軌道 (力学)

軌道とは、眼窩のことでもあります。

軌道とは、物体が星や惑星、月の周りを回るときに、宇宙空間で取る経路のことです。動詞としても使えます。例えば"地球は太陽の周りを回っている"'revolves'も同じ意味ですが、'rotates'は物体の自転を表しています。

昔、人々は太陽が地球の周りを回っていると考えていました。毎朝、太陽は東に昇り、西に下っていきました。それはちょうどそれが地球の周りを回っていたことを意味しているように見えました。しかし、今、コペルニクスやガリレオ・ガリレイのような人々のおかげで、太陽が太陽系の中心であり、地球はその周りを回っていることがわかってきました。アイザック・ニュートンは、重力が惑星や月の軌道をコントロールしていることを発見しました。衛星とは、宇宙空間で他の物体の周りを回る物体のことですから、月が地球の衛星であるように、地球も太陽の衛星なのです。太陽の周りには、惑星のようにたくさんの衛星があり、何千もの小惑星、彗星、隕石があります。地球には天然の衛星(月)が1つあるだけですが、地球の周りを周回している人工衛星はたくさんあります。

人々が軌道について考え始めた当初は、すべての軌道は完全なでなければならないと考えていました。例えば、コペルニクスやガリレオはそう考えていました。しかし、人々が惑星の運動を注意深く研究するようになると、惑星が完全な円で動いているわけではないことがわかりました。惑星の中には、ほぼ真円に近い軌道を持つものもあれば、もっと楕円形(卵型)の軌道を持つものもあります。

惑星軌道Zoom
惑星軌道

共通の副都心を周回している質量にわずかな差がある2つの体。これは、冥王星-シャロン星系のようなものです。Zoom
共通の副都心を周回している質量にわずかな差がある2つの体。これは、冥王星-シャロン星系のようなものです。

軌道周期

軌道周期とは、ある物体、つまり衛星が他の物体の周りを周回するのにかかる時間のことです。例えば、地球の公転周期は1です。365.25日です。余分な「.25」は、4年に1度うるう日がある理由です)。

月は地球の周りを一周するのに27日(地球から見て29.53日)かかり、自転するのにも時間がかかります。そのため、月は常に片側だけが地球に面していて、「月の暗い面」は反対側を向いています(月のどの面も同じように光を受けていますが、私たちには見えないので「暗い」と呼ばれています)。1つの太陰年と1つの太陰日は同じ時間である。

楕円軌道と偏心軌道

ヨハネス・ケプラー(1571-1630年生きた)が数学的な「惑星運動の法則」を書いたのは、太陽系の惑星の軌道が本当の円ではなく、本当の楕円(「平らになった円」のような形)であることを発見したからです。これが、軌道が楕円形と表現される理由です。軌道が楕円であればあるほど、軌道が偏心していることになります。これを軌道偏心といいます。

アイザック・ニュートン(1642年~1727年)は、ケプラーの法則がなぜそのように働くのかを示すために、重力についての彼自身の考えを用いました。ジョセフ・ルイ・ラグランジュは、軌道力学の研究をさらに発展させ、ニュートンの理論を使って軌道の形を変える摂動を予測しました。

質問と回答

Q: 軌道とは何ですか?


A:星や惑星、月の周りを回るときに、宇宙空間で物体が通る道筋のことです。

Q: 大昔、太陽の軌道はどのように捉えられていたのでしょうか?


A: 大昔は、太陽は地球の周りをぐるぐると回っていると考えられていました。毎朝、太陽は東から昇ってきて、西に沈む。地球の周りを回っているのは理にかなっていると思ったのです。

Q: 重力によって軌道が制御されていることを発見したのは誰ですか?


A: アイザック・ニュートンが、重力が惑星や月の軌道を制御していることを発見しました。

Q: 地球は他の天体の衛星なのか?


A:はい、地球は太陽の衛星です。月が地球の衛星であるように。

Q: 太陽にはいくつの衛星があるのですか?


A:太陽には、惑星や何千もの小惑星、彗星、メテオロイドのような、たくさんの衛星があります。

Q: コペルニクスやガリレオは、軌道についてどう考えていたのでしょうか?A: 人々が最初に軌道について考え始めたとき、すべての軌道は完全な円でなければならないと考え、円は「完全な」形だと考えていました。コペルニクスやガリレオもそう考えていた。

Q: 惑星の軌道はすべて真円なのでしょうか?A:いいえ、惑星の運動を注意深く研究するようになったとき、すべての惑星の軌道が完全な円であるとは限らないことがわかりました。

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