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行星的軌道參數,為什麼也要寫上年份?

翻動年份,看看平均軌道的形狀和朝向如何緩慢改變。

行星與太陽系小天體

軌道根數不是永遠不變的銘牌。行星互相擾動,描述平均軌道的參數也隨年代變化。本課把原書的係數表變成一張能翻年的軌道記錄單。

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先猜一下

軌道參數附帶年份,通常是在提醒什麼?

查看答案與解釋

參數和參考軸可能隨時間變 — 必須知道參數對應的時刻和參考分點。

再把體驗和科學連結起來

平均軌道不是瞬時精密位置

行星受其他天體攝動,平均軌道以平滑係數概括長期變化。這裡按原書表31.A/B計算,而不是從首頁近似軌道取值。

每個根數=a₀+a₁T+a₂T²+a₃T³

先確定時刻和參考分點

位置日期與參考座標軸不能混為一談。日期分點與J2000分點的角度係數不同。

T=(JDE−2451545)/36525

分清平均經度與黃道經度

L沿參考平面到交點,再沿軌道計量;不能直接把L當作天球黃經。

M=L−ϖ;ω=ϖ−Ω

把平均軌道看成起點

它能幫助理解形狀與變化,但不能取代下一章的周期項星曆。地球的日期黃道傾角為0,此時升交點具有約定性。

平均軌道不包含全部短週期攝動

把計算鏈展開

T = (JDE−2451545)/36525 元素(T) = a₀ + a₁T + a₂T² + a₃T³ ϖ = Ω+ω;M = L−ϖ;ω = ϖ−Ω

每個元素各取其行星、參考系和元素名稱對應的一行係數。角元素輸出度,半長軸輸出AU,偏心無量綱;這裡的a₀等是通用多項式係數,不是半長軸a。

試一試

先固定年份,切換日期分點與J2000分點;再固定參考分點改變年份。

動手看一遍 →

符號不用背

L / ϖ
平均經度 / 近日點黃經
T
J2000起儒略世紀
a / e / i / Ω
半長軸、偏心率、傾角、升交點

演算法、精確度與適用範圍

實現表31.A與31.B全部八大行星多項式,半長軸AU、角度。固定J2000與日期平均動力學黃道分點可切換。地球日期平面i=0,Ω不具有唯一幾何意義,取0僅供分解;J2000表的地球傾角可能為帶符號小角,保留係數表符號用於一致的座標旋轉。高精度位置應使用附錄III或完整數值星曆;不呼叫首頁JPL近似公式。

我的理解檢查

平均經度L等於直接投到黃道上的黃經嗎?

一般不等 — 兩者的計量路徑不同。

半長軸使用什麼單位?

AU — a是長度,其他多項是角度或無量綱。

平均軌道能取代完整行星星曆法嗎?

不能 — 它概括平滑變化,週期攝動需要下一章的系列計算。

先說日期和座標軸,再談軌道參數;平均軌道幫助理解,不等於全部精密運動。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 31 章

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