Hello Astronomy

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행성을 연속으로 촬영할 때 때로는 멀리 떨어져 있고 때로는 모여 있는 이유는 무엇입니까?

같은 시간이 지날 때마다 사진을 찍으면 사진 사이의 간격을 통해 빠르게 진행되는지 여부를 알 수 있습니다.

행성과 작은 태양계 물체

지나가는 자전거 사진을 찍어보세요. 1초마다 사진을 찍으면 속도가 빠를 때 두 사진의 위치가 멀어집니다. 이제 행성을 같은 방식으로 살펴보세요. 같은 시간 동안 궤도를 따라 이동하는 거리가 항상 같은 것은 아닙니다.

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먼저 추측해 보세요

동시에 사진을 찍을수록 사진의 간격이 멀어지는 이유를 설명하시겠습니까?

정답과 설명 보기

더 빠르게 이동 — 같은 시간에 이동하는 거리가 길어지므로 이동 속도도 빨라집니다.

그렇다면 경험과 과학을 연결하세요

먼저 궤도와 태양을 그려주세요

태양은 타원의 중심이 아닌 한 초점에 있습니다. e가 클수록 궤도는 더 평평해집니다.

e = 초점 거리 / 장반경

균일한 각도를 사용하여 시간 표현

M은 일정한 속도로 증가하는데, 이는 근일점 이후 경과된 기간의 비율을 나타내지만 행성의 실제 각도 위치는 아닙니다.

M = 360° × 경과 시간/주기

보조 각도 E를 구합니다.

수정 후 수정을 사용하여 방정식을 만족하는 E를 찾습니다. 아래의 잔차 표는 오류가 어떻게 줄어드는지를 보여줍니다.

M = E − e sin E (라디안으로 계산)

실제 궤도 위치로 돌아가기

E에서 타원의 점을 얻은 다음 태양에서 바라보면 실제 각도 ν를 얻을 수 있습니다.

x/a = cos E − e;y/a = √(1−e²) sin E

계산 과정 펼치기

M弧경비 = M경비 × π/180 f(E) = E − e sin E − M E新 = E − f(E)/(1 − e cos E) x/a = cos E − e y/a = √(1−e²) sin E ν = atan2(y/a, x/a)

반복의 M, E 및 삼각 함수는 라디안 단위입니다. 마지막으로 E와 ν를 각도로 다시 변환합니다. e sin E에서 E를 각도 단위로 직접 뺄 수는 없습니다.

한번 시도해 보세요

먼저 e를 0으로 설정한 다음 0.8로 변경합니다. M = 60°를 유지하고 실제 각도가 얼마나 변하는지 확인합니다.

한번보세요 →

기호를 외울 필요가 없습니다

e
이심률은 이 강의에서 0 ≤ e ≤ 0.9입니다.
M
평균 근점 각도는 시간이 지남에 따라 균일하게 증가합니다.
E
근점 각도, 보조 원의 각도
ν
진 근점(True Periapsis), 태양에서 본 행성의 방향 각도
r/a
태양에서 행성까지의 거리와 장반경의 비율

알고리즘, 정확성 및 적용 범위

원서 30장은 다양한 해결책을 제시합니다. 여기서는 뉴턴 반복이 사용되며, AA+의 다양한 해 경로와 치환 방정식의 잔차 검증이 사용됩니다. 그래프는 행성의 실제 궤도와 일치하지 않는 장반경 축으로 정규화됩니다. 타원 궤도만 지원하며 포물선이나 쌍곡선은 처리하지 않습니다.

내 이해 확인

태양 근처의 등시성 스냅샷이 드물다는 것은 행성에 무엇을 의미합니까?

더 빠르게 — 스냅샷 간격은 동일하며 위치 간 거리가 멀수록 속도가 빨라집니다.

궤도가 완벽한 원으로 바뀌면 스냅샷 간격은 어떻게 되나요?

같은 경향이 있다 — 원형 궤도의 각속도와 속도는 모두 일정합니다.

자전거 연속 촬영의 비유는 행성에 엔진이 있다는 것을 설명합니까?

할 수 없다 — 비유는 "거리/시간"의 속도 의미를 이해하는 데 도움이 될 뿐입니다. 행성의 움직임은 중력과 같은 물리적 법칙에 의해 결정됩니다.

동시에 취한 위치가 더 많이 퍼질수록 행성이 더 빨리 그곳으로 이동합니다.

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 아니요. 30 장

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