吻切軌道

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吻切軌道(osculating orbit)是太空中的天體在給定時間瞬間的克卜勒軌道 (即橢圓或其他二次曲線)。這是在天文學,特別是天文動力學,當中心的天體不受到攝動時[1],這就是當前的軌道向量狀態(位置和速度)的軌道。

一個吻切軌道和該天體的位置能以六個標準的克卜勒軌道要素(吻切要素)充分的描述,只要知道相對於中心天體的位置和速度,就很容易計算。在沒有攝動的情形下,吻切要素將保持不變。然而,真正的天體軌道都會經歷攝動,這會導致吻切要素的改變,而且有時會非常的快速。在一般性運動(因為它們主要是行星、月球和其他行星的衛星)的天體力學分析中通常會排除,可以由一組平均要素與長期和週期性的項目描述。在小行星的情況,已經展出一套新的自身軌道要素系統,使它們軌道最重要的形式能夠呈現。

"吻切"這個字源自拉丁文,意思就是吻,它是用於文章前後實質的關聯上。在時間上的任何一點,一個天體的吻切軌道是與它真實軌道相切的,天體就位於這個切點上 --並且如果將攝動移除掉,會有著相同的曲率。

攝動導致吻切軌道的改變可以肇因於:

  • 中心的天體不是球體(當中心的天體不能當成質點,或是質量分布不是球對稱,例如當它是扁橢球體)。
  • 第三個天體或多個其他的天體,它的引力影響了軌道上的天體,例如月球的引力對環繞地球天體的影響。
  • 對天體非引力的作用,例如力量的上升,來自:
    • 火箭引擎的推力
    • 釋放、滲漏、排氣或物質的燒蝕
    • 其他物體的碰撞
    • 大氣阻尼
    • 輻射壓
    • 太陽風
    • 切換到非慣性參考系統(例如,當在有著進動關聯性的行星赤道參考系統描述衛星軌道)。

在不同的非慣性座標系統(例如,在與主要的赤道有共同歷程的參考系統),以及(非旋轉)慣性參考系,天體的軌道參數會有所不同。

以更為通用的術語表示,如果集合這些點,就可以分析受到攝動的軌跡,其中每個切出的點都是一系列的曲線所貢獻的,在這個家族中可以改變曲線的參數叫做軌道要素。通常(但不一定),這些被選擇的曲線是克卜勒的二次圓錐曲線,並且所有的都共用相同的焦點。在大多數情況下,這可以很方便地設置這些曲線切線相交的軌跡。遵循此一條件(以及在沒有攝動力下,中心天體的重力將產生進一步的條件:在所有相同的切點有相同的曲率)的曲線被稱為吻切,而改變這些曲線的參數被稱為吻切要素。在某些情況下,軌道運動的描述可以選擇簡化和近似的非吻切的軌道要素。同樣的,在某些情況下,標準(拉格朗日型或德洛奈型)方程式提供非吻切的軌道要素[2]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ F R Moulton, 'Introduction to Celestial Mechanics', (1902, Dover reprint 1970), at pp.322-3.
  2. ^ For details see: Efroimsky, M. 2006. ``Gauge Freedom in Orbital Mechanics." Annals of the New York Academy of Sciences, Vol. 1065, pp. 346 - 374 (astro-ph/0603092); Efroimsky, M., and Goldreich, P. 2003. ``Gauge Symmetry of the N-body Problem in the Hamilton-Jacobi Approach." Journal of Mathematical Physics, Vol. 44, pp. 5958 - 5977 (astro-ph/0305344).

外部鏈結[编辑]