В чем разница между барицентрическими и гелиоцентрическими координатами?

Когда речь идет о небесных телах, обращающихся вокруг Солнца с прилично круговой орбитой или небольшим афелием, гелиоцентрические параметры орбит почти идентичны барицентрическим параметрам. Однако большинство кометоподобных (сильно эксцентричных с очень большим афелием, но не гиперболических/параболических) орбит имеют совершенно разные параметры. Например, согласно Википедии, малая планета 2017   М Б 7 имеет гелиоцентрический афелий ∼ 7000 − 9000  АС , а барицентрический афелий только ∼ 1800  АС . Почему это происходит?

Краткое примечание: это последний вопрос, заданный перед выпуском (логотип бета-версии исчез)
Полезно отметить, что в той же статье упоминается, что барицентрическая модель основана на долгосрочном изменении барицентра Солнечной системы.
Это яркий пример плохой страницы в Википедии. Много неработающих ссылок, много личных исследований, основанных на непонимании/неправильном использовании соприкасающихся элементов, это плохо написано; список можно продолжать и продолжать.
@DavidHammen У вас есть возможное объяснение разницы в барицентрическом и гелиоцентрическом моделировании?
Использование некоторых правильных барицентрических орбитальных элементов имеет смысл для объектов, которые всегда вращаются далеко за пределами орбиты Netptune, чего нет в 2017 MB7. В системе JPL Horizon используются соприкасающиеся элементы, а не собственные элементы. Это в сочетании с тем фактом, что вычисление соприкасающихся элементов из барицентрических декартовых координат для объектов, расположенных далеко за пределами Нептуна, является более или менее мусором на входе, мусором на выходе. 2017 MB7 на момент открытия находился внутри орбиты Юпитера. Использование соприкасающихся элементов орбиты на основе барицентрического положения и скорости приводит к мусору для такого объекта.
@David, JPL Horizons использует коэффициенты Чебышева, адаптированные к моделированию n тел. ipnpr.jpl.nasa.gov/progress_report/42-196/196C.pdf
Статья в Википедии не цитирует источник, и я не собираюсь заниматься вычислениями. Но одним из вероятных источников путаницы является то, что орбитальные элементы Келпера являются всего лишь приблизительными значениями. Требуется моделирование n тел, чтобы учесть тот факт, что Солнце движется относительно барицентра.
@GregMiller Horizons вычисляет положение и скорость на основе этих коэффициентов Чебышева, а затем вычисляет соприкасающиеся элементы на основе вычисленных положения и скорости.

Ответы (2)

Вдохновленный этим прекрасным вопросом, я нашел эту страницу , на которой подробно описывается проблема для неспециалистов. Если я не ошибаюсь в объяснении, причина этой разницы в том, что вблизи перигелия, когда объект имеет максимальную кинетическую энергию, его потенциальная энергия обычно ниже по отношению к барицентру Солнечной системы, чем к самому Солнцу. Разница часто бывает достаточной, чтобы замкнутые орбиты с большим эксцентриситетом вокруг барицентра кажутся гиперболическими по отношению к Солнцу, поэтому разница между афелиями в гелиоцентрических и барицентрических координатах может варьироваться на любую величину.

Итак, какая система обычно используется до и после перигелия? Говорят, что многие кометы имеют гиперболическую форму, но имеют длительный период до перигелия.
@fasterthanlight Ни то, ни другое. Все ведущие эфемеридные организации (Лаборатория реактивного движения в США, Институт прикладной астрономии в России и IMCCE во Франции) рассчитывают свои эфемериды, распространяя барицентрическую декартову позицию и скорость. Орбитальные элементы — это не все, чем они должны быть.
@fasterthanlight — Планетарные возмущения вблизи перигелия изменят афелий для большинства объектов с большим эксцентриситетом, независимо от используемых координат.

Если бы не было планет, Солнце оставалось бы в барицентре, а орбита небольшого тела была бы идеальным кеплеровским эллипсом. Реальная траектория сложнее. Соприкасающиеся элементы орбиты лишь описывают эллипс, приближающий его для данной эпохи и центра; они действительны в течение нескольких месяцев, а не лет. Помня об этом ограничении, вы можете использовать как барицентрические, так и гелиоцентрические элементы для краткосрочного предсказания его положения. Для длинной орбиты с большим эксцентриситетом элементы эпохи вблизи перигелия недействительны вблизи афелия.

Колебание Солнца вокруг барицентра влияет на скорость других объектов относительно Солнца, что приводит к значительным колебаниям гелиоцентрических элементов, когда объект движется медленно. Вдали от Солнца барицентрические элементы более устойчивы. Вблизи Солнца гелиоцентрические элементы могут лучше соответствовать реальной траектории.

Вот график соприкасающейся большой полуоси MB7 2017 года в зависимости от эпохи, по оценке JPL HORIZONS. Барицентрическое значение увеличивается с ~ 1000 а.е. до 2010 г. до ~ 1400 а.е. после 2025 г. из-за ускорения Юпитера. Кратковременные колебания не обязательно указывают на реальные изменения в афелии, а лишь на разные параметры сегментов эллипса, аппроксимирующих траекторию объекта.

График соприкасающейся большой полуоси в зависимости от эпохи

Не могли бы вы объяснить (грубо) синусоидальные колебания в барицентрической модели тела до и после перигелия?
@fasterthanlight На синей кривой 2017 ± 2 года? Вы можете получить лучшее представление об этом, пройдя через средство просмотра орбиты JPL .
Я имел в виду гелиоцентрическую модель, извините за неудобства.
@fasterthanlight Плавное колебание оранжевой кривой ~12 лет за пределами 2015-2019 годов связано с влиянием Юпитера на Солнце.
В чем разница между барицентрическими и гелиоцентрическими координатами?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v