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EIN Bahnelement ist ein physikalische Größe die verwendet werden können Job von a Himmelskörper erfassen. Im allgemeineren Sinne kann Bahnelement auch eine Größe sein, mit der die Position des Himmelskörpers in der Bahn berechnet werden kann, wobei ein solches Bahnelement streng genommen keine Eigenschaft der Bahn sein muss.
Der Einfachheit halber werden wir im Folgenden die folgenden Arten von Gleiselementen unterscheiden:
- primäre Orbitalelemente sind Größen, die zur Aufzeichnung der Trajektorie verwendet werden. Zum Beispiel zeigen die primären Bahnelemente, ob die Bahn die des Planeten Mars ist.
- Nebengleiselemente sind Größen, die keine primären Bahnelemente sind und die verwendet werden, um die Position eines Himmelskörpers in der Bahn anzugeben, die eine Eigenschaft des Himmelskörper und nicht von der Job.
- tertiäre Orbitalelemente sind Größen, die keine primären oder sekundären Orbitalelemente sind und möglicherweise benötigt werden, um die Position eines Himmelskörpers für verschiedene Zeiten zu berechnen.
Bahndiagramm
Im Folgenden werden einige Orbitalelemente anhand des folgenden Diagramms der Flugbahn des erläutert Komet 3D/Biela.
Die dicke blaue Kurve ist die Bahn des Kometen. Das graue Gitter zeigt die Ebene der Flugbahn des Boden und von der Ekliptik. Der Rasterabstand beträgt 1 astronomische Einheit. Die dünne graue Kurve ist die Vertikale Projektion der Bahn des Kometen auf der Gitterebene. Rechts von der Linie AD befindet sich die Spur über dem Gitter, links darunter. Die gelben Linien verbinden Punkte auf der Umlaufbahn des Kometen mit ihrer Projektion auf die Gitterebene. Der Komet bewegt sich auf seiner Bahn gegen den Uhrzeigersinn.
Die Markierungen bedeuten Folgendes:
| ein | das absteigender Knoten der Umlaufbahn, wo die Umlaufbahn von "oberhalb" nach "unterhalb" der Ekliptik verläuft. |
| B | die vertikale Projektion der Apoapsis auf die Ebene der Ekliptik. |
| C | es Apoapsis von der Strecke, wo die Strecke am weitesten von der Strecke entfernt ist Sonne ist. |
| d | das Kletterknoten der Umlaufbahn, wobei die Umlaufbahn von "unter" nach "oberhalb" der Ekliptik verläuft. |
| E | die vertikale Projektion der Periapsis auf die Ebene der Ekliptik. |
| f | es Periapsie von der Umlaufbahn, wo die Umlaufbahn der Sonne am nächsten ist. |
| z | die Position der Sonne (wo sich die Linien AD, BE und CF schneiden). |
| γ | die Richtung des Federpunkt. |
| ANZEIGE | das Knotenlinie aus der Arbeit. |
| CF | das Apsidenlinie oder Längsachse des Gleises. |
Die dicke rote Linie zeigt von der Sonne zum Federpunkt. Dies entspricht einer Ekliptik Längengrad ab 0°. Die dünne rote Linie zeigt einen Längengrad von 90° an.
Primäre Orbitalelemente
Wenn zwei punktförmige oder kugelsymmetrisch Objekte unter dem Einfluss nur ihrer gemeinsamen klassischen (nicht-relativistisch) Schwere bewegen, dann folgen sie Kepler-Jobs (zu Johannes Kepler), Jobs, die Kegelschnitte sein. Um Größe, Form und Lage eines Keplergleis vollständig zu bestimmen, werden fünf Gleiselemente benötigt. Als Orbitalelemente können verschiedene Mengen von Mengen dienen. Die am häufigsten verwendeten Sammlungen von Orbitalelementen (und die MathematikerSymbole gebräuchlich für diesen Zweck) sind wie folgt:
- das Länge der großen Halbachseein gibt die Größe an. Für ein elliptische Bahn ist der lange Achse die längste gerade Linie, die in die Ellipse passt. Im obigen Bahndiagramm ist die dünne blaue Linie CF die Längsachse. Anstatt von ein kann auch die Summe sein EnergieE (potentielle Gravitationsenergie Plus kinetische Energie) oder die Umlaufbahnperiode p oder der Periapsis-Abstandq als Gleiselement verwendet werden. (E und p sind eigentlich keine reinen Primärorbitalelemente, weil sie von den Massen der beiden Objekte abhängen, aber wenn die Masse des einen Objekts im Vergleich zum anderen Objekt vernachlässigbar klein ist, dann besteht eine feste Beziehung zwischen E, p, und ein.)
- das Exzentrizitäte gibt die Form an.
- das Neigungich gibt die Neigung des Gleises relativ zur Basisebene an. Im obigen Bahndiagramm ist die Neigung der Winkel, um den die Bahn um die Knotenlinie AD gedreht werden muss, um in die Gitterebene zu gelangen.
- das Länge des KletterknotensΩ gibt die Richtung an, in der die Spur die Basisebene schneidet. Im obigen Bahndiagramm ist D der aufsteigende Knoten und . is Ω der Winkel γZD (der Winkel zwischen γ und D, von Z aus gesehen).
- es Argument der Periapsisω gibt den Winkelabstand (vom Zentrum der Umlaufbahn aus gesehen) zwischen der Periapsis und dem aufsteigenden Knoten an. Manchmal die Länge der Periapsisῶ verwendet, das ist die Summe von ω und Ω. Im Bahndiagramm ist D der aufsteigende Knoten und F die Periapsis (Perihel) und . is ω der Winkel DZF.
Die letzten drei Ecken (ich, Ω und ω) geben die Position der Spur an und hängen somit von der Basisebene und der darin enthaltenen Hauptrichtung ab, zu der die Position angegeben wird. Diese drei Winkel werden manchmal zum Ecken von Euler benannt nach Leonhard Euler).
Streng genommen haben nur Kreisbahnen und elliptische Bahnen eine (endliche) Hauptachse und eine (endliche, reelle) Periode, aber auch für parabolische Bahnen und hyperbolische Bahnen-Angriffe ein und p Zuweisen eines Wertes, sodass bestimmte Formeln, die diese Größen enthalten, für alle Kepler-Trajektorientypen gelten.
Die folgende Tabelle zeigt, wie einige Bahnelemente angeben, um welche Art von Kegelbahn es sich handelt.
| Auftragstyp | ein | e | p | q | E |
|---|---|---|---|---|---|
| Kreis | >0 | 0 | >0 | =ein | <0 |
| Ellipse | >0 | 0<e<1 | >0 | 0<q<ein | <0 |
| Parabel | ±∞ | 1 | ±∞ | >0 | 0 |
| Hyperbel | <0 | >1 | imaginär | >0 | >0 |
| gerade Linie | ≠0 | 1 | 0 | ≠0 | |
| Punkt | 0 | 0 | 0 | −∞ |
Sekundärorbitale Elemente Element
Um auch die Position des Himmelskörpers in der Umlaufbahn anzuzeigen, wird ein sechstes Orbitalelement benötigt. Dafür wird normalerweise verwendet:
- das bedeuten Anomalieich, ein Winkelabstand, der mit der gleichen Periode wie die Umlaufperiode gleichmäßig zunimmt und von der Periapsis aus gemessen wird. Anstatt von ich wird auch manchmal der mittellangl verwendet, ein Winkelmaß, das gleichmäßig ansteigt als ich aber in gewisser Weise von der Hauptrichtung relativ zu den Sternen gemessen.
Tertiäre Bahnelemente
Um die Position des Himmelskörpers zu verschiedenen Zeiten zu berechnen, benötigen Sie:
- das Epoche, der Zeitpunkt, an dem die anderen Orbitalelemente (und insbesondere die sich schnell ändernden ich oder l) gültig.
- das Beschäftigungszeitraump, wie lange es dauert, bis der Himmelskörper an dieselbe Stelle in der Umlaufbahn zurückkehrt. Alternativ kann die tägliche Übungnein (die Änderung pro Tag in ich und l) benutzt. Auch die Massen der beiden Himmelskörper können verwendet werden, aus denen p und nein mit Hilfe von Keplers Gesetze berechnet werden kann.
Streng genommen ist noch zu sagen:
- relativ zu welcher Basisebene ich gemessen wird. Für Jobs in der Nähe von a Planet wird oft die Ebene der Äquator von diesem Planeten genommen. Für Jobs durch die Sonnensystem wird oft als Bahnebene des bezeichnet Boden genommen (die Ekliptik).
- relativ zu welcher Hauptrichtung Ω und l gemessen werden. Für Umlaufbahnen um die Erde oder im Sonnensystem ist der Vaak Federpunkt aufgenommen, wo die Ekliptik und die Himmelsäquator schneiden sich gegenseitig.
Gleiselemente wechseln
Bei einer Kepler-Umlaufbahn ändern sich die Elemente der primären Umlaufbahn im Laufe der Zeit nicht. In der Praxis wirken immer mehr Kräfte auf einen Himmelskörper als nur die Anziehungskraft eines anderen Himmelskörpers, so dass Himmelskörper in der Praxis nie genau einer Kepler-Bahn folgen. Sie können jederzeit eine Kepler-Umlaufbahn finden, die gut zur Position und Geschwindigkeit des Himmelskörpers in diesem Moment passt. Dieser passende Kepler-Track wird manchmal zum oskulierende Keplerbahn erwähnt. Überwiegt die Schwerkraft eines anderen Himmelskörpers, so folgt der Himmelskörper "ungefähr" einer Kepler-Bahn, d.h. die primären Bahnelemente der oskulierenden Kepler-Bahn (d.h. die oskulierende Orbitalelemente) aber langsam im Laufe der Zeit ändern. In Sternführern, die Orbitalelemente angeben, werden daher meist auch die primären Orbitalelemente für verschiedene Zeiten erwähnt.