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椭圆轨道天文学天体力学是轨道离心率小于1的开普勒轨道,包括特别的离心率为零的圆轨道。在严格的意义上,它是一个离心率大于0且小于1(因此不包括圆轨道)的开普勒轨道。在更广泛的意义上,它是一个包括负能量的开普勒轨道,这包括轨道离心率等于1的径向椭圆轨道(抛物线轨道)。

有着负能量的两个天体,在重力的二体问题遵循相似的椭圆轨道,有着相同的轨道周期,围绕着彼此的质心。同样的,一个天体的位置相对于另一个天体也遵循着椭圆轨道。

椭圆轨道的例子包括:赫曼转移轨道[1]莫尼亚轨道和腾卓轨道(tundra orbit)。

轨道参数

在给定的任何时间,天体在轨道上相对于中心天体的状态,包括位置速度,都可以由三维笛卡尔坐标[2]定义位置(天体位置由x、y、和z定义)和相似的笛卡尔分量来定义速度。这套由六个变数以及时间,被称为轨道状态向量。只要再给出两个天体的质量,轨道就可以完全确定。两种最普遍的状态是有六个自由度的椭圆和双曲线轨道;特殊的情况是有较少自由度的圆形抛物线的轨道。

因为六个变数都绝对需要使用上才能完整表示椭圆轨道,因此所有的轨道元素组合都明确的含有这六个元素。另一组常用的六个参数轨道根数

太阳系

太阳系行星小行星、多数的彗星、和一些太空垃圾的碎片都以接近椭圆的轨道环绕着太阳。严格的说,两个天体都以椭圆轨道绕着共同的焦点,其中一个焦点会接近质量较大的天体,而质量越大就会越接近。但当其中一个的规模比另一个大了许多,例如太阳相对于地球,焦点会进入大天体的内部,因而就会说小的天体绕着大天体运转。下面的图显示行星、矮行星哈雷彗星远日点和椭圆轨道离心率的变化。与太阳距离较近的天体,以较宽的棒显示较大的离心率。注意地球金星的离心率几乎为零,相较之下哈雷彗星和阋神星则有很大的离心率。

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参考文献

  1. 霍曼转移轨道,爱航天网,2015-7-21
  2. 笛卡尔坐标和极坐标系,搜狐视频