Орби́та (от лат. «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) .

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 ) . 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 Марса , Кеплер отверг данное утверждение и, впоследствии, используя данные измерений, сделанных Тихо Браге , сформулировал три закона (см. Законы Кеплера ), описывающих орбитальное движение тел.

Кеплеровыми элементами орбиты являются:

• фокальный параметр ${\displaystyle p}$ , большая полуось ${\displaystyle a}$ , радиус перицентра , радиус апоцентра — определяют размер орбиты,
• эксцентриситет ( ${\displaystyle e}$ ) — определяет форму орбиты,
• наклонение орбиты ( ${\displaystyle i}$ ),
• долгота восходящего узла ( ${\displaystyle \Omega }$ ) — определяет положение плоскости орбиты небесного тела в пространстве,
• аргумент перицентра ( ${\displaystyle \omega }$ ) — задаёт ориентацию аппарата в плоскости орбиты (часто задают направление на перицентр),
• момент прохождения небесного тела через перицентр ( ${\displaystyle T_{0}}$ ) — 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

• галактоцентрическая — орбита вокруг центра галактики ( Солнце находится на орбите вокруг галактического центра 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
• — орбита вокруг Марса

По высоте геоцентрической орбиты

• низкая околоземная — геоцентрическая орбита с высотой до 2000 км
• — геоцентрическая орбита с высотой выше 2000 км, но ниже геосинхронной орбиты (35786 км) (на этой орбите находятся спутниковые системы навигации — GPS , ГЛОНАСС , « Бэйдоу », « Галилео »)
• геосинхронная — геоцентрическая орбита на высоте 35786 км, на которой орбитальный период равен звёздным суткам Земли ( периоду вращения Земли вокруг своей оси ); частным случаем является геостационарная орбита, имеющая нулевое наклонение относительно экватора Земли
• 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
• радиальная — орбита с эксцентриситетом e = 1 и нулевым 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
• — 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
• — 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

Литература

• Abell; Morrison; Wolff. Exploration of the Universe. — fifth. — (англ.) ( , 1987.
• Linton, Christopher (2004). . Cambridge: University Press. ISBN 0-521-82750-7
• Swetz, Frank; et al. (1997). 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

• от 31 января 2019 на Wayback Machine . Requires Java.
• . Requires JavaScript .
• (Rocket and Space Technology)
• F. Varadi; B. Runnegar; M. Ghil. Successive Refinements in Long-Term Integrations of Planetary Orbits (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing , 2003. — Vol. 592 . — P. 620—630 . — doi : . — Bibcode : .
• от 8 ноября 2017 на Wayback Machine . Requires JavaScript and Macromedia
• Merrifield, Michael (неопр.) . Sixty Symbols . for the University of Nottingham . Дата обращения: 20 февраля 2019. 30 августа 2018 года.