Орбіта — це шлях, яким тіло рухається, обертаючись навколо центру маси, до якого воно притягується. Це може бути планета, супутник або будь-яке інше космічне тіло, що перебуває під впливом гравітаційної сили. У астрономії орбіти вивчаються для розуміння руху планет навколо зірок, супутників навколо планет та інших космічних об’єктів.
Історичні відкриття орбітальних законів
Ще в 17 столітті астрономи Йоганн Кеплер та Ісаак Ньютон значно розширили наше розуміння орбіт. Кеплер відкрив три закони, які описують рух планет по еліптичних орбітах, а Ньютон сформулював загальний закон всесвітнього тяжіння, що пояснює, чому орбіти планет стабільні і як вони виникають. Протягом століть ці відкриття стали основою для вивчення космосу, а в 20 столітті теорія відносності Альберта Ейнштейна уточнила і розширила розуміння гравітації, зокрема, щодо великих мас та високих швидкостей.
Як Земля залишається на орбіті?
Земля залишається на стабільній орбіті навколо Сонця завдяки рівновазі між двома силами: гравітаційним тяжінням Сонця та її власною швидкістю руху. Гравітація притягує Землю до Сонця, але завдяки її руху по орбіті в горизонтальному напрямку, планета не падає на Сонце. Швидкість Землі настільки велика, що її траєкторія поєднує рух по колу з гравітаційним впливом, що утримує планету на орбіті.
Типи орбіт: еліптичні, параболічні, гіперболічні
Орбіти можуть бути різної форми, і залежно від конкретних умов, рух космічних об’єктів може бути еліптичним, параболічним або гіперболічним. Найпоширеніші орбіти планет — еліптичні, де Сонце знаходиться в одному з фокусів еліпса. Деякі орбіти майже круглі, інші — сильно витягнуті. Тіла, які рухаються по параболічних або гіперболічних орбітах, в кінцевому підсумку залишають Сонячну систему, не повертаючись назад.
Визначення орбітальних елементів
Орбіта описується за допомогою шести основних елементів, які дозволяють визначити її форму, розміри, орієнтацію в просторі та положення тіла на орбіті в будь-який час. До них належать:
Нахил площини орбіти — кут між площиною орбіти та площиною екліптики (орбіти Землі).
Довгота висхідного вузла — кут між напрямком весняного рівнодення і місцем, де орбіта тіла перетинає площину екліптики.
Велика піввісь — середня відстань між тілом та центром орбіти (наприклад, між Землею та Сонцем).
Ексцентриситет — міра того, наскільки орбіта відхиляється від кола. Чим більший ексцентриситет, тим більше орбіта нагадує еліпс.
Довгота періапсису — визначає, де на орбіті тіло найближче до Сонця (перигелій для Землі).
Час періапсису — визначає момент, коли тіло перебуває в найменшій відстані від Сонця.
Ці елементи дозволяють точно передбачити місцезнаходження планети чи іншого тіла на орбіті в будь-який момент часу.
Орбіти є основним механізмом для розуміння руху космічних об’єктів у Всесвіті. Відкриття Кеплера та Ньютона дали ключ до розуміння цих рухів, а теорія відносності допомогла уточнити опис гравітаційних взаємодій. Завдяки детальному вивченню орбіт ми можемо точно прогнозувати рухи планет, супутників і навіть штучних супутників навколо Землі, що є основою для сучасної астрономії та космічних досліджень.
Данило Ігнатенко
