Наклонение орбиты

редактировать

Угол между базовой плоскостью и плоскостью орбиты

Рис. 1: Один вид наклона i (зеленый) и других параметров орбиты

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

Для спутника, вращающегося вокруг Земли непосредственно над экватором, плоскость орбиты спутника совпадает с плоскостью экватора Земли, а наклон орбиты спутника равен 0 °. Общий случай круговой орбиты состоит в том, что она наклонена, проводя половину орбиты над северным полушарием и половину над южным. Если бы орбита колебалась между 20 ° северной широты и 20 ° южной широты, то ее наклонение орбиты было бы 20 °.

Содержание

1 Орбиты
- 1.1 Естественные и искусственные спутники
- 1.2 Экзопланеты и кратные звездные системы
2 Расчет
3 Наблюдения и теории
4 Другое значение
5 См. Также
6 Ссылки

Орбиты

Наклонение - это один из шести элементов орбиты, описывающих форму и ориентацию небесной орбиты. Это угол между плоскостью орбиты и плоскости отсчета, как правило, указывается в градусов. Для спутника, вращающегося вокруг планеты, отсчетной плоскостью обычно является плоскость, содержащая экватор планеты. Для планет Солнечной системы отсчетной плоскостью обычно является эклиптика, плоскость, в которой Земля вращается вокруг Солнца. Эта плоскость отсчета наиболее удобна для наблюдателей с Земли. Следовательно, наклон Земли по определению равен нулю.

Наклонение вместо этого может быть измерено относительно другой плоскости, такой как экватор Солнца или неизменная плоскость (плоскость, представляющая угловой момент Солнечная система, примерно в плоскости орбиты Юпитера ).

Естественные и искусственные спутники

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

Наклон 30 ° можно также описать с помощью угла 150 °. Принято считать, что нормальная орбита прямая, это орбита в том же направлении, в котором вращается планета. Наклоны более 90 ° описывают ретроградные орбиты. Таким образом:

Наклон 0 ° означает, что вращающееся тело имеет прямую орбиту в экваториальной плоскости планеты.
Наклон более 0 ° и менее 90 ° также описывает прямую орбиту.
Наклонение 63,4 ° часто называют критическим наклонением при описании искусственных спутников, вращающихся вокруг Земли, потому что у них дрейф апогея с нулевым апогеем.
Наклон точно 90 ° - это полярная орбита, на которой космический корабль проходит над полюсами планеты.
Наклонение более 90 ° и менее 180 ° является ретроградной орбитой.
Наклонение ровно на 180 ° - это ретроградная экваториальная орбита.

Для образованных ударами спутников планет земной группы не слишком далеко от своей звезды, с большим расстоянием между планетой и луной, орбитальные плоскости лун имеют тенденцию быть выровнен с орбитой планеты вокруг звезды из-за приливов от звезды, но если расстояние между планетой и луной невелико, оно может быть наклонным. Для газовых гигантов орбиты лун имеют тенденцию быть выровненными с экватором планеты-гиганта, потому что они образовались в околопланетных дисках. Собственно говоря, это касается только штатных спутников. Захваченные тела на далеких орбитах сильно различаются по своему наклону, в то время как захваченные тела на относительно близких орбитах имеют тенденцию иметь небольшой наклон из-за приливных эффектов и возмущений, создаваемых большими обычными спутниками.

Экзопланеты и кратные звездные системы

Наклон экзопланет или членов кратных звезд - это угол плоскости орбиты относительно плоскость, перпендикулярная лучу обзора от Земли к объекту.

Наклон 0 ° - это орбита, обращенная лицом, то есть плоскость орбиты экзопланеты перпендикулярна линии обзора с Землей.
Наклон 90 ° - орбита с ребра, это означает, что плоскость орбиты экзопланеты параллельна лучу зрения с Землей.

Поскольку слово «наклон» используется в исследованиях экзопланет для обозначения этого наклона прямой видимости, угол между орбитой планеты и вращением звезды должен использовать другое слово и называется «угол орбиты вращения» или «выравнивание орбиты вращения». В большинстве случаев ориентация оси вращения звезды неизвестна.

Поскольку метод лучевых скоростей легче находит планеты с орбитами, близкими к краю, большинство экзопланет, обнаруженных этим методом, имеют наклон от 45 ° до 135 °, хотя в большинстве случаев наклон не известен. Следовательно, большинство экзопланет, обнаруженных по лучевой скорости, имеют истинные массы, не более чем на 40% превышающие их минимальные массы. Если орбита почти прямая, особенно для суперджовианцев, обнаруженных по лучевой скорости, то эти объекты могут быть на самом деле коричневыми карликами или даже красными карликами. Одним из конкретных примеров является HD 33636 B, имеющая истинную массу 142 M J, соответствующую звезде M6V, в то время как ее минимальная масса составляла 9,28 M J.

Если орбита почти крайняя -на, тогда можно увидеть планету переходящей свою звезду.

Расчет

Компоненты расчета наклонения орбиты на основе вектора импульса

В астродинамике наклон $i {\ displaystyle i}$ $i$ может быть вычислен из вектора орбитального момента $h {\ displaystyle h}$ $h$ (или любого вектора, перпендикулярного плоскости орбиты ) как

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

{\ displaystyle i = \ arccos {h_ {z} \ over \ left | h \ right |}}

где $hz {\ displaystyle h_ {z}}$ ${\ displaystyle h_ {z}}$ - z-компонент of $h {\ displaystyle h}$ $h$ .

Взаимное наклонение двух орбит может быть вычислено по их наклонам к другой плоскости с использованием правила косинуса для углов.

Наблюдения и теории

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

Наклонение
Тело		Эклиптика	Экватор Солнца	Неизменяемая плоскость
Земля-. полос	Меркурий	7,01 °	3,38 °	6,34 °
	Венера	3,39 °	3,86 °	2,19 °
	Земля	0	7,155 °	1,57 °
	Марс	1,85 °	5,65 °	1,67 °
Газ. 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	10,59 °	—	9,20 °
	Паллада	34,83 °	—	34,21 °
	Веста	5,58 °	—	7,13 °

С другой стороны, карликовые планеты Плутон и Эрида имеют склонность к эклиптике 17 ° и 44 ° соответственно, а большой астероид Паллада наклонен на 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, на котором луны, расположенные ближе к планете, чем это расстояние, поддерживают почти постоянное наклонение орбиты по отношению к экватору планеты (с прецессией в основном из-за приливных и отливных волн). влияние планеты), тогда как более далекие спутники поддерживают почти постоянное наклонение орбиты по отношению к эклиптике (с прецессией в основном из-за приливного влияния Солнца). Спутники первой категории, за исключением спутника Нептуна Тритона, вращаются около экваториальной плоскости. Он пришел к выводу, что эти спутники образовались из экваториальных аккреционных дисков. Но он обнаружил, что наша Луна, хотя когда-то 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, и с тех пор были предложены различные решения.

Другое значение

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

См. Также

Найдите наклон в Викисловаре, бесплатном словаре.