Hello 天文

自動翻譯,請以簡體中文原文校核。

只掠過太陽、不繞回來,位置還能怎麼算?

不用「走完一圈」的周期,改用最近距離和經過那一刻的時間。

行星與太陽系小天體

對於恰好呈拋物線的兩體軌道,天體不會像橢圓那樣有有限週期。我們仍能用近日點距離和相隔多少天,算出它在近日點之前與之後的位置。

開啟互動課程 →

先猜一下

拋物線軌道能像橢圓那樣指定有限公轉週期嗎?

查看答案與解釋

不能 — 理想兩體拋物線不是閉合週期軌道。

再把體驗和科學連結起來

軌道剛好不再閉合

e=1的拋物線沒有有限公轉週期,也無法複製有限半長軸a和橢圓平運動。

使用近日點距離 q 與時間差

建立Barker方程

由q與近日點日數計算W,求解三次方程式。符號保留近日點前後。

s³+3s=W;W=3k(t−T)/(√2 q^(3/2))

把解變回位置

s=tan(ν/2),距離q(1+s²)。到達近日點時s=0,半徑剛好為q。

ν=2atan(s);r=q(1+s²)

比較前後與數值殘差

正負時間的距離相同、方向鏡像;另用雙曲函數閉式解核對迭代。

s=2sinh(asinh(W/2)/3)

q用AU,t−T用日,k=0.01720209895。先得到無量綱W,再求無量綱s;s的正負區分近日點前後,ν=2atan(s)轉回度後與圖示對應。

試一試

先看原書Stonehouse彗星算例,再把時間改成相反數,比較鏡像位置。

動手看一遍 →

符號不用背

q
近日點距離AU
W / s
Barker方程式的無量綱量
ν
帶有正負號的真近點角

演算法、精確度與適用範圍

第34章式34.1–34.4的Barker迭代,另用等價雙曲線函數閉式作獨立核驗。使用高斯常數k=.01720209895;書中0.03649116245是3k/√2的捨入值。例34.a C/1998 H1 q=1.487469,t−T=112.5642日,應得ν≈66.78862°、r≈2.133911AU。未補造原例未給定的完整方向參數或地心位置。

我的理解檢查

近日點那一刻r等於?

q — q就是最近距離。

近日點前的s和ν有何符號?

通常為負 — 保留時間前後的符號有助於確定方向。

這裡給的投影軌跡就是地球上看到的星圖嗎?

不是 — 它是日心空間軌道投影,還沒有地球觀察者和光行時處理。

沒有有限週期,也能計算位置:從近日點距離和時間差出發,求解Barker方程式。

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · 第 34 章

行星與太陽系小天體 · 全部互動課程