ケプラー軌道のまとめ

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1 注意 詳細は下記の引用文献を参照 Jms R. Wtz, sson Gomty; Ot nd Constllton Dsgn nd ngmnt, Sc Tcnology Ly, Kluw Acdmc Pulss, 00, 注意 記号は 慣用とは異なる場合があるので それぞれ定義を確認すること 中心物体の重力定数 (gvttonl constnt 重力定数は G について と定義されるが その値自身は それぞれ質量 や万有引力定数 G = m /s /kg 単独の計測値よりもはるかに正確に求められている なお 万有引力定数 G の計測値は 独立した質量そのものを高精度に計測することが困難であることもあり 基礎物理定数の中で最も精度が低い 中心物体 m / s 軌道速度周期脱出速度 m. 5 / s km/s mn km/s 太陽 ( 表面 ,50,088, ( AU , 水星 ,694, 金星 ,00, 地球 ,964, 月 ,4, 火星 ,544, 木星 ,95, 土星 ,767, 天王星 ,5, 海王星 ,676, 冥王星 [ 小惑星 ] セレス パラス ベスタ イトカワ G*( ( 注意 共通記号 真近点離角 tu nomly 近点から軌道物体までの角度 とも書く 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly n( t T t 観測時刻 t tm of osvton T 近点通過時刻 t tm of focl ssg n 平均 ( 角 運動 mn (ngul moton t とも書く

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5 . 円軌道 ccul ots 円軌道の物理量であることを強調するために頭に C. を付ける C. 定義パラメータ = 長半径 ( 長半径 smmjo xs = = 半径 dus C. 幾何方程式 x y C. 焦点からの距離, = C. 比エネルギー scfc ngy, ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く C. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く C. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( とも書く C. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ C. 軌道傾斜角 nclnton, cz C. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω Ω ctn ( N y, N C. 飛行経路角 flgt t ngl, f (, とも書く 5 f C. 近点距離 focl dstnc, q q = C. 半直弦 sm-mt, = C. 長半径 ( 長半径 smmjo xs, = C. 離心率 ccntcty, = 0 c C. 平均運動 mn moton, n n P C. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, 0 nt C. 真近点離角 tu nomly, C. 真近点離角レート, n C. 軌道周期 otl od, P P / n P / ( 地球 ; P[mn], [km] ( 月 ; P[mn], [km] ( 火星 ; P[mn], [km] ( 太陽 ; P[ dys], [km] C. 軌道速度 otl vlocty, n C. レンジ レンジレート ng ng t, 0 C. 面積速度 l vlocty, A C. 脱出速度 sc vlocty, A n nsn C. オイラー軸補緯度角 ul xs co-lttud, ctn n 中心物体の慣性回転レート dg/ ( s 地球 dg/ ( s 月 dg/ ( s 火星 C. オイラー回転レート ul otton t, nsn / sn n x n

6 C. 角半径 ngul dus, csn( / ( 球を仮定 R R C. 水平面までの距離 dstnc to t ozon, D C. 最大地球中心角 mxmum t cntl ngl, 中心物体の半径 km( 地球 78. km( 月 97km( 火星 6 D c R 90dg c( mx C. 瞬間アクセス面 nstntnous ccss, IAA IAA K K A C. アクセス面レート ccss t, AAR C. 最大可視時間 mxmum tm n vw, mx [stdns ] /( 0, [km ]( 地球 [km ]( 月 A ( mx [dg [km ]( 火星 sn AAR K A P T P /80 ] mx T mx dg mx mx C. 地表から見た最大角速度 mxmum ngul t sn fom gound, C. mx 60dg P( J 項によるノード歳差レート nod csson t du to Ω J.5nJ n( R / 4 7 / 7 / K 7 / C. 太陽同期傾斜角 Sun-synconous nclnton, ss 7 / 60 c K J SP c(.060 c(.5050 R J 7 / [dg/ clnd [dg/ clnd J [dg/ clnd ss c( / 7 / 7 / mx, Ω J dy] ( 月 [km] dy] ( 火星 [km] ( 月 [km] R dy] ( 地球 [km] ( 地球 [km] ( 火星 [km] SP = 恒星周期 sdl od [clnd dy] C. 日当りの回転数 volutons dy, Rv/d 対象とする惑星が恒星に対して自転軸周りに 回転する間の軌道周回数 R v/d Dy / P,46.07 / P( 地球 P[mn] 9,4/ P( 月 P[mn],477.8/ P( 火星 P[mn] Dy = 中心物体の恒星日 sdl dy C. ノード間隔 nod scng, N /

7 C. 最大日食時間 mxmum cls, C. 明暗界線のための太陽角条件, N 60dg( P / Dy P( 地球 P[mn] P( 月 P[mn] P( 火星 P[mn] T P / 80dg Pcsn( R / / T dg は大気屈折を考慮した太陽不可視角 暗角 dk ngl C. 天体座標が既知の宇宙機の通過時間 tnst tm of sccft wos clstl coodnts known, T T L GST ここで 赤径 L 観測者東経 osv st longtud GST グリニッジ恒星時 Gnwc Sdl tm. 楕円軌道 lltcl ots 楕円軌道の物理量であることを強調するために頭に. を付ける. 定義パラメータ = 長半径 ( 半長径 smmjo xs = 短半径 ( 半短径 smmno xs x y. 幾何方程式. 焦点からの距離, q( ( (. 比エネルギー scfc ngy, ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く 0. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c とも書く. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ. 離心率ベクトル ccntcty vcto( ラプラス ルンゲベクトル, (f とも書く. 軌道傾斜角 nclnton, cz. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω Ω ctn ( N y, N. 飛行経路角 flgt t ngl, f (, とも書く f ctn ( f,sn f f c( / sn sn, f. 近点距離 focl dstnc, q q. 半直弦 sm-mt, f ( x 7

8 8 ( ( ( q. 遠点距離 dus of oxs, c q (. 長半径 ( 長半径 smmjo xs, / n. 短半径 ( 短半径 smmno xs,. 離心率 ccntcty, 0 < < c. 平均運動 mn moton, n P n. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, nt sn 0. 離心近点離角 ccntc nomly, c sn csn c tn ctn,sn ctn( sn sn, から の逐次解法 0 を初期推定値 例えば 0 の 番目の推定値 sn. 真近点離角 tu nomly, c / c tn ctn,sn ctn( sn sn, に関する展開 4 sn sn 4 sn 4 5 sn O. 真近点離角レート, n

9 . 軌道周期 otl od, P P / n P /. 軌道速度 otl vlocty, ( 地球 ; P[mn], [km] ( 月 ; P[mn], [km] ( 火星 ; P[mn], [km] ( 太陽 ; P[ dys], [km]. アジマス速度 zmutl vlocty,. 動径速度 dl vlocty,. レンジ レンジレート ng ng t,. 面積速度 l vlocty,. 脱出速度 sc vlocty, z z sn f f z sn A A 0.5 ( 0.5 f sn sn q sn. オイラー軸補緯度角 ul xs co-lttud, ctn 中心物体の慣性回転レート dg/ ( s 地球 dg/ ( s 月 dg/ ( s 火星. オイラー回転レート ul otton t, sn / sn. 角半径 ngul dus, csn( / ( 球を仮定 R. 水平面までの距離 dstnc to t ozon, D R 中心物体の半径 km( 地球 78. km( 月 97km( 火星 D. 水平面までの距離の最大値 mxmum dstnc to t ozon, D mx mx mn R. 水平面までの距離の最小値 mnmum dstnc to t ozon, D mn D R 9

10 . 最大地球中心角 mxmum t cntl ngl, D mn mx R 90dg c( / mx. 瞬間アクセス面 nstntnous ccss, IAA IAA K K A mx [stdns ] /( 0, [km ]( 地球 [km ]( 月 A ( mx [dg [km ]( 火星 K. アクセス面レート ccss t, AAR A AAR sn mx. 最大可視時間 mxmum tm n vw, T mx mx /. 地表から見た最大角速度 mxmum ngul t sn fom gound, mx mx. 7 8 T mx J 項によるノード歳差レート nod csson t du to Ω J.5J n( R / ( 4 7 / 7 / 7 / ( ( (. 太陽同期傾斜角 Sun-synconous nclnton,. ss c K J 60 ( c(.060 c(.5050 R K 7 / c( ss SP 7 / 7 / 7 / J J 7 / [dg/ clnd [dg/ clnd ( (, ( ] Ω J [dg/ clnd ( R dy] ( 地球 [km] dy] ( 月 [km] dy] ( 火星 [km] ( 地球 [km] ( 月 [km] ( 火星 [km] SP = 恒星周期 sdl od [clnd dy] J 項による近点回転レート ss otton t du to J, J 5 7 / 5 J.5J n( R / ( sn K J ( sn. 日当りの回転数 volutons dy, Rv/d 対象とする惑星が恒星に対して自転軸周りに 回転する間の軌道周回数 R v/d Dy / P,46.07 / P( 地球 P[mn] 9,4/ P( 月 P[mn],477.8/ P( 火星 P[mn] Dy = 中心物体の恒星日 sdl dy. ノード間隔 nod scng, N 0

11 N 60dg( P / Dy P( 地球 P[mn] P( 月 P[mn] P( 火星 P[mn] T. 指定された真近点離角における最大日食時間 mxmum cls, T / (/ csn( R /. 明暗界線のための太陽角条件, は大気屈折を考慮した太陽不可視角 暗角 dk ngl. 天体座標が既知の宇宙機の経過時間 tnst tm of sccft wos clstl coodnts known, T T L GST ここで tm 赤径 L 観測者東経 osv st longtud GST グリニッジ恒星時 Gnwc Sdl. 放物線軌道 olc ots 放物線軌道の物理量であることを強調するために頭に P. を付ける P. 定義パラメータ = 半直弦 sm-ltus ctum = smmt q= 近点距離 focl dstnc P. 幾何方程式 x 4qy q( D P. 焦点からの距離, q P. 比エネルギー scfc ngy, ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く 0 P. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く P. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c とも書く P. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ P. 離心率ベクトル ccntcty vcto( ラプラス ルンゲベクトル, (f とも書く P. 軌道傾斜角 nclnton, z P. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω Ω ctn ( N y, N P. 飛行経路角 flgt t ngl, f ( P. 近点距離 focl dstnc, q P. 半直弦 sm-mt,, P. 長半径 ( 長半径 smmjo xs, P. 短半径 ( 短半径 smmno xs, P. 離心率 ccntcty, = P. 平均運動 mn moton, n f とも書く / c( / f q q ( n tn tn t t は近点通過後の経過時刻 x

12 P. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, nt qd / 6 0 D P. 放物線近点離角 olc nomly, D D q tn P. 真近点離角 tu nomly, ctn(,sn D, sn q P. 真近点離角レート, P. 軌道周期 otl od, P P P. 軌道速度 otl vlocty, P. 近点速度 vlocty t ss, P. 放物線速度 = 脱出速度 sc vlocty, P. アジマス速度 zmutl vlocty, P. 動径速度 dl vlocty, P. レンジ レンジレート ng ng t, P. 面積速度 l vlocty, 以下は双曲線軌道と同じ z z sn f f z D A q / 0.5 A f sn sn q 4. 双曲線軌道 yolc ots 双曲線軌道の物理量であることを強調するために頭に H. を付ける H. 定義パラメータ = 半横断軸 sm-tnsvs xs ( < 0 = 半共役軸 sm-conjugt xs x y H. 幾何方程式 H. 焦点からの距離, q( tn H ( H sn H. 比エネルギー scfc ngy, ( 単位質量あたりの全エネルギー とも書く 0 H. 比角運動量 scfc ngul momntum, (c とも書く H. 角運動量ベクトル, (c とも書く ( c とも書く H. ノード ( 交線 ベクトル nod vcto, N N zˆ ˆ zˆ H. 離心率ベクトル ccntcty vcto( ラプラス ルンゲベクトル, (f とも書く f

13 H. 軌道傾斜角 nclnton, z c H. 昇交点赤径 gt scnson of t scndng nod, Ω, ctn ( Ω x N y N H. 飛行経路角 flgt t ngl, f (, とも書く / c( / f H. 双曲線補助角 uxly ngl of t yol, H / c c H H. 曲折角 tun ngl, f q ctn ctn csn / csn csn H. 近点距離 focl dstnc, q ( ( ( q H. 半直弦 sm-mt, ( ( ( q H. 長半径 ( 長半径 半横断軸 smmjo xs, sm-tnsvs xs, < 0 / q n H. 短半径 ( 短半径 半共役軸 smmno xs, sm-conjugt xs, / tn( H. 離心率 ccntcty, 0 < < H. 平均運動 mn moton, n n H. 平均近点離角 ( 平均近点角 mn nomly, nt sn 0 H. 双曲線近点離角 yolc nomly, tn ctn,sn ctn ( sn sn, から の逐次解法 0 を初期推定値 の 番目の推定値 sn H. 真近点離角 tu nomly, tn ctn tn csn tn ctn,sn ctn( H H

14 sn v, sn v H. 真近点離角レート, H. 軌道周期 otl od, P H. 軌道速度 otl vlocty, H. 近点速度 vlocty t ss, P H. 双曲線無限点速度 yolc xcss vlocty, 4 f H. 規準打ち上げエネルギー fnc lunc ngy, H. アジマス速度 zmutl vlocty, H. 動径速度 dl vlocty, H. レンジ レンジレート ng ng t, H. 面積速度 l vlocty, H. 脱出速度 sc vlocty, C z z sn f f C z ( sn sn q sn A A 0.5 ( 0.5 sn H. オイラー軸補緯度角 ul xs co-lttud, ctn 中心物体の慣性回転レート H. オイラー回転レート ul otton t, H. 角半径 ngul dus, dg/ ( s 地球 dg/ ( s 月 dg/ ( s 火星 sn / sn csn( / ( 球を仮定 R R 中心物体の半径 km( 地球 78. km( 月 97km( 火星 H. 最大角半径 mxmum ngul dus, mx csn( R / H. 水平面までの距離 dstnc to t ozon, D mx D H. 水平面までの距離の最小値 mnmum dstnc to t ozon, D mn D mn mx R H. 最大地球中心角 mxmum t cntl ngl, mx 90dg mx c( R / R

15 H. 瞬間アクセス面 nstntnous ccss, IAA IAA K K A [stdns ] 60 /( 0, [km ]( 地球 [km ]( 月 A ( mx [dg [km ]( 火星 H. アクセス面レート ccss t, AAR K A AAR sn mx H. 最大可視時間 mxmum tm n vw, T mx mx / 7 8 T mx H. 地表から見た最大角速度 mxmum ngul t sn fom gound, mx R ] mx T H. 指定された真近点離角における最大日食時間 mxmum cls, T / (/ csn( R / H. 明暗界線のための太陽角条件, は大気屈折を考慮した太陽不可視角 暗角 dk ngl H. 天体座標が既知の宇宙機の経過時間 tnst tm of sccft wos clstl coodnts known, T T L GST ここで tm 赤径 L 観測者東経 osv st longtud GST グリニッジ恒星時 Gnwc Sdl 5

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