什麼是太陽系軌道？歷史、類型等等 ▷➡️ Postposmo

軌道由太陽系中一個物體圍繞另一個物體的軌跡組成，例如圍繞太陽的所有行星。在下面的文章中，我們將詳細了解軌道的組成。 太陽系軌道 等等。

在物理學領域，軌道的定義包括一個物理對像在一個強大的中心力（例如重力）的影響下圍繞另一個對象所指的軌跡。

歷史

它始於約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler）在數學上的巨大貢獻，他將提出自己提出的行星運動三大定律的偉大成果，即：

克萊珀行星運動第一定律： 在這裡他指出太陽系內所有行星的軌道都變成橢圓形，它們不是圓形的，或者，如果做不到這一點，則不是本輪，就像以前認為的那樣，太陽處於其焦點之一，而不是像所有人一樣認為它位於行星軌道的中心。

克萊珀行星運動第二定律： 在這裡他描述了每顆行星的軌道速度並不像人們認為的那樣頻繁，但行星的速度將取決於行星和太陽之間的路徑類型。

克萊珀行星運動第一定律： 開普勒正是在這裡找到了一種普遍的相關性，即圍繞太陽運行的每顆行星的軌道特性是什麼。對於每顆行星，它與太陽之間的路徑是立方的（距離 ³)，通常以天文單位測量，這與行星周期平方的情況相同（行星周期 ²)，以地球年為單位。

著名的艾薩克·牛頓（Isaac Newton）證明了偉大的約翰內斯·開普勒（Johannes Kepler）的定律來自牛頓的萬有引力理論，並且一般來說，每個對重力作出反應的物體的軌道都是圓錐截面的。

因此，艾薩克·牛頓本人也指出，兩個物體在它們的軌道上繼續運行，它們的尺寸通常與它們各自的質量成反比，關於它們通常的質心是多少。當一個物體變得比另一個物體大得多且質量大得多時，會制定一種慣例，即每個質量的中心被認為是質量大得多的物體的中心點。更大或更大。

通過軌道的知識，我們可以學習，例如，關於 地球運動, 這就是為什麼重要的是要知道 什麼是軌道？ 以及與之相關的一切。

行星軌道

在一個由以下組成的行星系統內：

行星
矮行星
小行星
彗星
宇宙垃圾

它們都圍繞著我們太陽系中最大的主星，即太陽。例如，彗星在稱為拋物線或雙曲線的軌道上圍繞主星或中心星運行，這將是太陽與該恆星沒有引力聯繫，因此它不會被視為主恆星的行星系統的一部分。

具有明顯雙曲線軌道的彗星尚未在太陽系中可視化。在引力上與行星系統的每個行星都有聯繫的天體，無論它們是人造的還是自然的，都是圍繞行星執行所謂的橢圓軌道的天體。

由於雙邊引力擾動，每個行星軌道的偏心率往往會隨著時間的推移而不同。水星行星是整個太陽系中最小的行星，與其他行星相比，它的軌道偏心得多。接下來是火星紅色行星，而其他離心率較小的行星則變為：

金星
海王星

當 2 個物體進入它們之間的軌道時，所謂的 Periastron 包括兩個物體將彼此靠近的初始極端，在所謂的 apoastron 的情況下，當兩個物體都在盡可能遠離彼此。

在橢圓軌道的情況下，系統質量的中心點位於被軌道物體和軌道器物體之間，位於任一軌道焦點的 1 處，中間沒有其他焦點。

當其中一顆行星接近所謂的近星點時，行星會增加其速度。相反，當行星接近它的 apoastro 時，它會降低它的速度強度。

直觀的解釋

有幾種方法可以解釋軌道的功能，其中一些方法如下：

當一個物體（行星、小行星、彗星、衛星等）傾斜移動時，它會落向另一個軌道物體。然而，它移動得如此之快，以至於所述軌道物體的曲率將始終低於它。

強大的力量，如重力，負責將物體拉出一段彎曲的距離，同時試圖使其保持直線運動。

當一個物體墜落時，它從一側移動得如此之快，因為它具有能夠避開軌道物體的必要切向速度。

說明圍繞行星運行的最常用示例之一是牛頓峽谷。對於這個例子，我們將想像一門位於山頂的大砲，它將發射具有水平形狀的砲彈。

將要求山沒有非常高的海拔，以避免什麼是陸地大氣，並且同樣能夠忽略砲彈摩擦造成的影響。

如果這門大砲以低初始速度等級發射球，球的路徑將彎曲並與地球表面（A）相撞。增加初始速度，砲彈將與地球表面相撞，但這次距離大砲（B）更遠，因為尾巴同時下降，地球表面也會彎曲。

這些運動在技術上被定義為軌道，因為它們描述了一種圍繞重心的橢圓方向，然而，它在與地球碰撞的那一刻被打斷。如果砲彈以高速發射，當砲彈落下時，地面會彎曲到足以使砲彈永遠不會與地球表面相撞。

必須說它正在執行一個沒有任何中斷或沒有任何交叉的軌道。所以我們可以強調，對於重心以上的每個高度，都有一定的速度會產生一個圓形軌道（C）。

如果爆炸速度的增加遠遠超過該速度，則將產生橢圓軌道（D）。在更高的速度下，它被稱為逃逸速度，它再次取決於球被引爆的高度等級，首先導致拋物線類的無限軌道（E）並且比雙曲線快得多班級。

結果，在 2 類無限軌道的情況下，物體設法擺脫了行星的引力，並沒有任何方向地向外太空前進。

軌道運動分析

我們要分析一下太陽系的軌道運動是什麼，先從著名的牛頓經典理論開始，再到愛因斯坦的相對論，再到對太陽系軌道的分析。牛頓情況和相對論情況下的軌道。

艾薩克牛頓的經典軌道理論

對於僅受重力影響的只有大約 2 個物體的系統，可以通過牛頓著名的定律和愛因斯坦的萬有引力定律以同樣的方式計算軌道，即：所有力的總和將等於質量乘以速度。

重力往往與每個質量的乘積成正比，而與路徑的平方成反比（這種類型的計算忽略了所有最小影響，例如形狀和每個質量的尺寸）通常不相關的天體，如果這些天體的軌道距離比它們自身的尺寸大得多，這樣就可以忽略在太陽系的一般情況下也非常小的相對論效應） .

為了執行每個計算，能夠方便地描述一種坐標系中的運動是什麼，該坐標系專注於系統的重心是什麼。如果其中一個天體變得比另一個大得多，重心通常會與重得多的天體中心類型重合，因此可以推斷出較輕的天體是圍繞最重的軌道運行的天體。

艾薩克牛頓的理論包括宣佈在二體問題中，一體軌道變成某種圓錐截面的理論。軌道甚至可以打開，如果所述物體永遠不會返回，或者如果它變得關閉，如果該物體返回，一切都將取決於動能的總和以及它施加在系統上的勢能行星物體。

愛因斯坦的相對論

眾所周知，相對論與牛頓的萬有引力理論有很大的矛盾，因為瞬時路徑的作用首先發生。這個以及更多的原因促使愛因斯坦自己尋找一種更普遍的理論，這種理論後來被稱為廣義相對論，它通常包含一種正確的相對論表示引力場是什麼。

在這個理論中，在外層空間中發現的質量的狀態將以這樣的方式彎曲時空，即使如果每個物體的質量和速度仍然或多或少地是歐幾里得，它的幾何形狀也不再是歐幾里得來取一些值，比如在我們的太陽系中可視化的值。

所謂的行星軌道通常不是嚴格的圓錐截面，而是測地曲線，即在什麼是彎曲的空間和時間幾何上的一種小曲率線。這個理論不會變成線性的，通常是用它進行計算，例如，能夠得到兩個具有相同質量的物體的問題的結果。

我們可以學到的另一件事是關於 木星衛星, 它們被稱為什麼，它們的軌道是什麼，以及更多關於它們的信息。

然而，對於像我們的太陽系這樣的行星系統，中心恆星，也就是太陽，通常比其餘行星的質量大得多，所以空間/時間的曲率是朝著太陽系方向發展的。太陽，這與其他行星相比，因此我們可以假設所有其他物體因此質量較小，並且它們根據太陽本身彎曲的測地線幾何形狀移動。

對於我們太陽系中存在的值的情況，愛因斯坦理論的定量結果，在數值上與牛頓理論即牛頓理論近似非常接近，因此這使得它是有道理的使用牛頓理論的最實際目的通常在計算上要簡單得多。

但是，牛頓理論還不能解釋通過愛因斯坦自己的相對論理論已經解決的某些類型的事實，其中包括近日點，尤其是水星的推進所產生的影響。可以用愛因斯坦的相對論很好的近似來解釋，但是，用牛頓的理論是不可能的。

牛頓情況下的軌道

為了分析什麼是質量在一個巨大的力的影響下的運動，這個力總是從一個固定的起點運動，最有用的東西是它的原點與極點的坐標相一致。自身的力量中心。在這個坐標系中，徑向和橫向分量如下：

由於這個力完全是徑向的，並且加速度又與這個力成比例，這意味著橫向速度等於 (0) 零。

結果是：

整合後，將得到以下內容：

這是開普勒第二定律的一種理論證明。積分常數 I 成為每單位質量的角機會。由此，

其中添加的變量為：

徑向力變為 f(r) 乘以單位，即_r，在從所述方程的徑向分量中消除時間變量後，得到，

在萬有引力的情況下，艾薩克·牛頓執行的萬有引力定律指出，力與軌蹟的平方成反比，

其中（G）成為萬有引力常數，（m）是軌道物體的質量，（M）由中心物體的質量組成。代入上式，我們得到，

對於萬有引力的情況，該方程右邊的概念將成為一種常數，進而該方程將類似於調和方程。由粒子描述的軌道的方程包括以下內容：

其中 p、e 和 θ₀成為積分的常數，

如果參數 (e) 小於 1，則 (e) 變為偏心率， (a) 變為一種橢圓的半長軸。一般來說，它可以被認為是極點坐標（r，θ）中的圓錐曲線方程。

相對論案例中的軌道

現在，在相對論的情況下，二體問題甚至可以用史瓦西解來解決，它是由一類球對稱的一體建立的引力場。時空中的行星軌道成為史瓦西自己度量的測地線。

所獲得的軌道，從一種施瓦西度量的測地線，將有一個等效的粒子將注意到一個非常有效的徑向速度，由以下給出：

在哪里分解如下：

GC 它是萬有引力的常數，也是光速的常數。

r, 成為 Schwarzschild 徑向坐標。

l, 是行星每單位質量的軌道角動量。

運動常數與能量和角動量有關，它們是：

運動方程使 u = 1/r 的變化，與經典情況一樣，如下所示：

對於屬於太陽系的每個行星，與其他項相比，由第 3 項的第 2 項給出的相對論修正通常是最小的。為了證明這一切，放置一種無量綱參數是很方便的： ∈ = 2 (GM/cl)²並為變量 ū = ul 創建一個新的匯率² / GM 的運動方程是什麼，然後可以改寫如下：

在哪裡：

對於行星水星，參數 _∈ 由最大值和達到的值組成 ε = 5,09。 10 ^-8.

然而，該術語的最小值意味著相對論修正是僅產生較小修正的修正，出於同樣的原因，牛頓理論（稱為牛頓理論）對太陽系的情況給出瞭如此好的近似值。尋找函數 ƒ (ū) 的每個根，其中考慮了所述參數的最小值，如下所示：

在行星軌道的情況下，它們可以建立在ū₁ < ū < ū₂ 案例 u > ū₃ 這被排除在外，因為這意味著粒子將落在太陽 ū → ∞ 上。方程的解由下式給出：

這種積分可以通過改變變量 v = ū 簡化為橢圓積分₁ + 1/噸²，變成：

去哪兒² = 1/ (ū₂ - 要么₁), b² = 1/ (ū₃ - 要么₁）。使用所謂的橢圓雅可比函數之一，積分可以完成為： ∈ ^1/2 θ = BN ^-1 (t/a)，模數由 k = √ b/a 給出，使用這種類型的結果可得到軌道方程：

在哪裡：

K²= 2 e∈ + XNUMX (e²)，成為軌道的所有 Jacobi 橢圓函數的模。如果 ∈ = 0，這意味著 A = 1 – e，B = 2e，n = ½，k = 0，在這種情況下，行星的軌道完全簡化為經典牛頓理論的情況：

它是一種偏心率的橢圓 e。然而，相對論軌道通常不是周期性的，但它是一個圍繞太陽平穩旋轉的準橢圓。這被稱為近日點推進，通常更為明顯，尤其是水星行星。

根據前面方程的解，近日點發生在 θ = K/n 並且給定的下一個值變為 θ = 3 K/n 其中 k 是周期的 1/2，因此它是橢圓的第 2 個總物種的積分，其中 XNUMX 個近日點之間的旋轉角不是 XNUMX π，而是一類量，略大於：

對於 ∈ = 5, 09. 10 的行星水星來說^-8 指示近日點的進展大約是每世紀41.07英寸，一般它的周期約為88天，這通常是每世紀42.98英寸的實驗值。正是這種協議確立了該理論最初的巨大成功，並獲得了廣泛的普遍認可。

該領域有許多專家繼續爭論什麼是 太陽系科學披露文章, 太陽系的軌道和組成它的每一個物體主要是在哪裡建立的。

軌道周期

所謂的軌道周期包括空間物體或行星能夠完全執行其軌道所需的持續時間（當我們談到物體時，我們指的是行星、衛星、衛星等）。這些圍繞太陽的行星或物體有不同類別的軌道周期：

第一：恆星期

第一個是恆星周期，它包括一個物體相對於衛星或恆星完成其圍繞太陽的軌道所花費的時間。這種類型的周期被認為是一個真正的對象。

第二：會合期

第二個包括會合週期，這是一個物體從地球上觀察時，相對於太陽的主恆星，它再次出現在空間初始點所需的時間。這種類型的周期是直觀的兩次連續接近之間的時間，我們也可以說它是所述物體的虛擬軌道周期。這個時期與第一個時期不同，因為地球也圍繞太陽旋轉。

第三個：天龍人時期

天龍星周期包括同一物體兩次通過其升交點所需的時間，升交點是其軌道從南半球部分向北穿過黃道軌道的點。這種類型的周期與第一恆星周期不同，因為結核線通常變化緩慢。

第四：異常時期

第四個是異常週期，它包括同一物體兩次通過其近日點區域的時間，這是離太陽最近的點。這第四個週期與第一個週期不同，原因是事實上，較大的結節也會慢慢變化。

第五：熱帶時期

第5個是熱帶時期，它包括同一物體兩次通過零（2）的剛剛昇華區域所需的時間。由於所謂的分點進動，這通常比第一個恆星周期的情況略短。

軌道幾何參數

確定軌道所需的參數是所謂的軌道元素，使用一種符合艾薩克牛頓運動定律的 2 質量模型。因此，基本的基本參數大約有 6 種類型，它們也被稱為開普勒元素，它向著名物理學家開普勒致敬，包括以下內容：

第一個參數： 升序節點長度 = ( Ω )

埃爾塞貢多 範圍： 間距 = ( i )

第三 範圍： 來自近日點的論證 = ( ω )

第四個參數： 半長軸 = ( a )

第五個參數： 偏心率 = ( e )

第六個參數： 曆元平均異常 = ( M_o)

另一方面，除了上述之外，使用的其他軌道元素是：

真實異常 = (v)

半短軸 = (b)

線性偏心率 = (∈)

偏心異常 = (E)

真實長度 = (l)

軌道周期 = (T)

軌道類型

我們將觀察太陽系中存在的軌道類型，主要分為兩種：

因為它的特點。

因為它的中心體。

按特徵

在按其特徵分類的情況下，大約有 14 種類型：

圓形軌道

黃道軌道

橢圓軌道

非常橢圓軌道或非常偏心軌道

墓地軌道

霍曼轉移軌道

雙曲線軌跡

傾斜軌道

拋物線軌跡

捕獲軌道

逃離軌道

半同步軌道

次同步軌道

同步軌道

由中央機構

在 2nd 分類的情況下，這分佈在 3 類軌道中，它們是：

地球軌道

火星軌道

月球軌道

太陽軌道

地球軌道

在地球軌道的情況下，大約有 12 類軌道，它們是：

地心軌道

地球同步軌道

地球靜止軌道

地球靜止轉移軌道

近地軌道

中地球軌道

莫尼亞軌道

近赤道軌道

月球軌道

極地軌道

日光同步軌道

苔原軌道

火星軌道

在火星軌道的情況下，只有 2 類軌道是：

異同步軌道

靜止軌道

月球軌道

在月球軌道的情況下，只有 1 個，如下所示：

月球軌道

如果你不知道是什麼 月亮運動, 你可以發現它，這樣你就可以了解月球軌道是什麼樣的以及它是如何建立的。

太陽軌道

在太陽軌道的情況下，和月球軌道一樣，只有1個，即：

日心軌道

歷史