Много ли у эллиптической орбиты точек перицентра?

Если у меня есть векторы положения и скорости спутника на эллиптической орбите для одного момента времени, то я могу знать его положение на его орбите в любой другой момент времени, и с этим я могу вычислить минимальную высоту от центра земли и время, когда это происходит.

Можем ли мы здесь сказать, что получим много одинаковых минимальных высот? Что означает много точек перицентра? Другими словами, можем ли мы сказать, что у нас много точек перицентра, каждая из которых появляется во время одного полного оборота спутника вокруг Земли?

Кеплерова орбита имеет один перицентр, который проходит через каждую орбиту, при более реалистичном моделировании перицентр будет разным для каждой орбиты.

Ответы (1)

Можем ли мы здесь сказать, что получим много одинаковых минимальных высот? Что означает много точек перицентра? Другими словами, можем ли мы сказать, что у нас много точек перицентра, каждая из которых появляется во время одного полного оборота спутника вокруг Земли? (выделение добавлено)

Да, да и да!

tl;dr: цитируя комментарий @Polygnome :

Другими словами, на один оборот приходится один перицентр, а для кеплеровских орбит все обороты абсолютно одинаковы, но не в реальном мире.


Мы аппроксимируем орбиты вокруг такого тела, как Земля, как периодические и эллиптические. это не совсем так, но я обсужу это дальше.

Во-первых, давайте предположим, что Земля была сферически симметричной (а не сплюснутой и слегка бугристой), и пренебрежем влиянием гравитации Солнца, Луны и других планет, а также атмосферным сопротивлением.

В этом случае орбиты будут точно периодическими и замкнутыми, то есть за период Т 0 если объект находится в некотором векторе местоположения Икс с вектором скорости в вовремя т , то он тоже будет на этих векторах в любой момент времени т + Н Т 0 где Н любое целое число (например, ...-3, -2, -1, 0, 1, 2...).

Мы используем слово «периапсис» в нескольких различных значениях. Мы можем использовать его только для представления « высоты перицентра » или « вектора положения перицентра », или мы могли бы использовать его для описания всего набора событий, когда он проходит через эту точку.

Вот некоторые примеры:

  • «Периапсис находится на расстоянии 314 км».
  • «Высота перицентра составляет 314 км».
  • «Периапсис произойдет над зоной приземления».
  • «Периапсис — это конечная точка вектора эксцентриситета ».
  • «В наши дни перицентр обычно находится на ночной стороне Земли».
  • «Периапсис всегда происходит ровно через полпериода после апоапсиса».
  • «Периапсис всегда происходит ровно за полпериода до апоцентра».

Однако в реальном мире орбиты вокруг Земли не являются ни точно замкнутыми (они не возвращаются точно в одно и то же место после одного оборота), ни строго периодическими, потому что Земля сплюснутая и бугристая, Солнце, Луна и другие планеты имеют гравитационные эффекты, и есть слабые эффекты, такие как атмосферное сопротивление и радиационное давление солнечного света.

Таким образом, когда выполняются очень тщательные подробные расчеты, в то время как у каждой орбиты есть перицентр, он происходит в немного другом месте и немного на другой высоте, и время между ними немного непериодично.

В этом случае мы знаем, что орбита не совсем эллипс, но она настолько близка, что мы называем ее эллиптической. Мы знаем, что орбита не совсем периодическая, но она настолько близка, что мы все еще можем говорить о периоде, как если бы он был.

Хорошо, означает ли это, что значение вектора положения r не является точным элементом для определения перицентра, потому что форма Земли не является сферически симметричной, этот r может быть больше в перигее, чем в другой точке, потому что он равен радиусу Земли + высоте спутника? ?
@KhaledYassin нет, я хочу сказать, что представление об орбите как об идеальном эллипсе не на 100% точно. Каждый раз, когда объекты совершают движение по орбите, по-прежнему будет точка, которую мы называем перицентром, и она по-прежнему определяется как точка, в которой длина вектора положения р это минимум. Но каждый раз, когда происходит перицентр, он будет находиться в несколько ином положении и на другом расстоянии от предыдущего.
Большое спасибо за ваше глубокое объяснение
@KhaledYassin, конечно, нет проблем! Все, что я знаю об этой теме (чего немного), я узнал, прочитав другие вопросы и ответы здесь, а затем задав некоторые себе.
Другими словами, на один оборот приходится один перицентр , а для кеплеровских орбит все обороты абсолютно одинаковы, но не в реальном мире.
@Полигном Точно! Хотел бы я так ясно говорить. Хотя я не могу, я могу сделать следующую лучшую вещь и процитировать вас как tl; dr :-)
Вы уже неплохо объяснили это ;) Если подумать, перицентр и апоцентр точно круговой орбиты не определены. Но я полагаю, что это скорее академическая проблема, чем реальная. Это вопрос, который мне нужно задать завтра, как программное обеспечение для полетов справляется с этим.