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吻切轨道

吻切轨道(osculating orbit)是太空中的天体在给定时间瞬间的开普勒轨道(即椭圆或其他二次曲线)。这是在天文学,特别是天文动力学,当中心的天体不受到摄动时,这就是当前的轨道向量状态(位置和速度)的轨道。

一个吻切轨道和该天体的位置能以六个标准的开普勒轨道要素(吻切要素)充分的描述,只要知道相对于中心天体的位置和速度,就很容易计算。在没有摄动的情形下,吻切要素将保持不变。然而,真正的天体轨道都会经历摄动,这会导致吻切要素的改变,而且有时会非常的快速。在一般性运动(因为它们主要是行星、月球和其他行星的卫星)的天体力学分析中通常会排除,可以由一组平均要素与长期和周期性的项目描述。在小行星的情况,已经展出一套新的自身轨道要素系统,使它们轨道最重要的形式能够呈现。

"吻切"这个字源自拉丁文,意思就是吻,它是用于文章前后实质的关联上。在时间上的任何一点,一个天体的吻切轨道是与它真实轨道相切的,天体就位于这个切点上--并且如果将摄动移除掉,会有着相同的曲率。

摄动导致吻切轨道的改变可以肇因于:

  • 中心的天体不是球体(当中心的天体不能当成质点,或是质量分布不是球对称,例如当它是扁椭球体)。
  • 第三个天体或多个其他的天体,它的引力影响了轨道上的天体,例如月球的引力对环绕地球天体的影响。
  • 对天体非引力的作用,例如力量的上升,来自:
    • 火箭引擎的推力
    • 释放、渗漏、排气或物质的烧蚀
    • 其他物体的碰撞
    • 大气阻尼
    • 辐射压
    • 太阳风
    • 切换到非惯性参考系统(例如,当在有着进动关联性的行星赤道参考系统描述卫星轨道)。

在不同的非惯性座标系统(例如,在与主要的赤道有共同历程的参考系统),以及(非旋转)惯性参考系,天体的轨道参数会有所不同。

以更为通用的术语表示,如果集合这些点,就可以分析受到摄动的轨迹,其中每个切出的点都是一系列的曲线所贡献的,在这个家族中可以改变曲线的参数叫做轨道要素。通常(但不一定),这些被选择的曲线是开普勒的二次圆锥曲线,并且所有的都共用相同的焦点。在大多数情况下,这可以很方便地设置这些曲线切线相交的轨迹。遵循此一条件(以及在没有摄动力下,中心天体的重力将产生进一步的条件:在所有相同的切点有相同的曲率)的曲线被称为吻切,而改变这些曲线的参数被称为吻切要素。在某些情况下,轨道运动的描述可以选择简化和近似的非吻切的轨道要素。同样的,在某些情况下,标准(拉格朗日型或德洛奈型)方程式提供非吻切的轨道要素。

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