Орбита
Орби́та (от лат. orbita «колея, дорога, путь») — траектория движения материальной точки в заданной системе пространственных координат для заданной конфигурации поля сил, которые на точку действуют. Термин был введён Иоганном Кеплером в книге «Новая астрономия» (1609)[1].
В небесной механике это траектория небесного тела в гравитационном поле другого тела, обладающего значительно большей массой (например, планеты, кометы и астероиды в поле звезды). В прямоугольной системе координат, начало которой совпадает с центром масс, траектория может иметь форму конического сечения (окружности, эллипса, параболы или гиперболы)[2]. При этом его фокус совпадает с центром масс системы.
Кеплеровы орбиты
Долгое время считалось, что планеты должны иметь круговую орбиту. После долгих и безуспешных попыток подобрать круговую орбиту для
Кеплеровыми элементами орбиты являются:
- фокальный параметр, большая полуось , радиус перицентра, радиус апоцентра — определяют размер орбиты,
- эксцентриситет () — определяет форму орбиты,
- наклонение орбиты(),
- долгота восходящего узла() — определяет положение плоскости орбиты небесного тела в пространстве,
- аргумент перицентра() — задаёт ориентацию аппарата в плоскости орбиты (часто задают направление на перицентр),
- момент прохождения небесного тела через перицентр () — задаёт привязку по времени.
Эти элементы однозначно определяют орбиту независимо от её формы (эллиптической, параболической или гиперболической). Основной координатной плоскостью может быть плоскость эклиптики, плоскость галактики, плоскость земного экватора и т. д. Тогда элементы орбиты задаются относительно выбранной плоскости.
Классификация
По центральному телу орбиты
- Млечного пути)
- гелиоцентрическая — орбита вокруг Солнца (в Солнечной системе все планеты, кометы, астероиды, а также некоторые космические аппараты находятся на такой орбите); частным случаем является подковообразная орбита
- геоцентрическая (также околоземная) — орбита вокруг Земли (на ней находятся Луна, искусственные спутники Земли и большая часть космического мусора)
- окололунная (также селеноцентрическая) — орбита вокруг Луны, естественного спутника Земли
- ареоцентрическая — орбита вокруг Марса
По высоте геоцентрической орбиты
- низкая околоземная — геоцентрическая орбита с высотой до 2000 км
- средневысокая — геоцентрическая орбита с высотой выше 2000 км, но ниже геосинхронной орбиты (35786 км) (на этой орбите находятся спутниковые системы навигации — GPS, ГЛОНАСС, «Бэйдоу», «Галилео»)
- наклонение относительно экватораЗемли
- высокая эллиптическая — геоцентрическая орбита с высотой апогея, значительно превышающей высоту перигея; частными случаями являются геопереходная орбита, гомановская орбита, биэллиптическая переходная орбита, орбита «Молния» и орбита «Тундра»
По эксцентриситету орбиты
- круговая — орбита с эксцентриситетом e = 0, имеющая форму окружности
- эллиптическая — орбита с эксцентриситетом 0 < e < 1, имеющая форму эллипса
- параболическая — орбита с эксцентриситетом e = 1, имеющая форму параболы
- гиперболическая — орбита с эксцентриситетом e > 1, имеющая форму гиперболы
- угловым моментом
По наклонению орбиты
- наклонная — орбита с наклонением i > 0° относительно плоскости отсчёта (например, относительно экватора Земли, эклиптики, галактической плоскости); частным случаем является полярная орбита с наклонением i=90° относительно экватора Земли
- экваториальная — орбита с наклонением i = 0° относительно экватора центрального тела орбиты; частными случаями являются геостационарная орбита и ареостационарная орбита
По синхронности орбиты с центральным телом орбиты
- синхронная — орбита, на которой орбитальный период равен звёздным суткам центрального тела; частными случаями являются геосинхронная орбита, солнечно-синхронная орбита, орбита «Тундра» и ареосинхронная орбита
- субсинхронная — орбита, на которой орбитальный период меньше звёздных суток центрального тела; частными случаями являются полусинхронная орбита и орбита «Молния»
По направлению орбитального движения
- прямая — орбита, на которой тело движется в направлении осевого вращения центрального тела
- ретроградная — орбита, на которой тело движется в направлении противоположном осевому вращению центрального тела
По функции орбиты
- Орбита захоронения — орбита искусственных спутников Земли, на которую осуществляется их увод после окончания срока их активной работы
- Низкозатратная переходная траектория — орбита космического аппарата для достижения назначенной цели с наименьшим расходом топлива
- Низкая опорная орбита — начальная низкая околоземная орбита, которую предусмотрено существенно преобразовать посредством увеличения высоты или изменения наклонения орбиты
Также существует разделение на замкнутые и незамкнутые орбиты, в особенности для космических аппаратов.
См. также
- Низкая опорная орбита
- Низкая околоземная орбита
- Синхронная орбита
- Геостационарная орбита
- Геопереходная орбита
- Солнечно-синхронная орбита
- Полярная орбита
- Орбита захоронения
Примечания
- ↑ Goldstein B. R., Hon G., Kepler’s Move from Orbs to Orbits: Documenting a Revolutionary Scientific Concept, Perspectives on Science, 2005, V. 13, No 1, pp. 74-111.
- ↑ Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике. — М.: «Наука», редакция справочной физико-математической литературы, 1964.
Литература
- Abell; Morrison; Wolff. Exploration of the Universe. — fifth. — Saunders College Publishing , 1987.
- Linton, Christopher (2004). From Eudoxus to Einstein. Cambridge: University Press. ISBN 0-521-82750-7
- Swetz, Frank; et al. (1997). Learn from the Masters! Архивная копия от 16 июля 2017 на Wayback Machine. Mathematical Association of America. ISBN 0-88385-703-0
- Andrea Milani and Giovanni F. Gronchi. Theory of Orbit Determination (Cambridge University Press; 378 pages; 2010). Discusses new algorithms for determining the orbits of both natural and artificial celestial bodies.
Ссылки
- Java simulation on orbital motion Архивная копия от 31 января 2019 на Wayback Machine. Requires Java.
- On-line orbit plotter. Requires JavaScript.
- Orbital Mechanics (Rocket and Space Technology)
- F. Varadi; B. Runnegar; M. Ghil. Successive Refinements in Long-Term Integrations of Planetary Orbits (англ.) // doi:10.1086/375560. —.
- Understand orbits using direct manipulation Архивная копия от 8 ноября 2017 на Wayback Machine. Requires JavaScript and Macromedia
- Merrifield, Michael Orbits (including the first manned orbit) . Sixty Symbols. University of Nottingham. Дата обращения: 20 февраля 2019. Архивировано30 августа 2018 года.
В другом языковом разделе есть более полная статья Orbit (англ.). |