bugorwiki.info
на главную

Наклонение орбиты

«Наклон» перенаправляет сюда. Для других применений см. Наклон (устранение неоднозначности).
Рис. 1: Один вид наклона i (зеленый) и других параметров орбиты

Наклон орбиты измеряет наклон орбиты объекта вокруг небесного тела. Он выражается как угол между базовой плоскостью и плоскостью орбиты или осью направления орбитального объекта.

Для спутника, вращающегося вокруг Земли непосредственно над экватором, плоскость орбиты спутника совпадает с экваториальной плоскостью Земли, а наклон орбиты спутника равен 0 °. Общий случай круговой орбиты заключается в том, что она наклоняется, тратя половину орбиты над северным полушарием и половину над южным. Если бы орбита колебалась между 20 ° северной широты и 20 ° южной широты, то ее наклонение к орбите составило бы 20 °.

Орбиты

Наклон является одним из шести орбитальных элементов, описывающих форму и ориентацию небесной орбиты. Это угол между плоскостью орбиты и плоскостью отсчета, обычно указывается в градусах. Для спутника, вращающегося вокруг планеты, плоскостью отсчета обычно является плоскость, содержащая экватор планеты. Для планет в Солнечной системе плоскостью отсчета обычно является эклиптика, плоскость, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Эта базовая плоскость наиболее удобна для наблюдателей с Земли. Следовательно, наклон Земли по определению равен нулю.

Вместо этого можно измерить наклон относительно другой плоскости, такой как солнечный экватор или неизменная плоскость (плоскость, которая представляет угловой момент Солнечной системы, приблизительно плоскость орбиты Юпитера).

Естественные и искусственные спутники

Наклон орбит естественных или искусственных спутников измеряется относительно экваториальной плоскости тела, которое они вращают, если они вращаются достаточно близко. Экваториальная плоскость - это плоскость, перпендикулярная оси вращения центрального тела.

Наклон в 30 ° также может быть описан с использованием угла в 150 °. Соглашение состоит в том, что нормальная орбита является продвинутой, орбита в том же направлении, что и вращение планеты. Наклоны больше 90 ° описывают ретроградные орбиты. Таким образом:

  • Наклон 0 ° означает, что орбитальное тело имеет продвинутую орбиту в экваториальной плоскости планеты.
  • Наклон больше 0 ° и меньше 90 ° также описывает продольные орбиты.
  • Наклон 63,4 ° часто называют критическим наклоном при описании искусственных спутников, вращающихся вокруг Земли, потому что они имеют нулевой дрейф апогея.
  • Наклон ровно 90 ° - это полярная орбита, по которой космический аппарат проходит над северным и южным полюсами планеты.
  • Наклон больше 90 ° и меньше 180 ° является ретроградной орбитой.
  • Наклон ровно 180 ° является ретроградной экваториальной орбитой.

Для генерируемых ударом лун земных планет, расположенных не слишком далеко от их звезды, с большим расстоянием между планетой и луной, орбитальные плоскости лун имеют тенденцию быть выровненными относительно орбиты планеты вокруг звезды из-за приливов от звезды, но если планета –Лунное расстояние мало, оно может быть наклонным. Для газовых гигантов орбиты лун имеют тенденцию быть выровненными по экватору гигантской планеты, потому что они сформировались в околопланетных дисках.

Экзопланеты и множественные звездные системы

Наклон экзопланет или членов множества звезд представляет собой угол плоскости орбиты относительно плоскости, перпендикулярной линии визирования от Земли к объекту.

  • Наклон 0 ° является лицом на орбите, что означает, что плоскость его орбиты параллельна небу.
  • Наклон в 90 ° является ребром на орбите, что означает, что плоскость его орбиты перпендикулярна небу.

Так как слово «наклон» используется в исследованиях экзопланет для этого наклона линии прямой видимости, то угол между орбитой планеты и вращением звезды должен использовать другое слово и называется углом орбиты вращения или выравниванием орбиты вращения. В большинстве случаев ориентация оси вращения звезды неизвестна.

Поскольку метод лучевой скорости легче находит планеты с орбитами ближе к краю, большинство экзопланет, обнаруженных этим методом, имеют наклоны между 45 ° и 135 °, хотя в большинстве случаев наклон не известен. Следовательно, большинство экзопланет, обнаруженных по радиальной скорости, имеют истинные массы не более чем на 40% больше, чем их минимальные массы. Если орбита почти лицом к лицу, особенно для суперджовиан, обнаруженных по радиальной скорости, то эти объекты могут фактически быть коричневыми карликами или даже красными карликами. Одним конкретным примером является HD 33636 B, который имеет истинную массу 142 МДж, что соответствует звезде M6V, в то время как ее минимальная масса составляла 9,28 МДж.

Если орбита почти на грани, то можно увидеть, что планета проходит через свою звезду.

расчет

Компоненты расчета орбитального наклона от вектора импульса

В астродинамике наклон i может быть вычислен из вектора орбитального импульса h (или любого вектора, перпендикулярного плоскости орбиты) как

i = arccos⁡hz | h | {\ displaystyle i = \ arccos {h_ {z} \ over \ left | \ mathbf {h} \ right |}},

где hz z -компонент h .

Взаимный наклон двух орбит можно рассчитать по их наклонам к другой плоскости, используя правило косинуса для углов.

Наблюдения и теории

Большинство планетных орбит Солнечной системы имеют относительно небольшие наклоны, как по отношению друг к другу, так и к экватору Солнца:

наклонение
название наклонение
эклиптике
наклонение
к экватору Солнца
наклонение
в неизменную плоскость
Terrestrials Меркурий 7.01 ° 3.38 ° 6.34 °
Венера 3.39 ° 3.86 ° 2.19 °
земной шар 0 7.155 ° 1.57 °
Марс 1.85 ° 5.65 ° 1.67 °
Газовые гиганты Юпитер 1.31 ° 6.09 ° 0,32 °
Сатурн 2.49 ° 5.51 ° 0,93 °
Уран 0.77 ° 6.48 ° 1.02 °
Нептун 1.77 ° 6.43 ° 0.72 °
Малые планеты Плутон 17.14 ° 11.88 ° 15.55 °
Церера 10.62 ° - 9.20 °
Pallas 35.06 ° - 34,43 °
Веста 5.58 ° - 7.13 °

С другой стороны, карликовые планеты Плутон и Эрида имеют наклоны к эклиптике 17 ° и 44 ° соответственно, а большой астероид Паллада наклонен под углом 34 °.

В 1966 году Питер Гольдрайх опубликовал классическую статью об эволюции орбиты Луны и об орбитах других лун в Солнечной системе. Он показал, что для каждой планеты существует такое расстояние, что спутники, находящиеся ближе к планете, чем это расстояние, поддерживают почти постоянный наклон орбиты относительно экватора планеты (с прецессией орбиты, главным образом из-за приливного влияния планеты), в то время как спутники в отдалении поддерживают почти постоянный наклон орбиты по отношению к эклиптике (с прецессией, обусловленной главным образом приливным воздействием солнца). Лун в первой категории, за исключением спутника Нептуна Тритон, вращаются вокруг экваториальной плоскости. Он пришел к выводу, что эти луны образовались из экваториальных аккреционных дисков. Но он обнаружил, что наша Луна, хотя когда-то и находилась на критическом расстоянии от Земли, никогда не имела экваториальной орбиты, как можно было бы ожидать из различных сценариев ее происхождения. Это называется проблемой наклона Луны, для которой с тех пор были предложены различные решения.

Другое значение

Для планет и других вращающихся небесных тел угол экваториальной плоскости относительно плоскости орбиты, такой как наклон полюсов Земли к Солнцу или от него, иногда также называют наклоном, но менее двусмысленными терминами являются осевой наклон или наклон ,


просмотров: 93