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行星空间运动

/space motion of planet/
条目作者李广宇

李广宇

最后更新 2023-02-17
浏览 200
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行星在空间中的真实运动。

英文名称
space motion of planet
所属学科
天文学

其可以看成一系列简单运动的合成:行星体相对于自转轴的自转运动和极移运动,行星自转轴指向相对于国际天球参考系的章动运动,行星质心围绕太阳的公转运动,行星作为太阳系的一员追随太阳在银河系以及更大范围空间中的运动。分别描述如下:

①自转。行星围绕经过质心的自转轴的转动运动。行星自转轴与轨道平面法线的夹角叫轴倾角。多数行星的自转与公转同向,轴倾角小于90度。从太阳北极向下看,是逆时针的(顺行)。金星和天王星是两个例外,轴倾角大于90度,其自转是顺时针的(逆行)。天王星的轴倾角为97度,几乎是躺在轨道平面上滚动。行星的自转周期,即日长的差别很大,从巨行星的短短几个小时到金星的长达243日。

②极移。行星形状轴因内部物质流动而相对于自转轴的摆动。

③章动。行星自转轴指向相对于国际天球参考系的运动。其原因是行星形状偏离正圆球体,受到太阳和其他天体潮汐力矩的作用而发生摆动。章动的长期项特称为岁差。

④公转。行星质心在太阳引力作用下的椭圆运动(图1),遵守开普勒的三条行星运动定律:所有运动都沿椭圆轨道进行,太阳位于椭圆的焦点;由太阳指向天体的向径在相等的时间里扫过相等的扇形面积;天体到太阳平均距离的平方与它绕太阳运行一周的周期的立方成正比。

图1 行星围绕太阳运动的椭圆轨道(F太阳所在焦点,P行星,A近日点)图1 行星围绕太阳运动的椭圆轨道(F太阳所在焦点,P行星,A近日点)

行星的公转运动由6个轨道根数确定:半长径确定轨道的大小和运动的快慢;偏心率确定轨道的形状,偏心率越大,轨道越扁;倾角、升交点黄经和近日点角距三个根数确定轨道平面的空间方位(图2);平近点角初值确定历元时刻行星在轨道上的位置(见行星轨道要素)。由于其他行星引力等因素的影响,这6个根数都以很小的速率变化着,这种变化叫作摄动。行星轨道的特点是偏心率和倾角都很小,换句话说,行星都在靠近黄道平面的近圆轨道上运动。

图2 行星轨道的空间方位(i倾角,ω近日点角距,Ω升交点黄经)图2 行星轨道的空间方位(i倾角,ω近日点角距,Ω升交点黄经)

⑤其他运动。行星追随太阳以220千米/秒的高速围绕银河系中心运动,约2.5亿年走过一周。与此同时还有一种约20千米/秒,振幅约500光年的上下起伏运动,每转过一周起伏两到三次。银河系又带着太阳系在本星系群中以300千米/秒的速度运动。本星系群相对于宇宙微波背景运动的速度则达30000千米/秒。

  • 李广宇.天体测量和天体力学基础.北京:科学出版社,2015.

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