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行星轨道要素

/planetary orbital elements/
条目作者郑家庆胡寿村
条目作者郑家庆

郑家庆

胡寿村

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最后更新 2022-12-23
浏览 284
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为了决定行星在任何时刻的位置所需要的六个相互独立的量。又称行星轨道根数。

英文名称
planetary orbital elements
所属学科
天文学

行星运动的开普勒第一定律指出:行星在绕太阳的平面上作椭圆运动;太阳位于椭圆的一个焦点上。因此为了决定行星在任何时刻的位置就需要六个相互独立的参数,其中五个决定轨道椭圆的空间位置,一个决定行星在某一特定时刻在轨道上的位置(见图)。

行星轨道要素示意图行星轨道要素示意图

习惯上这六个量是按如下方法选取的:

①轨道倾角i。它是行星轨道平面与黄道平面的交角。i的变化范围为0°~180°,定义方式决定于行星运动的方向。如果行星是顺行的(它运动的方向和地球在轨道上运动的方向相同),i的范围为0°~90°;如果行星是逆行的,i的范围则为90°~180°。

②升交点黄经Ω。升交点是行星轨道与黄道的交点之一。在这一点上行星由南到北穿过黄道(经过这一点时行星的日心黄道纬度由负变正)。升交点黄经就是从太阳看来春分点Υ方向到升交点方向的角度。

以上两个量决定行星轨道平面法向在空间中的指向,它同行星绕日运行的角动量矢量的方向一致。

③近日点角距ω。轨道椭圆长轴靠近太阳的端点叫近日点(另一个端点叫远日点)。近日点角距是从升交点到近日点两个向径的夹角,它决定椭圆长轴的方向。有时它可由Π=ω+Ω来代替,Π不很确切地被称为近日点黄经。

④轨道的半长径a。有时也称为行星与太阳的平均距离。这个量决定行星轨道的大小。它常以地球轨道的半长径作为单位,称为天文单位。

⑤偏心率e。即焦点到椭圆中心的距离与椭圆半长径之比,它决定椭圆的形状。如果e=0,轨道就是圆。偏心率e还常常用偏心角φ代替,该角按sinφ=e的公式计算。

⑥行星经过近日点的时刻ττ可以取为行星任何一次经过近日点的时刻。它有时还以 任一 时刻t的平近点角M=n(t-τ)代替。n是行星的平均运动,n=2π/TT为行星运动的周期,它不是轨道根数,而根据开普勒第三定律可由半长径a唯一确定。当长度单位取为天文单位,时间单位取为年的时候,T≈a3/2

由于摄动(其他行星引力的影响),各行星的轨道根数在缓慢地发生变化(见摄动理论),因此是时间的函数。在某一时刻行星轨道根数称为吻切轨道根数,对应的轨道称为吻切轨道,它相当于行星在该时刻开始只在太阳引力的影响下运动(而不再受其他行星的摄动)所能具有的轨道。

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