軌道面とは、軌道を回る天体とその中心天体を含む二次元の幾何学的な平面である。天体力学では、通常は選んだ基準面に対してどのような位置関係にあるかで記述し、その違いは軌道傾斜角と交点線の位置で表される。用語の概要は軌道面を参照。
主要な特性
軌道面と、その中での軌道の向きを定める標準的な要素には次のようなものがある。
- 傾斜角 — 軌道面と選んだ基準面とのなす角。
- 昇交点と降交点 — 軌道が基準面を横切る2点で、これらの経度によって主天体のまわりでの平面の向きが定まる。
- 交点線 — 軌道面と基準面の交線。
基準面と例
どの基準面を使うかは文脈によって異なる。太陽系の研究では、天文学者はしばしば地球の軌道面を基準にする。この面は空に投影すると黄道となり、太陽が一年を通してたどる天球上の経路として見える。別の研究では、系全体の角運動量で重みづけした平均面を表す不変平面が選ばれることもある。単純な例として、惑星が恒星のまわりを楕円軌道で回る場合、その軌道面には恒星と惑星の瞬間的な軌道がともに含まれる。
用途と実際的な重要性
軌道の面を知ることは、通過や食の予測、宇宙機のランデブーや打ち上げ計画、そして長期的な軌道進化の理解に不可欠である。軌道面どうしの相互傾斜は、衝突確率、共鳴相互作用、さらに地球から見たときに惑星が恒星の前を横切るといった観測現象に影響する。
関連用語と注目点
軌道面と軌道そのものを混同しないこと。前者は平らな面であり、後者はその内側にある曲線である。軌道面は重力摂動によって時間とともに歳差したり傾いたりし、交点経度や傾斜角が変化する。異なる系を比較したり精密測定を行ったりするときは、向きが曖昧にならないよう、用いた基準面を明示する。
関連する軌道幾何と定義の補足としては、入門的な資料や専門的解説を参照するとよい。たとえば軌道面の概要、黄道と太陽系構造（太陽系の参考項目を参照）、そして系全体の解析に関する不変平面の議論などがある。