектов на небе. Изучение этого может помочь нам понять видимое движение объектов в небе из разных мест на Земле.

Поиск мест на Земле

Начнем с определения нашего положения на поверхности планеты Земля .Как мы обсуждали в книге «Наблюдение за небом: зарождение астрономии», ось вращения Земли определяет положение ее Северного и Южного полюсов и экватора на полпути между ними. Два других направления также определяются движениями Земли: восток — это направление вращения Земли, а запад — его противоположность. Почти в любой точке на Земле четыре направления — север, юг, восток и запад — четко определены, несмотря на то, что наша планета круглая, а не плоская. Единственное исключение — это точно на Северном и Южном полюсах, где направления на восток и запад неоднозначны (потому что точки точно на полюсах не поворачиваются).

Мы можем использовать эти идеи для определения системы координат, привязанных к нашей планете. Такая система, как расположение улиц и проспектов в Манхэттене или Солт-Лейк-Сити, помогает нам найти, где мы находимся или хотим пойти. Однако координаты на сфере немного сложнее, чем на плоской поверхности. Мы должны определить круги на сфере, которые играют ту же роль, что и прямоугольная сетка, которую вы видите на картах городов.

Рисунок 1: Широта и долгота Вашингтона, округ Колумбия. Мы используем широту и долготу, чтобы найти такие города, как Вашингтон, округ Колумбия, на земном шаре. Широта — это количество градусов к северу или югу от экватора, а долгота — это количество градусов к востоку или западу от нулевого меридиана. Координаты Вашингтона, округ Колумбия: 38 ° северной широты и 77 ° западной долготы

.

Большой круг — это любой круг на поверхности сферы, центр которого находится в центре сферы. Например, экватор Земли представляет собой большой круг на поверхности Земли, расположенный на полпути между Северным и Южным полюсами.Мы также можем представить серию больших кругов, проходящих через Северный и Южный полюса. Каждый из этих кругов называется меридианом ; каждый из них перпендикулярен экватору, пересекая его под прямым углом.

Через любую точку на поверхности Земли проходит меридиан (рис. 1). Меридиан определяет положение места с востока на запад или долготу. По международному соглашению (и потребовалось много встреч для того, чтобы страны мира пришли к соглашению), долгота определяется как количество дуговых градусов вдоль экватора между вашим меридианом и меридианом, проходящим через Гринвич, Англия, который был обозначен как Главный меридиан. .Долгота нулевого меридиана определяется как 0 °.

Почему именно Гринвич, спросите вы? Каждая страна хотела, чтобы через ее столицу проходила 0 ° долготы. Гринвич, место расположения старой Королевской обсерватории (рис. 2), был выбран потому, что он находился между континентальной Европой и Соединенными Штатами, а также потому, что именно здесь был разработан метод измерения долготы на море. Долготы измеряются либо к востоку, либо к западу от гринвичского меридиана от 0 ° до 180 °.Например, долгота эталона часового дома Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, округ Колумбия, составляет 77,066 ° з. Д.

.

Рисунок 2: Королевская обсерватория в Гринвиче, Англия. В согласованной на международном уровне нулевой точке долготы в Королевской обсерватории в Гринвиче туристы могут встать и пересечь ту линию, где «начинается» долгота. работа Бена Сазерленда)

Ваша широта (или местоположение с севера на юг) — это количество дуговых градусов, на которое вы удалены от экватора вдоль своего меридиана.Широта измеряется либо к северу, либо к югу от экватора от 0 ° до 90 °. (Широта экватора составляет 0 °.) В качестве примера, широта ранее упомянутого ориентира военно-морской обсерватории составляет 38,921 ° северной широты, широта Южного полюса — 90 ° южной широты, а широта Северного полюса — 90 °. №

Места в небе

Позиции на небе измеряются способом, очень похожим на способ измерения позиций на поверхности Земли. Однако вместо широты и долготы астрономы используют координаты, называемые склонением и прямым восхождением .Для обозначения положения объектов на небе часто удобно использовать фиктивную небесную сферу. В «Наблюдении за небом: зарождение астрономии» мы видели, что небо, кажется, вращается вокруг точек над Северным и Южным полюсами Земли — точек на небе, называемых северным небесным полюсом и южным небесным полюсом. На полпути между небесными полюсами и, следовательно, под углом 90 ° от каждого полюса находится небесный экватор , а — большой круг на небесной сфере, который находится в той же плоскости, что и экватор Земли.Мы можем использовать эти маркеры в небе, чтобы установить систему небесных координат.

Наклонение на небесной сфере измеряется так же, как измеряется широта на сфере Земли: от небесного экватора к северу (положительное значение) или югу (отрицательное значение). Итак, Полярная звезда , звезда около северного полюса мира, имеет склонение почти + 90 °.

Прямое восхождение (RA) похоже на долготу, за исключением того, что вместо Гринвича произвольно выбранной точкой, с которой мы начинаем отсчет, является точка весеннего равноденствия , точка в небе, где эклиптика (путь Солнца) пересекает небесный экватор. .РА может быть выражено как в единицах угла (градусы), так и в единицах времени. Это потому, что небесная сфера, кажется, вращается вокруг Земли один раз в день, когда наша планета вращается вокруг своей оси. Таким образом, 360 ° прямого восхождения, необходимое для одного оборота небесной сферы, можно также установить равным 24 часам. Тогда каждые 15 ° дуги равны 1 часу времени. Например, приблизительные небесные координаты яркой звезды Капелла — прямое восхождение 5h = 75 ° и склонение + 50 °.

Один из способов визуализировать эти круги в небе — представить Землю в виде прозрачной сферы с земными координатами (широта и долгота), нарисованными на ней темной краской.Представьте себе небесную сферу вокруг нас как гигантский шар, окрашенный в белый цвет изнутри. Затем представьте себя в центре Земли с яркой лампочкой посередине, смотрящей сквозь ее прозрачную поверхность на небо. Полюса Земли, экватор и меридианы будут проецироваться как темные тени на небесную сферу, давая нам систему координат на небе.

Вы можете изучить множество базовых анимаций координат и движений в небе на этом интерактивном сайте ClassAction.

Вращающаяся Земля

Рисунок 3: Маятник Фуко. Когда Земля поворачивается, плоскость колебаний маятника Фуко постепенно смещается, так что в течение 12 часов все цели в круге на краю деревянной платформы последовательно опрокидываются. (кредит: Мануэль М. Висенте)

Почему каждую ночь поднимается и заходит много звезд? Иными словами, почему кажется, что ночное небо поворачивается? Мы видели, что видимое вращение небесной сферы может быть объяснено либо суточным вращением неба вокруг неподвижной Земли, либо вращением самой Земли.С семнадцатого века было общепризнанным, что вращается Земля, но только в девятнадцатом веке французский физик Жан Фуко убедительно продемонстрировал это вращение. В 1851 году он подвесил 60-метровый маятник весом около 25 килограммов к куполу Пантеона в Париже и начал его равномерно раскачивать. Если бы Земля не вращалась, не было бы изменения плоскости колебаний маятника, и поэтому он продолжал бы следовать той же траектории.Однако через несколько минут Фуко увидел, что плоскость движения маятника вращается. Фуко объяснил, что двигался не маятник, а Земля вращалась под ним (рис. 3). Такие маятники теперь можно найти во многих научных центрах и планетариях по всему миру.

Можете ли вы вспомнить другие свидетельства того, что вращается Земля, а не небо? (См. Совместное групповое задание 1 в конце этой главы.)

Основные понятия и краткое изложение

Наземная система широты и долготы использует большие круги, называемые меридианами.Долгота произвольно установлена ​​на 0 ° в Королевской обсерватории в Гринвиче, Англия. Аналогичная система небесных координат называется прямым восхождением (RA) и склонением с 0 ° склонением, начиная с точки весеннего равноденствия. Эти системы координат помогают нам определить местонахождение любого объекта на небесной сфере. Маятник Фуко — это способ продемонстрировать, что Земля вращается.

Глоссарий

склонение: угловое расстояние к северу или югу от небесного экватора

большой круг: круг на поверхности сферы, являющийся кривой пересечения сферы с плоскостью, проходящей через ее центр

меридиан: большой круг на земной или небесной сфере, который проходит через полюса

прямое восхождение: координата для измерения положения небесных тел с востока на запад; угол, измеренный на восток вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия до часового круга, проходящего через тело

Множественный выбор

Таким образом, всего 49 единиц удаляются из 100 единиц.Земля получает оставшуюся 51 единицу. Из 49 единиц 30 отражаются обратно в космос. Альбедо — это мера «отражательной способности» поверхности — 30 единиц в приведенном выше примере.

Если альбедо изменится, изменится температура; уменьшение альбедо приведет к чистому нагреву и наоборот.

Электромагнитный спектр

Излучение, составляющее 100 единиц, состоит из диапазона длин волн, включая инфракрасное (длиннее красного видимого света), видимое (от длинноволнового красного до коротковолнового фиолетового) и ультрафиолетовое.Уделите несколько минут, чтобы просмотреть характеристики электромагнитного спектра . .

Обратите внимание, что радиоволны очень длинные, а рентгеновские лучи очень короткие. Расстояние от гребня до гребня составляет , длина волны . Максимальная высота (на гребне) , амплитуда . Временной интервал между последовательными корками составляет , период волны. Частота волны равна 1 / период. Волна перемещается на расстояние в одну длину волны за время, равное одному периоду.Скорость волны равна длине волны, в раз превышающей частоту . Поскольку скорость света постоянна, увеличение длины волны будет сопровождаться уменьшением частоты.

Озоновая дыра

Озон (O ₃ ) — очень маленький компонент атмосферы Земли, но он играет очень важную роль.
Озон поглощает излучение в ультрафиолетовой части спектра (длины волн меньше синей части спектра), таким образом защищая поверхность от резкого излучения.Все, что способствовало бы разрушению озона, было бы угрозой для Земли.

Попробуйте эту модель образования и разрушения озона в стратосфере. Первая сцена — это мультфильм. Второй объясняет действие ультрафиолетового света на расщепление молекул кислорода и образование озона. Третий показывает роль хлора в разрушении озона.

Парниковые газы

Большая часть энергии, поглощаемой Землей, повторно излучается. Большая часть этого исходящего излучения находится в инфракрасном диапазоне (тепло — более длинные волны, чем красная часть спектра), и большая часть поглощается водой, углекислым газом и облаками в атмосфере.Если количество поглотителя, такого как углекислый газ, увеличивается, больше излучения поглощается атмосферой Земли. Атмосфера излучает тепло обратно на поверхность. Иногда это называют парниковым эффектом (поскольку стекло в теплице пропускает солнечный свет и блокирует выход инфракрасного излучения). Однако в теплице стеклянная крыша предотвращает отвод тепла за счет конвекции. На Земле этого не происходит.

Многие ученые обеспокоены увеличением выбросов поглотителей инфракрасного излучения в атмосферу и вероятностью глобального потепления .По мере увеличения количества этих поглотителей температура Земли будет расти.

Предполагается, что при отсутствии парникового эффекта температура поверхности Земли будет ниже 0 градусов по Цельсию …. лед был бы устойчивой формой H ₂ O. Если бы поверхность Земли была покрыта слоем снег, его высокая отражательная способность приведет к увеличению альбедо, и поверхность будет охлаждаться.

В следующей анимации климат меняется со стабильного на метастабильный — колеблющийся.В конце концов Земля превращается в Снежный шар .

Возможно, из-за вулканизма в атмосферу добавилась вода и углекислый газ, что вызвало эффект потепления.

Дэн Шраг и Пол Хоффман возродили теорию о том, что Земля была заморожена около 1 миллиарда лет назад. Микроскопическая фауна могла выжить в океанах с тонким ледяным покровом и местными участками, свободными ото льда. Но макроскопическая жизнь могла появиться только после возвращения в более теплый климат. Подобные теории представляют собой «передний край» текущих исследований.Студенты должны вернуться через несколько месяцев или лет, чтобы увидеть, насколько хорошо они выдержали испытание временем!

Ветры и пустыни

Давление воздуха — это мера плотности воздуха, воздействующего на окружающую среду. На уровне моря это 14,7 фунтов на квадратный дюйм (или 1 атмосфера), что составляет примерно 1 бар. Когда воздух нагревается, его плотность уменьшается, а воздух поднимается вверх по мере расширения. Поэтому теплый воздух оказывает меньшее давление, чем холодный. Когда воздух охлаждается, он сжимается, увеличивается в плотности и опускается.Холодный воздух оказывает более высокое давление, чем теплый.

Воздух течет из зон высокого давления в зоны низкого давления, пытаясь уравнять давление. На экваторе давление ниже, а на полюсах выше. Следовательно, при прочих равных, воздух должен течь от полюсов к экватору. Если бы Земля не вращалась, ветер дул бы с севера на юг. Из-за вращения Земли (с запада на восток) ветры отклоняются вправо от их нормального пути.То есть, если вы находитесь на Северном полюсе, ветер будет дуть строго с юга; однако вращение земли заставляет ветер отклоняться вправо. Если вы находитесь на Южном полюсе, ветер отклоняется влево. Это называется эффектом Кориолиса .

Картина ветровой циркуляции на Земле не так проста из-за наложения больших конвекционных ячеек, связанных с солнечным нагревом. Земля получает максимум солнечной радиации на экваторе. Этот теплый воздух поднимается и охлаждается, а поскольку холодный воздух может содержать меньше водяного пара, осадки концентрируются на экваторе.Сухой и прохладный воздух течет на север и юг от экватора. Когда он находится между 20 и 30 градусами северной и южной широты, он начинает опускаться и нагреваться. Этот теплый сухой воздух начинает течь к экватору. В этих регионах расположено много пустынь. Теплый сухой воздух может удерживать значительное количество влаги, предотвращая таким образом осадки.

Кроме того, на наветренной стороне высоких гор образуется множество пустынь. Когда воздух нагнетается через горы, он охлаждается и выпадают осадки — гора действует как эффективная тень от дождя .Теплый сухой воздух, спускающийся с другой стороны, способствует образованию засушливой среды.

Предложение

Найдите карту, показывающую распределение пустынь Земли. Постарайтесь учесть расположение основных пустынь, используя модель, описанную в этих примечаниях и в тексте.

Озерное хранилище солнечной энергии

Электромагнитное излучение распространяется со скоростью света — 186 000 миль в секунду. Поскольку Солнце находится примерно в 93000000 миль от Земли, сколько времени требуется солнечному свету, чтобы достичь поверхности Земли.

около 8 часов
около 8 минут
около 500 часов

Количество энергии, падающей на поверхность Земли, зависит от ряда факторов; угол между солнечными лучами и поверхностью, продолжительность экспозиции и характер облачного покрова. В середине лета около 1000 калорий на квадратный сантиметр достигает верхних слоев атмосферы. (1 калория — это количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 грамма воды на 1 градус по Цельсию)

Поглощение и рассеяние уменьшают падающее излучение на целых 20%, а облачный покров еще больше снижает его.

Когда солнечный свет падает на водоем, лучистая энергия постепенно поглощается многометровым поверхностным слоем. Однако около половины энергии поглощается в верхнем 1 метре.

При переходе из жидкого в газообразное состояние более быстро движущиеся молекулы воды покидают поверхность воды, неся с собой энергию. Это снижает температуру на поверхности воды. Количество тепла, необходимое для испарения грамма воды, составляет около 600 калорий.Скорость испарения зависит от температуры и давления пара. Ветер способствует испарению, потому что он уносит молекулы испаренной воды, что способствует большему испарению.

Часть поступающей энергии отражается обратно (обратное излучение) в атмосферу.

Это завышенная оценка температуры, потому что ночью теряется часть энергии. Однако это указывает на то, что при правильных условиях стоячий водоем может накапливать энергию.

Если облачный покров тяжелый, падающая радиация уменьшается, но испарительный перенос может оставаться прежним. Таким образом, через определенные промежутки времени озеро будет уменьшаться в энергии.

Daisyworld

Следуйте логике следующего обсуждения Daisyworld.

Прогнозы изменения климата зависят от обратной связи. Один из типов петли обратной связи:
называется замкнутый круг. Самый известный пример порочного круга — кровная месть:
член одного племени или семьи убит другим племенем или семьей, так что раненая сторона наносит ответный удар, часто убивая более одного.Это, в свою очередь, приводит к ответной реакции, часто более суровой, что приводит к все большему количеству убийств.

Точно так же некоторые люди обеспокоены тем, что повышение глобальной температуры может начать цикл повышения, при котором земля будет становиться все теплее и теплее, пока вся вода на планете не выкипит и атмосфера не станет чистым углекислым газом. Это состояние называется «неуправляемый парниковый эффект» и точно описывает то, что произошло на Венере.

Цикл будет происходить следующим образом: углекислый газ, который люди добавили в атмосферу, приводит к повышению температуры, это повышение температуры приводит к испарению большего количества воды, что еще больше повышает температуру и (поскольку более 99% углерода в мире хранится в океан) испарение приводит к выбросу большего количества углерода в атмосферу.

Порочные круги могут быть разорваны, когда существует некоторый тип отрицательной обратной связи или силы, которая приводит систему в равновесие, вместо того, чтобы продолжать изменение. Например, вражду можно прекратить, когда уровень горя захлестывает выживших и останавливает цикл.

Точно так же Земля могла бы остановить порочный круг потепления климата, имея отрицательную обратную связь. Одним из источников отрицательной обратной связи может быть адаптация жизненных систем (или биосферы). Эта возможность была исследована Джеймсом Лавлоком, который называет свою теорию гипотезой Гайи.Эта гипотеза утверждает, например, что если уровень CO ₂ в атмосфере увеличится, тогда жизнь растений увеличится, чтобы поглотить CO ₂ и преобразовать его обратно в кислород посредством фотосинтеза.

Представьте себе мир, населенный только черными и белыми маргаритками. Как и в случае с земной жизнью,
ромашки находятся во власти климата и могут выдерживать только умеренные температуры.
Однако, как и в тропических лесах, даже скромные маленькие ромашки могут повлиять на
окружающей среды, поглощая разное количество солнечного света, изменяя температуру.

На Daisyworld есть черные ромашки и белые ромашки. Когда температура высока, белые маргаритки цветут, поскольку они отражают тепло (повышенное альбедо), и температура понижается. При более низких температурах черные ромашки процветают, поскольку они поглощают тепло (пониженное альбедо), а температура повышается. Лавлок предположил, что такой простой мир может (при определенных условиях) достичь устойчивого состояния, при котором температура стабилизируется на уровне, позволяющем расти обоим видам маргариток.При температурах ниже 5 ^o C и выше примерно 40 ^o C маргаритки не могут выжить.

То, что происходит, основано на предположении, что
У ромашек есть установленная температура, на которой они лучше всего растут. Думайте об этой оптимальной температуре как о «цели». Если температура слишком низкая, условия изменятся, что приведет к повышению температуры, и наоборот.

Если земля холоднее этого оптимума
черные ромашки будут расти больше, чем белые ромашки, так как черные предметы поглощают больше солнечного
энергии, чем белые объекты.

Чем больше черных ромашек, тем больше энергии поглощается землей, так как черные объекты поглощают
больше солнечного света, чем белые предметы. Это увеличение поглощения энергии приводит к более высокому
температуры на Земле. Если флажок не установлен, температура будет превышать оптимальное значение. Теперь возникает обратная связь — и белые ромашки начинают увеличиваться в количестве, снижая температуру.

В качестве альтернативы, если
температура была выше оптимальной температуры ромашки белые ромашки будут расти
лучше с тех пор, когда они отражают больше солнечной энергии, чем черные ромашки.Имея
больше белых ромашек означает, что земля будет поглощать меньше энергии (так как белые отражают лучше, чем
черный), что, в свою очередь, снизит температуру Земли. Эта более низкая температура снова служит
чтобы приблизить температуру земли к температуре, которую предпочитают ромашки.

Этот цикл обратной связи
показывает, как живые системы на Земле могут создавать петли обратной связи, которые регулируют земные
температуры и заставляют его стремиться к температурам, которые лучше всего подходят для их роста.

Можете ли вы вспомнить другие процессы, которые включают как положительную (постоянно увеличивающуюся), так и отрицательную (убывающую) петли обратной связи? А что насчет населения?

_________________________________________________________________________________________________

| jbutler @ эээ.edu

| ClassListserv

| Учебник Домашняя страница
| Глоссарий геологических терминов |
| Искать на этих страницах | Другие курсы | Ресурсы | Зачётная книжка |

_________________________________________________________________________________________________

Авторские права Джона К. Батлера, 29 июля 1995 г.

Return

Анализ исходных параметров резонансных орбит в системе Земля-Луна

В этом исследовании были исследованы исходные параметры резонансных орбит в системе Земля-Луна.Резонансные орбиты с различными отношениями получены в задаче двух тел и плоской круговой ограниченной задаче трех тел (т. Е. PCRTBP). Установлено, что эксцентриситет и начальная фаза являются двумя важными начальными параметрами резонансных орбит, которые влияют на максимальное расстояние между космическим кораблем и Луной. Возможный резонансный переход или резонансный пролет может произойти в зависимости от возможности приближения космического корабля к Луне. На основе анализа баллистического захвата и пролета энергия Кеплера и возмущенная гравитационная сфера планеты используются в качестве критериев для установления связи между начальными параметрами и возможными «устойчивыми» резонансными орбитами.Получены интервалы начальных параметров, которые могут вызвать нестабильность резонансных орбит в CRTBP. Примеры резонансных орбит в резонансах 1: 2 и 2: 1 приведены для проверки предложенных критериев.

1. Введение

Резонанс среднего движения — обычное явление, которое существует, когда существует простое целочисленное соотношение между частотами или периодами [1, 2]. Например, Земля находится в 8:13 резонансе с Венерой относительно Солнца; Ио находится в резонансе 2: 1 с Европой около Юпитера.Средний резонанс движения Юпитер-Сатурн составляет примерно 5: 2 [3]. Исследования резонансных орбит для космических аппаратов могут предоставить альтернативный вариант для расчета траектории и иметь потенциал для экономии топлива в реальных миссиях.

Теория двух тел может быть применена к системам многих тел только с одной главной главной, где гравитационные влияния других основных элементов незначительны. Многие резонансные орбиты могут быть найдены с резонансным соотношением, которое равно отношению периодов обращения, соответствующих телам в резонансе, например, резонанс среднего движения 3: 1, обнаруженный в планетной системе 55 Cancri [4, 5] и Резонанс движения 2: 1 во внесолнечных планетных системах HD 82943 [6] и Gliese 876 [7, 8].Интересно, что большинство планет, заблокированных в резонансе, демонстрируют максимальное разделение, так как они избегают близкого сближения с другой главной планетой. Созданные руками человека миссии также могут иметь резонансную орбиту. Космический аппарат Interstellar Boundary Explorer (IBEX) в настоящее время находится на высокоэллиптической орбите вокруг Земли в резонансе 3: 1 с Луной [9]. Важно отметить, что апогей орбиты IBEX также ориентирован на обход Луны. Вояцис [10] провел обширные численные исследования планет, захваченных в резонансе среднего движения 3: 1.Антониаду и Вояцис [11] также обнаружили, что временная эволюция орбитальных элементов зависит от резонансов среднего движения, которые влияют на динамику, а не наоборот. Мюррей и Дермотт [2] суммировали уравнение возмущения для орбитальных элементов в своей монографии и показали значительные периодические и квазипериодические изменения в элементах орбиты. Таким образом, решение вековой проблемы Лапласа для резонансных орбит позволяет сделать утверждения о долговременной устойчивости Солнечной системы [12].Светская теория Лапласа-Лагранжа справедлива для малых эксцентриситетов; то есть без значительных возмущений резонансные орбиты для малых эксцентриситетов могут иметь постоянные резонансные отношения после длительной эволюции.

В ограниченной задаче трех тел (например, CRTBP) некоторые резонансные орбиты могут также существовать с резонансным соотношением, которое составляет приблизительно , равное отношению периодов обращения из-за значительного гравитационного влияния вторичной первичной обмотки [13]. Чтобы быть более конкретным, время, необходимое для завершения оборота, непостоянно.Вместо этого для резонанса м : n в круговой ограниченной задаче трех тел космический аппарат совершает м по виткам вокруг главной звезды примерно за то же время, которое требуется для того, чтобы Луна совершила n оборотов. В этом исследовании мы называем этот тип резонансного отношения «устойчивым » резонансным отношением . Хотя резонансное соотношение не является точным, эти резонансные орбиты в CRTBP по-прежнему являются замкнутыми и периодическими [14]. Предыдущие исследования показали наличие двумерных и трехмерных резонансных орбит в системе Сатурн и системе KOI-730 [15].Схема наведения, аналогичная той, которая используется для вычисления периодических орбит в окрестностях точек либрации, широко используется для расчета периодических резонансных орбит. Исходный вектор создает схему коррекции для нацеливания на перпендикулярное пересечение оси x при нелинейном распространении [13]. Вакеро [16] численно определил семейства орбит для различных резонансных соотношений и обсудил геометрические особенности резонансных орбит с разными эксцентриситетами. Аналогичным образом Антониаду [17] представил пять типов резонансных орбит с различными резонансными отношениями и обнаружил, что резонансные орбиты с постоянными отношениями обычно имеют большие эксцентриситета, ожидаемые в некоторых особых случаях.

Однако некоторые резонансные орбиты в CRTBP не достаточно « удачливые », чтобы выполнить « устойчивых» резонансных соотношений . Андерсон [18] сосредоточился на резонансных орбитах с множественными петлями вблизи вторичной обмотки. Облет — одно из тех интересных явлений, связанных с резонансом среднего движения в CRTBP, который включает маневр гравитации, за которым следует уход после приближения к вторичной первичной обмотке [18]. Они также исследовали их характеристики с помощью матрицы монодромии и обнаружили, что многократные пролеты резко изменяют резонансное отношение [19].Более того, наблюдения показывают, что некоторые кометы, находящиеся в резонансе с Юпитером в Солнечной системе, демонстрируют «резонансные переходы» на другую резонансную орбиту, когда они были близко к Юпитеру [20]. Резонансный переход — это явление, когда частица покидает один резонанс среднего движения и через некоторое время входит в другой. Ряд комет Юпитера, таких как Отерма, демонстрируют быстрый переход от гелиоцентрических орбит вне орбиты Юпитера к гелиоцентрическим орбитам внутри орбиты Юпитера, и наоборот.Кун [20] указал, что внутренняя гелиоцентрическая орбита обычно близка к резонансу 3: 2 во время резонансного перехода, в то время как внешняя гелиоцентрическая орбита близка к резонансу 2: 3. Следовательно, мы можем сделать вывод, что резонансные орбиты могут не демонстрировать « устойчивых» резонансных соотношений в основном из-за возмущений, вызванных приближением второй первичной обмотки в CRTBP. Очевидно, что важно обнаружить и проанализировать факторы начальной геометрии орбиты, которые влияют на резонансные орбиты и позволят достичь резонансных орбит, предполагающих приближение ко второму главному элементу.

Исследования по анализу динамических систем пролета и перехода, связанных с резонансами, дают возможность сосредоточить внимание на связях между начальными параметрами резонансной орбиты и возможностью поддержания «устойчивых» резонансных соотношений. При анализе пролетов Андерсон [21] определил дальность пролета и пришел к выводу, что траектория космического корабля считается типичной орбитой двух тел, когда космический корабль остается на некотором заданном расстоянии от возмущающей планеты. Это установленное расстояние часто называют сферой влияния или сферой действия, и его расчет был предметом значительных исследований Лапласа [22] и Тиссерана [23].С целью понимания резонансных переходов Бельбруно [24, 25] объяснил временный захват кометы и предоставил необходимые энергетические условия для резонансных переходов. Временная неположительная энергия Кеплера по отношению к вторичной первичной обмотке называется « по определению один » для баллистического захвата. Временный баллистический захват аналогичным образом называется слабым захватом, и резонансное движение относительно вторичной первичной обмотки было нестабильным во время слабого захвата.

На основании определения баллистического захвата [24, 25] и дальности пролета [19, 21], энергия Кеплера и сфера влияния возмущающей планеты используются в качестве показателей для установления связи между начальными параметрами резонансных орбит и их возможностями поддержание «устойчивых» резонансных соотношений.

Это исследование фокусируется исключительно на резонансных орбитах, теряющих устойчивые соотношения, и пытается определить интервалы параметров, которые могут привести к потере этих орбит на их установившихся соотношениях по мере приближения к вторичной главной обмотке, где в качестве примера взята система Земля-Луна.

Остальная часть этого документа построена следующим образом. Базовая динамика модели задачи двух тел и модели CRTBP кратко представлена ​​в разделе 2. Базовая методология построения репрезентативных семейств резонансных орбит в задаче двух тел и CRTBP представлена ​​в разделе 3.При резонансном анализе семейства выбираются два важных исходных параметра. Интервалы параметров, которые могут привести к потере на этих орбитах их стабильного резонансного отношения по мере приближения к вторичной первичной обмотке, определены в разделе 4. Связи между начальными параметрами и возможным слабым захватом и пролетом уточняются. Выводы сделаны в Разделе 5.

2. Уравнение движения

Модель двух тел и модель CRTBP используются для анализа вклада гравитационного влияния Луны и геометрических свойств на резонансные орбиты в этом исследовании.Прежде чем продолжить, определения систем координат определены и проиллюстрированы на рисунке 1.

J2000 : геоцентрическая экваториальная система координат J2000 (т.е. J2000 O- ). Начало в центре Земли, ось X указывает на точку весеннего равноденствия в полдень 1 января 2000 г., ось Z указывает на Северный полюс в это время, а ось Y завершается. правая система координат.

GRC : геоцентрическая вращающаяся система координат (например, GRC O-xyz ). Начало в центре Земли, ось x указывает на центр Луны, ось z указывает на мгновенное направление орбитального углового момента Луны, а ось y завершает правую часть. ручная система координат.

Луна J2000 : Система координат с центром в центре Луны J2000 (например, Луна J2000 O- ).Начало в центре Луны; оси -ax, -axis и -axis параллельны осям X , Y, и Z , соответственно.

В задаче двух тел Луна временно считается безмассовой и вращается вокруг Земли по круговой орбите с радиусом, равным большой полуоси Луны. Угловая скорость может быть упрощена как =], а основное уравнение в системе координат J2000 определяется следующим образом: где — гравитационная постоянная Земли, а R — вектор положения космического аппарата в J2000.

В CRTBP два основных цвета вращаются вокруг своего барицентра по круговым орбитам под действием взаимного гравитационного притяжения. Другая маленькая частица движется в плоскость, определяемую двумя вращающимися первичными цветами. Частица считается «безмассовой» и притягивается двумя первичными элементами, но предполагается, что на движения первичных тел частица не влияет.

Геометрия этой задачи удобно описана в GRC. В системе Земля-Луна мы определяем μ = / (+) как массовый параметр системы трех тел.Земля ( P ₁ ) с массой 1− μ расположена в точке (0,0,0), а Луна ( P ₂ ) с массой μ расположена в (1,0,0). Безразмерные уравнения движения: где — псевдопотенциальная функция задачи трех тел, определяемая как где R ₁ и R ₂ — расстояния частицы от P ₁ и P . ₂ , соответственно:

3.Резонансные орбиты в задаче двух тел и CRTBP

В этом разделе мы представляем основную методологию для построения репрезентативных семейств резонансных орбит в задаче двух тел и CRTBP с вариациями эксцентриситета. Будут найдены важные геометрические факторы для резонансных орбит, которые теряют свое устойчивое резонансное соотношение и .

3.1. Резонансные орбиты в задаче двух тел

В задаче двух тел космический аппарат определяется как находящийся в орбитальном резонансе с Луной.В этом особом случае гравитация Луны и космического корабля не учитывается, и Земля является единственным источником гравитации. Самый простой подход к созданию плоской резонансной орбиты в модели двух тел состоит в выборе набора начальных параметров на перицентре. Если набор начальных параметров выбран на перицентре, то начальная скорость полностью указывает на направление y . Согласно этому определению, начальное состояние космического корабля в J2000 может быть определено из следующих выражений для выбранных орбитальных элементов: где a — большая полуось, P — полушатая прямая кишка, R ₀ — начальное расстояние, V ₀ — начальная скорость, а θ — истинная аномалия.

Для простоты мы предполагаем, что «безмассовая» Луна движется по круговой орбите и что все движение происходит в плоскости орбиты Луны. Учитывая, что космический корабль находится в резонансе m: n с Луной, Луна совершает ровно n оборотов, когда космический корабль завершает m оборотов вокруг Земли. В этом определении орбитального резонанса m и n являются положительными целыми числами, а отношение периода обращения космического корабля T к периоду обращения Луны T _Moon получается следующим образом:

Эксцентриситет орбиты выбирается произвольно при поиске резонансных орбит.После определения резонансного отношения начальное состояние может быть получено из (5). Поскольку космический аппарат запускается из перицентра, Земля, Луна и космический аппарат изначально коллинеарны, и резонансная орбита может быть получена путем интегрирования (1). Можно найти резонансное семейство с разными эксцентриситетами. Резонансная орбита 1: 3 взята в качестве примера и проиллюстрирована на рисунке 2.

(a) вид J2000
(b) вид GRC
(a) вид J2000
(b) вид GRC

. Эффект эксцентриситета . Перигеи резонансных орбит движутся к Земле с увеличением эксцентриситета. Изображения J2000 и GRC резонансного семейства 1: 2 с эксцентриситетами e = 0,1, 0,3, 0,5, 0,7 и 0,9 показаны на рисунке 3. На рисунке 3 (a) красная траектория — это орбита Луны, а синие траектории — это семейство резонансных орбит 1: 2. На рисунке 3 (b) красная точка обозначает Луну во вращающейся системе координат, а зеленые точки — это перигеи резонансного семейства во вращающейся системе координат, которые также являются ближайшими точками резонансного семейства к Луне.

(а) вид J2000
(б) вид GRC
(а) вид J2000
(б) вид GRC

Особенностью резонансных орбит является образование «петель». На рисунке 3 (b) мы замечаем, что резонансная орбита 1: 2, наблюдаемая в GRC, все еще является эллиптической без петли, когда e = 0,1. Между тем, резонансные орбиты 1: 2 с e = 0,3, 0,5, 0,7 и 0,9 каждая образуют одну петлю в GRC. В тех случаях, когда значения эксцентриситета достаточно велики, угловая скорость КА в перигее меньше угловой скорости Луны.Похоже, что космический корабль движется назад в GRC. Для резонансной орбиты m: n требуется m орбит, чтобы конфигурация космического корабля повторилась, а количество «витков» всегда равно m .

Мы также замечаем, что резонансные орбиты с одинаковым соотношением имеют различные изображения в GRC. Эксцентриситет орбиты влияет на расстояние между перигеем и Луной, что в конечном итоге влияет на ближайшее расстояние между космическим кораблем и Луной. У космического корабля есть возможность приблизиться к Луне, когда эксцентриситет принимает определенный диапазон значений.

. Эффект начальной фазы . Согласно определению GRC, где Луна и Земля всегда фиксируются на оси x , резонансные орбиты с одинаковым эксцентриситетом различаются в обзоре GRC, когда начальная фаза θ ₀ между Луной и космический корабль другой. На рис. 4 подробно показано влияние начальной фазы на резонансные орбиты 1: 2. На рисунке 4 (а) орбита Луны (красная траектория) и резонансная орбита 1: 2 с эксцентриситетом e = 0.6 (синяя траектория) показаны в J2000. Космический корабль всегда стартует в перигее (обозначено черной точкой). Выбраны четыре начальные фазы между Луной и космическим кораблем ( θ ₀ = 0 °, 90 °, 180 ° и 270 °). Кружки, отмеченные цифрами 1, 2, 3 и 4, представляют начальную позицию Луны в системе координат J2000. Соответствующее представление GRC для четырех случаев показано на рисунке 4 (b). Орбитальное семейство будет вращаться по часовой стрелке по мере увеличения разности фаз. Красная точка обозначает Луну, а зеленые точки — ближайшие точки к Луне на резонансных орбитах.Ясно, что начальная фаза может резко изменить самое близкое расстояние между космическим кораблем и Луной, что также дает возможность приблизиться к Луне.

(а) вид J2000
(б) вид GRC
(а) вид J2000
(б) вид GRC

Можно сделать вывод, что эксцентриситет и начальная фаза являются двумя важными начальными параметрами резонансного орбиты, влияющие на максимальное расстояние между космическим кораблем и Луной. Потенциально слабый захват или пролёт может произойти из-за возможностей приближения к Луне.

3.2. Резонансные орбиты в CRTBP

На основе начальных состояний, полученных из задачи двух тел, соответствующие резонансные орбиты в CRTBP легко получить из (2). Резонансные орбиты в CRTBP сложнее из-за гравитационной силы Луны. Простой метод вычисления резонансных орбит в CRTBP состоит в том, чтобы модифицировать известные решения задачи двух тел и адаптировать их в CRTBP. Начальные состояния из задачи двух тел являются достаточно точными начальными оценками.Схема наведения требуется для вычисления замкнутых, периодических, резонансных орбит в CRTBP.

Схема коррекции во время каждой итерации предназначена для пересечения оси x в перпендикулярном направлении при нелинейном распространении. Процесс численного интегрирования принудительно завершается только на желаемом пересечении перпендикуляра и ограничивает местоположение пересечения оси x как условие остановки для алгоритма коррекции. Подробную информацию о дифференциальной коррекции можно найти в Vaquero [13].Замкнутая периодическая резонансная орбита в модели CRTBP может быть получена с помощью метода стрельбы для изменения начального значения пять раз.

Для определенного резонансного отношения каждая резонансная орбита уникальным образом характеризуется эксцентриситетом, метод продолжения с одним параметром используется для создания семейств резонансных орбит. Рисунки 5 (a) –5 (j) показывают множество безразмерных семейств резонансных орбит в системе Земля-Луна с начальной фазой θ ₀ = 0.Пурпурная точка на каждом подзаголовке обозначает положение Луны в GRC. Наиболее удаленные траектории на каждом участке рисунка 5 — это траектории с наибольшими эксцентриситетами. Семейства орбит с резонансами 2: 2, 3: 3, 4: 4 и 4: 2 не показаны на рисунке 5, поскольку они аналогичны резонансам 1: 1 и 2: 1 по природе, соответственно.

Все плоские резонансные орбиты симметричны по оси x . Следует отметить, что период резонансной орбиты в CRTBP часто близок к периоду выбранного резонанса с целым отношением.Резонансные орбиты в CRTBP с постоянным соотношением обычно демонстрируют характеристики, аналогичные характеристикам орбит в задаче двух тел. Резонансные орбиты с соотношением м : n также имеют м «петель» для большого эксцентриситета.

Результаты моделирования показывают некоторые полные резонансные семейства в рамках модели CRTBP на рисунках 5 (e), 5 (g), 5 (h) и 5 ​​(j). На этих подзаголовках можно увидеть, что Луна полностью находится вне резонансной семьи. Самые большие по размеру орбиты этих семейств в GRC все еще далеки от Луны.Другими словами, у космического корабля нет возможности приблизиться к Луне, когда θ ₀ = 0 °. Однако, как мы пришли к выводу из рисунка 4, результаты показывают, что семейство орбит будет вращаться по часовой стрелке на θ ₀ при увеличении θ ₀ . Взяв в качестве примера семейство 2: 1, орбитальное семейство будет вращаться на 90 °, когда θ ₀ = 90 °, в то время как Луна остается неподвижной, что открывает возможности для сближения с Луной.Подробный анализ влияния эксцентриситета и начальной фазы будет показан в следующем разделе.

4. Анализ начальных параметров резонансных орбит

Анализ двух критических начальных параметров (эксцентриситета и начальной фазы) обсуждается далее в этом разделе. Установлены связи между начальными параметрами, возможным резонансным переходом и пролётным светом. Мы пытаемся определить интервалы начальных параметров для эксцентриситета e и начальной фазы θ ₀ , которые могут привести к приближению космического корабля к Луне и вызвать потерю равновесного отношения резонансных орбит.Этот анализ будет полезен при проектировании траектории в реальной миссии.

Результаты из литературы показывают, что последовательные резонансные пролеты могут уменьшать или увеличивать орбитальную энергию Кеплера, в то время как слабый захват происходит, когда энергия Кеплера относительно Луны временно неположительна [20]. Ясно, что в этом исследовании должна быть рассмотрена орбитальная энергия Кеплера H ₂ , которая определяется как где v ₂ — скорость космического корабля, выраженная в системе Луна-J2000, вектор [ x , y ,,] — состояние космического аппарата в GRC, а — величина угловой скорости.

Облет происходит, когда космический корабль находится на расстоянии меньше некоторого установленного расстояния от возмущающей планеты. В исследовании Андерсона [19] и отчете НАСА [26] установленное расстояние от возмущающей планеты рассматривается как сфера влияния и принимается в этом исследовании. Два типа радиуса сферы влияния определяются следующим образом: где обозначает расстояние между Землей и Луной. Учитывая отношение величины возмущающей силы Луны к силе двух тел, центрированной на Земле, и отношение величины силы возмущения Земли к силе двух тел, центрированной на Луне, обозначает геометрическое место точек когда эти два соотношения равны.В системе Земля-Луна = 0,1723 в безразмерной форме. Ясно, что внутри гравитационное влияние Луны играет ведущую роль [26]. — это гораздо более широкое определение сферы влияния, называемой радиусом Хилла. Теоретически космический корабль за пределами радиуса Хилла не может быть захвачен Луной, и гравитация Земли доминирует над гравитационным полем. В системе Земля-Луна = 0,2310 в безразмерной форме.

Таким образом, в данном исследовании предлагаются два важных критерия. Критерий I: Самое близкое расстояние между космическим кораблем и Луной обозначено как r ₁ . Если исходные параметры могут привести к тому, что ближайшее расстояние находится в сфере влияния Луны, гравитация Луны, безусловно, достаточно сильна, чтобы влиять на траектории, и резонансные орбиты могут потерять свои устойчивые отношения. При этом условии мы не сможем получить резонансную орбиту с использованием метода однократной стрельбы в CRTBP. Если исходные параметры могут привести к тому, что ближайшее расстояние находится вне сферы влияния Луны, но в пределах радиуса Хилла, мы должны учитывать Критерий II: энергию Кеплера космического корабля относительно Луны в определенной области. приводит к значительному изменению энергии E .Резонансный переход может также произойти, если энергия Кеплера космического корабля относительно Луны, обозначенная как H ₂ , временно не положительна ( H ₂ ( t ) ≤0, когда и H ₂ ( т )> 0 при т < т ₁ , т > т ₂ ).

Ближайшее расстояние r ₁ и энергия Кеплера H ₂ моделируются при изменении эксцентриситета и начальной фазы.Расследуются два репрезентативных случая: m > n и m < n . В качестве числового интегратора используется классический метод Рунге-Кутты восьмого порядка с автоматическим регулированием размера шага седьмого порядка. Допуск определяется как 1 × 10 ⁻¹⁴ .

4.1. Резонансное семейство 1: 2

В качестве примера в этом разделе мы возьмем резонансное семейство 1: 2. На рисунке 6 показаны все ближайшие расстояния для e [0,1, 0,9] и θ ₀ [0 °, 360 °] в резонансном семействе 1: 2.

Темно-синяя область на рисунке 6 показывает, что параметры в этой области удовлетворяют критерию I. Ближайшие расстояния находятся в сфере влияния, когда r ₁ ≤ 0,1723. В этих областях гравитация Луны достаточно сильна, чтобы влиять на резонансные орбиты. На рисунке 6 показано, что темно-синяя область соответствует 0,201 ≤ e ≤ 0,482, когда θ ₀ = 0. Когда начальная фаза θ ₀ = 100 °, темно-синий площадь соответствует 0.826 ≤ e ≤ 0,9.

Сначала обсудим интервалы параметров, соответствующие ближайшим расстояниям в сфере влияния. Взяв в качестве примера θ ₀ = 0, на рисунках 7 (a) и 7 (b) показаны резонансные орбиты 1: 2 с 0,1 ≤ e ≤ 0,9 в CRTBP и задаче двух тел, соответственно. . Рисунок 7 (c) показывает частично увеличенный вид рисунка 7 (a) вокруг Луны. Как видим, по сравнению с орбитами для θ ₀ = 0 и 0.1 ≤ e ≤ 0,9 на рисунках 7 (a) и 7 (b), орбиты с θ ₀ = 0 и e [0,2, 0,5] все выполняют «цикл» в двух модель тела и серьезно пострадали от Луны в CRTBP. Стоит отметить, что результаты, представленные на рисунке 7, получены с использованием метода однократной стрельбы, в котором единое начальное условие распространяется с ограничениями, которые применяются в конечном состоянии вдоль этой единственной дуги распространения. Мы всегда можем получить откорректированную замкнутую орбиту, если использовать метод многократной стрельбы, но период этой исправленной орбиты может сильно отличаться от первоначального периода.

Мы случайным образом выбираем несколько случаев, чтобы подтвердить предложенный критерий, когда θ ₀ ≠ 0. Рисунки 8 (a) –8 (d) показывают изображения J2000 и GRC резонансных орбит 1: 2 с e = 0,47 и θ ₀ = 10 °, который расположен в темно-синей области на рисунке 6.

На рисунке 8 красная траектория обозначает Луну в J2000, а красная точка обозначает Луну в вращающаяся рама. Синяя и пурпурная траектории обозначают резонансные орбиты до и после второго сближения с Луной соответственно.Зеленая и желтая точки обозначают начальную и конечную точки интегрирования соответственно. Черная точка обозначает Землю. На рисунках 8 (a) -8 (b) очевидно, что временный захват происходит в течение очень короткого времени, когда орбита впервые приближается к Луне. После этого космический корабль переходит на резонансную орбиту 5: 4 и устойчиво движется до второго сближения Луны. Затем орбита внезапно переходит на резонансную орбиту 1: 3, которая показана на рисунках 8 (c) -8 (d). На Фигуре 8 (e) показан частично увеличенный вид Фигуры 8 (d).Траектории в зеленых и черных кругах относятся к первому и второму подходам соответственно. Изменение орбитального периода во время двух подходов к Луне показано на рисунке 8 (f), которые были определены на основе главы 4.4 в книге Ховарда [27]. Период Луны 2 π в безразмерной форме. Период Луны на резонансных орбитах 5: 4 и 1: 3 составляет 1,6 π и 6 π , соответственно, и обозначен красной пунктирной линией. Мы можем видеть, что периоды на новой орбите после первого и второго захвата почти равны периодам на резонансных орбитах 5: 4 и 1: 3 соответственно.

Точно так же мы представляем орбиту 1: 2 с e = 0,85 и θ ₀ = 90 ° на рисунках 9 (a) –9 (e). Траектория переходит на резонансную орбиту 2: 1 после первого сближения с Луной, а затем переходит на резонансную орбиту 1: 4 после ее второго сближения с Луной. Луна может вызвать слабый захват, и космический корабль следует выбросить с Луны и перейти на другую резонансную орбиту, поскольку захват является временным. На рисунке 9 (e) показан частично увеличенный вид рисунка 9 (d).Траектория в зеленом кружке относится к первому заходу на посадку. Во время второго захода нет очевидной революции, но мы также можем видеть, что на траекторию явно влияет Луна после второго захода, что отмечено черным кружком на Рисунке 9 (e). Изменение орбитального периода во время двух подходов к Луне показано на рисунке 9 (f). Понятно, что каждый переход запускается близким приближением к Луне.

На рисунке 10 показаны резонансные орбиты 1: 2 с e = 0.7, θ ₀ = 60 °. В этом случае ближайшее расстояние в безразмерном виде равно 0,0397. Космический корабль завершает гравитационный маневр во время облета и покидает систему Земля-Луна после сближения с Луной. Дополнительные результаты моделирования относительно ближайшего расстояния в сфере влияния Луны можно найти в таблице 1. Поскольку распределение ближайшего расстояния симметрично относительно θ ₀ = 180 °, мы перечислили только результаты для θ ₀ = от 0 ° до 100 °.

0

J

(b) Вид GRC
(a) Вид J2000
(б) Вид GRC

Резонансные орбиты с эксцентриситетом и начальной фазой, удовлетворяющими критерию I, обладают возможностями для близкого сближения с Луной; может произойти облет и резонансный переход.Результаты моделирования демонстрируют справедливость критерия I; Гравитация Луны, безусловно, достаточно сильна, чтобы влиять на траектории, и резонансные орбиты могут потерять свои устойчивые соотношения, когда геометрические параметры приводят к тому, что ближайшее расстояние находится в сфере влияния Луны.

Кроме того, мы исследуем интервалы параметров в пределах области легкого флота на рисунке 6. Исходные параметры в этой области могут привести к тому, что самые близкие расстояния резонансных орбит останутся в пределах радиуса Хилла (0.1723 ≤ r ₁ ≤ 0,2310). Черная область на рисунке 11 соответствует интервалам параметров, удовлетворяющим критерию II; энергия Кеплера временно неположительна, когда ближайшее расстояние находится в пределах радиуса Хилла и снаружи.

Было обнаружено, что область, соответствующая временно неположительной энергии Кеплера, значительно сокращается по мере увеличения эксцентриситета. Этот результат показывает, что большинство резонансных орбит с постоянными отношениями обычно имеют большие эксцентриситеты, что согласуется с выводом Антониаду [17].

Мы выполняем многочисленные симуляции, соответствующие черной области на рисунке 11, и результаты суммированы в таблице 2. В качестве примера взяв резонансную орбиту с e = 0,21 и θ ₀ = 10 °, Ближайшее расстояние в этом состоянии составляет 0,23 в безразмерной форме, что приводит к временно неположительной энергии Кеплера -0,0023. Во время моделирования траектория совершает резонансные переходы, которые показаны на рисунках 12 (a) –12 (f).На рисунке 12 красная траектория обозначает Луну в J2000, а красная точка обозначает Луну во вращающейся системе координат. Синяя и пурпурная траектории обозначают резонансные орбиты до и после первого сближения, но до второго сближения с Луной, соответственно, а черная траектория обозначает резонансные орбиты после второго сближения с Луной. Зеленая и желтая точки обозначают начальную и конечную точки интегрирования соответственно. Черная точка обозначает Землю. Понятно, что траектория начинается на резонансной орбите 1: 2.После первого сближения с Луной траектория внезапно выбрасывается на резонансную орбиту 2: 1 с гораздо меньшей большой полуосью. Процесс показан на рисунках 12 (а) -12 (б). Мы продолжаем интегрирование и обнаруживаем, что траектория переходит на резонансную орбиту 1: 4 после второго сближения с Луной, как показано на рисунках 12 (c) -12 (d). На Фигуре 12 (e) показан частично увеличенный вид Фигуры 12 (d). Траектории в зеленых и черных кругах относятся к первому и второму подходам соответственно. Вариации орбитального периода во время двух подходов к Луне показаны на рисунке 12 (f).