Какая неравномерность орбиты Урана вызвана Нептуном?

Орбиты действительно забавные вещи. Ключевым моментом является расстояние от объекта, вокруг которого они вращаются, и скорость, с которой они движутся.

Космические корабли обычно ускоряют/замедляют свою орбитальную скорость, чтобы влиять на то, где они вращаются вокруг конкретного космического корабля.

Итак, реальный ответ таков: Нептун притягивает Уран ближе, когда тот опережает его на орбите, и замедляет его, когда тот отстает от него на орбите. Чистый эффект состоит в том, что они почти нейтрализуют друг друга. Но вы правы, в течение очень длительного периода времени это может сказаться. То же самое верно для всех планет, они влияют друг на друга в течение длительного периода времени. На самом деле это было частью аномалии, обсуждавшейся ранее (см. статью «Открытие внешних планет» ).

Понять планетарные возмущения легче, если представить их в правильной системе отсчета. Представьте кадр с центром на реальной планете. Одна ось направлена ​​от солнца, другая перпендикулярна первой, в «ведущем» направлении движения. Расстояния измеряются в км или в а.е. Каждая ось соответствует одной составляющей возмущения: одна — возмущению радиус-вектора, другая — гелиоцентрической долготе.

В этой системе отсчета можно построить траекторию невозмущенной планеты относительно реальной.

На таких графиках видно, что:
- на коротких промежутках времени (десятки лет) невозмущенная планета более или менее вращается по незамкнутому эллипсу, центр которого находится либо "до", либо "после" реальной планеты. В этих «эллипсах» возмущения по радиусу-вектору примерно вдвое меньше, чем по долготе (в км)
— на более длинных временных масштабах (столетиях) центр этих петель циклически скользит между экстремумами «до» и «после». позиции.

Для Солнечной системы эти графики раскрывают три планетарные пары, где партнеры противостоят друг другу:
- Юпитер и Сатурн,
- Уран и Нептун,
- барицентр Земля-Луна и Марс.

Когда один член каждой пары опережает свою невозмутимую позицию, другой член опаздывает, и наоборот. Исторически это было впервые замечено с Юпитером и Сатурном. Неровности были замечены в 17 веке, а их инверсия - в 18 веке. Никто не мог объяснить, что происходит, пока проблема не была решена Лапласом в мемуарах для Академии наук в Париже.

Возмущения между Юпитером и Сатурном цикличны и имеют периодичность 883 года. Это называется «великим неравенством».
Объяснение идет по следующей ссылке, параграфы 196-198, с бонусом об Уране и Нептуне, параграф 199. http://books.google.fr/books?id=YnkMAAAAYAAJ&dq=great%20inequality%20883&hl=fr&pg =PA209#v=onepage&q=great%20inequality%20883&f=false
Полезный источник с графиками: Jean Meeus, Mathematical Astronomy Morsels III, глава 30

Поскольку гравитационное ускорение является вектором, мы можем суммировать притяжение Солнца и Нептуна к Урану в одно ускорение. Затем мы можем разбить это единственное ускорение на две составляющие: одну по направлению к солнцу, As, а другую по направлению движения, At.

Теперь мы рассмотрим орбиты Урана и Нептуна вокруг Солнца и рассмотрим движение относительно Урана. Когда Уран догонит Нептун, наступит время, когда Нептун будет прямо впереди, а угол между Солнцем, Ураном и Нептуном составит 90 градусов. Назовите эту точку QE (восточная квадратура). Позже Нептун пройдет прямо напротив Солнца, если смотреть с Урана. Назовите эту точку О (противостояние). Позже Нептун окажется прямо за Ураном, и угол между Солнцем, Ураном и Нептуном снова будет 90 градусов. Назовите эту точку QW (западная квадратура). Спустя долгое время Нептун будет оставаться позади, пока он не окажется прямо за Солнцем, если смотреть с Урана. Назовите эту точку С (соединение).

Теперь рассмотрим Ат. Когда Нептун движется от C к QE и затем к O, At всегда находится в направлении движения Урана и достигает максимума между QE и O. Когда Нептун движется от O к QW и C, At всегда против направления движения Урана. , но с той же величиной, что и при переходе от C к QE и O. Следовательно, Уран будет ускоряться в течение половины времени и замедляться в течение половины времени из-за At, и чистое ускорение будет близко к нулю.

Теперь рассмотрим Ас. В то время как Нептун переходит из QE в O и QW, As будет уменьшаться, заставляя Уран двигаться дальше от Солнца. В то время как Нептун переходит из QW в C, затем в QE, As будет увеличиваться, притягивая Уран к Солнцу. Конечно, величина этого увеличения будет намного меньше, чем предыдущее уменьшение, потому что Нептун намного дальше, но он действует гораздо дольше! Итак, опять же, конечным результатом является возвращение Урана туда, где он был первоначально.

Таким образом, влияние Нептуна на Уран может быть легко обнаружено для частей орбиты, но чистый результат после всей орбиты очень близок к нулю. Как указал Pearsonartphoto, чистый результат не равен нулю из-за второго порядка и более высоких членов. Но до сих пор небесные механики обнаружили, что, хотя эти члены более высокого порядка могут вызывать периодические эффекты, длящиеся от десятков, тысяч до сотен тысяч лет, все такие эффекты кажутся периодическими в долгосрочной перспективе. Через миллиарды лет хаотические силы все равно доминируют.