中間軌道

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名詞定義

中文名稱:中間軌道

英文名稱:intermediate orbit

定義:接近天體的真實運動,能以準確的解析式表達的一種假想軌道。

所屬學科:天文學(一級學科);天體力學(二級學科)。

簡介

中間軌道intermediateorbit,一種假想的比較接近於天體真實運動的軌道。在天體力學中最簡單的近似軌道是按照二體問題模型解出的圓錐曲線軌道,但它與天體的真實軌道相差甚遠,而要得到天體真實軌道的精確解是十分困難的,往往只能在二體問題的基礎上附加各種攝動因素採用逐步逼近的方法得到滿足一定精度要求的近似解,這種逐次近似過程是非常繁複的。為此,不少天體力學家提出了中間軌道的構想,也就是去尋找一種比二體問題解得的圓錐曲線軌道更接近於真實軌道的近似軌道,以它代替圓錐曲線軌道作為求解真實軌道的基礎,這樣就可以使近似解的精度提高。根據這個原理,尋找中間軌道必須具備兩個條件:一是中間軌道內必須包含某些攝動因素,比二體問題的解精度高;二是要使以中間軌道為近似基礎來進一步求解天體的真實運動解是一個比較簡化的可積過程。顯然,要滿足這兩個條件是很苛刻的,尋求理想的中間軌道十分困難,尚未找到恰當方法,只對某些特殊情況下的天體運動找出了可行的中間軌道。

理論相關

廣義來講橢圓軌道也是一種中間軌道﹐是求解過程中的一個過渡﹐但習慣上一般不用這個名稱。中間軌道還是與橢圓軌道有區別的。

中間軌道通常要滿足兩個條件﹕一是比橢圓軌道更接近真實運動﹐就是說作用力不僅包含中心天體的吸引力﹐還要儘可能多地包含一部分攝動力﹐而對應的運動方程一般又是可積的﹔另一個條件是在此中間軌道的基礎上求剩餘攝動要簡單﹐整個解最好沒有奇點。實際上就是尋找一種比較理想的接近真實運動的可積系統。這是相當困難的。到目前為止﹐還沒有一種普遍的解決方法﹐而只是針對某些天體的運動﹐找出對應的中間軌道。

在[u制性三體問題[/﹐[u不動中心問題[/是關於小天體運動的一種可積系統(解是封閉的)。如果一個主天體繞另一個主天體的運動速度較慢﹐可以近似地把它們看作不動而成為雙不動中心問題﹐相應的解即可作為小天體運動的一種中間軌道。在研究人造衛星繞地球的運運規律時﹐除加芬克等人採用“旋轉橢圓”軌道(包含了地球扁率J 項的一壯て諫愣?筒糠種芷諫愣?作為中間軌道外﹐文蒂和阿克肖諾夫等人都是把旋轉對稱的地球分解成兩個不動體﹐即雙不動中心﹐相應的小天體(人造地球衛星)在這種引力場中運動的解作為真實運動的中間軌道。布朗的[ur蛟碩礪踇/u牆⒃謚屑涔斕闌∩系末o所取的中間軌道是一種特殊的平面圓型限制性三體問題(希爾問題)的解﹐它可用收斂較快的級數表示。切博塔廖夫用數值方法得到了赫庫巴群﹑希爾達群和脫羅央群等小行星的周期軌道﹐以此為中間軌道建立的運動理論與觀測結果 尋找某種代替橢圓的中間軌道﹐進一步求出攝動變化﹐從而得到天體運動的解﹐這種方法稱為中間軌道理論。尋找理想的中間軌道很困難﹐已經得到的幾類中間軌道又都不夠理想﹕不是中間軌道本身不夠理想(即與橢圓軌道相差不大)﹐就是進一步求攝動比較麻煩。對於解決一些具體問題來說﹐已經找出的某些中間軌道還不如橢圓軌道簡便。因此﹐對於攝動理論來說﹐中間軌道理論還很不成熟。

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