Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Орбіти небесних тіл

   
 

Орбіти небесних тіл , траєкторії, по яких рухаються небесні тіла в космічному просторі. Форми О. н. т. і швидкості, з якими по них рухаються небесні тіла, визначаються силою тяжіння, а також силою світлового тиску, електромагнітними силами, опором середовища, в якій відбувається рух, приливними силами, реактивними силами (у разі руху ядра комети ) і багато ін У русі планет, комет і супутників планет, а також у русі Сонця і зірок в Галактиці вирішальне значення має сила всесвітнього тяжіння. На активних ділянках орбіт штучних космічних об'єктів поряд з силами тяжіння визначальне значення має реактивна сила рухової установки. Орієнтація орбіти в просторі, її розміри і форма, а також положення небесного тіла на орбіті визначаються величинами (параметрами), званими елементами орбіти . Елементи орбіт планет, комет і супутників визначаються за результатами астрономічних спостережень в три етапи: 1) обчислюються елементи т. н. попередньої орбіти без урахування збурень (див. Обурення небесних тіл ), тобто вирішується двох тіл завдання . Для цієї мети в більшості випадків достатньо мати три спостереження (тобто координати трьох точок на небесній сфері) небесного тіла (наприклад, малої планети), що охоплюють проміжок часу в кілька днів або тижнів. 2) Здійснюється поліпшення попередньої орбіти (тобто обчислюються точніші значення елементів орбіти) за результатами тривалішого ряду спостережень. 3) Обчислюється остаточна орбіта, яка найкращим чином узгоджується з усіма наявними спостереженнями.

Для багатьох тіл Сонячної системи, у тому числі для великих планет, Місяця і деяких супутників планет, є вже тривалі ряди спостережень. Для обчислення за цими спостереженнями остаточної орбіти (або, як кажуть, для розробки теорії руху небесного тіла) застосовуються аналітичні та чисельні методи небесної механіки .

В результаті першого етапу орбіта визначається у вигляді конічного перетину (еліпса, іноді також параболи або гіперболи), у фокусі якого знаходиться інше (центральне) тіло. Такі орбіти називаються незбурених або Кеплерови, т.к. рух небесного тіла по ним відбувається по Кеплера законам . Шістьма елементами, що визначають геліоцентричну незбурених О. н. т. Р ( рис. ), є: 1) нахил орбіти до площини екліптики i. Може мати будь-яке значення від 0 до 180?; Нахил вважається меншим 90?, Якщо для спостерігача, що знаходиться в північному полюсі екліптики, рух планети має пряме напрям (проти годинникової стрілки), і великим 90? при зворотному русі. 2) Довгота вузла W. Це - геліоцентрична довгота точки, в якій планета перетинає екліптику, переходячи з Південної півкулі в Північну (висхідний вузол орбіти). Довгота вузла може приймати значення від 0 до 360?. 3) Велика піввісь орбіти а. Іноді замість а як елемент орбіти приймається середнє добове рух n (дуга орбіти, прохідна тілом за добу). 4) Ексцентриситет орбіти е. Якщо b = мала піввісь орбіти, то е = /a. Замість ексцентриситету інколи приймають кут ексцентриситету j, який визначається співвідношенням sin j = е. 5) Відстань перигелію від вузла (або аргументу перигелію) w. Це геліоцентричний кут між висхідним вузлом орбіти і напрямом на перигелій орбіти, вимірюваний в площині орбіти в напрямку руху планети; може мати будь-які значення від 0 до 360?. Замість елемента w застосовується також довгота перигелію p = W + w. 6) Елемент часу, тобто епоха (дата), в яку планета знаходиться в певній точці орбіти. Як такий елемент може служити, наприклад, момент t, в який планета проходить перигелій. Положення планети на орбіті визначається аргументом широти и, який являє собою кутова відстань планети уздовж орбіти від висхідного вузла, або істинної аномалією v -кутовим відстанню планети від перигелію. Аргумент широти міняється від 0 до 360? в напрямку руху планети. Аналогічними елементами визначаються орбіти комет, Місяця, супутників планет, компонентів подвійних зірок, Сонця в Галактиці та ін небесних тіл. Однак замість терміну "перигелій" у цих випадках вживається або більш загальний термін - "перицентр", або спеціалізовані назву "перигей" (для Місяця, що рухається по геоцентричної орбіті), "періастр" (для компонентів подвійної зірки) і т.п.

Завдання поліпшення (уточнення) попередньої орбіти за допомогою додаткових спостережень вирішується шляхом послідовних наближень. Чим більше інтервал часу, що охоплюється спостереженнями, тим надійніше визначаються елементи поліпшеною орбіти. У реальному випадку, коли діють не тільки сили тяжіння, а й ін (возмущающие) сили, рух небесного тіла не відповідає законам Кеплера. Однак відхилення руху від невозмущенного невелике і тому його описують формулами невозмущенного руху, але при цьому припускають, що елементи орбіти незберігають постійні значення, а змінюються з часом. Т. о. реальна орбіта розглядається як обвідна сімейства безперервно змінюються кеплерових орбіт; при цьому в кожний момент часу положення і швидкість небесного тіла на реальній орбіті збігаються зі значеннями положення і швидкості, які небесне тіло мало б, рухаючись по Кеплерови орбіті з елементами, обчисленими саме для цього моменту. Орбіта, визначена таким методом для заданого моменту часу t, називається оскулюючих орбітою , а момент t -епохою оськуляциі. Оскулююча орбіта безперервно змінює своє положення в просторі і форму.

Метод визначення первісної параболічної орбіти був розроблений Г. Ольберсом (1797), а еліптичної - К. Гауссом (1809). Методів поліпшення орбіт і визначення остаточних орбіт були присвячені численні роботи в 19-20 ст. Елементи орбіт планет, малих планет, комет регулярно публікуються в астрономічних щорічниках і ін виданнях.

Класичні методи небесної механіки з успіхом застосовуються також і для обчислення орбіт штучних супутників Землі (ШСЗ). У цьому випадку враховуються вікові зміни велика піввісь орбіти, довготи вузла і аргументу широти, що викликаються гальмівною дією атмосфери, несферичністю Землі, а в деяких випадках і світловим тиском Сонця. Радіотехнічні, радіолокаційні і лазерні далекомірні методи спостережень ШСЗ дозволяють безпосередньо визначати відстані до супутника і його радіальну швидкість. Аналогічні методи спостережень застосовуються і до природних небесних тіл (наприклад, радіолокація Венери і Марса, лазерна локація Місяця). Тому в середині 20 в. розроблені нові способи визначення орбіт, спеціально пристосовані для спостережень, виконаних сучасними технічними засобами.

Літ.: Еськобал П. Р., Методи визначення орбіт, пер. з англ., М., 1970. Також літ. при ст. Небесна механіка .

© Г. А. Чеботарьов.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua