Кіріспе
Кіші орбиталық дененің үлкен орбиталық денеге қатысты орбиталық қозғалысының түрі. Аспан механикасында ат баяу орбитасы – үлкен орбиталық денеге қатысты кіші орбиталық дененің орбиталық қозғалысының түрі. Кіші дененің шын орбиталық периоды (мезгілі) үлкен дененің орбиталық периодына өте жақын болады, және егер оның орбитасы үлкен дененің орбитасынан сәл эксцентрлі болса, әрбір айналым кезінде ол үлкен дененің орбитасындағы бір нүктеге айналатын сияқты эллипс жасайды. Алайда, бұл цикл жабық емес, ол алға немесе артқа қарай жылжиды, сондықтан ол айналып өтетін нүкте үлкен дененің орбитасы бойымен ұзақ уақыт бойы біртегіс қозғалып жатқандай көрінеді. Объект траекториясының екі шетінен үлкен денеге жақындағанда оның көрінетін бағыты өзгереді. Толық цикл бойы орталық нүкте үлкен дене арасындағы "аттың тұяқтарының" контурін көрсетеді. Жерге қатысты ат баяу орбитасындағы астероидтерге 54509 YORP, 2002 AA, 2010 SO, 2015 SO және мүмкін 2001 GO жатады. Күрделірек анықтамаға 3753 Круитне, ол қосымша және/немесе өтпелі орбитада, сондай-ақ (85770) 1998 UP және 2003 YN кіруі мүмкін. 2016 жылға қарай Жердің 12 ат баяу либраторы табылды. Сатурнның Эпиметей және Янус серіктері бір-біріне қатысты ат баяу орбиталарын иеленеді (олардың жағдайында қайталама оралым болмайды: әрқайсысы екіншісіне қатысты толық ат баяу орбитасын жасайды).
In celestial mechanics, a horseshoe orbit is a type of co orbital motion of a small orbiting body relative to a larger orbiting body. The osculating (instantaneous) orbital period of the smaller body remains very near that of the larger body, and if its orbit is a little more eccentric than that of the larger body, during every period it appears to trace an ellipse around a point on the larger object's orbit. However, the loop is not closed but drifts forward or backward so that the point it circles will appear to move smoothly along the larger body's orbit over a long period of time. When the object approaches the larger body closely at either end of its trajectory, its apparent direction changes. Over an entire cycle the center traces the outline of a horseshoe, with the larger body between the 'horns'. Asteroids in horseshoe orbits with respect to Earth include 54509 YORP, 2002 AA, 2010 SO, 2015 SO and possibly 2001 GO. A broader definition includes 3753 Cruithne, which can be said to be in a compound and/or transition orbit, or (85770) 1998 UP and 2003 YN. By 2016, 12 horseshoe librators of Earth have been discovered. Saturn's moons Epimetheus and Janus occupy horseshoe orbits with respect to each other (in their case, there is no repeated looping: each one traces a full horseshoe with respect to the other).
Орбиталық кезеңдер
А нүктесінен бастап, Жер мен Күннің арасындағы ішкі сақинада орналасқан спутник Жерден жылдам айналып, Жер мен Күннің арасынан өтуге бет түзеп келеді. Бірақ Жердің гравитациясы сыртқа қарай үдемелі күш көрсетіп, спутникті жоғары орбитаға тартады, бұл (Кеплердің үшінші заңына сәйкес) оның бұрыштық жылдамдығын азайтады. Спутник В нүктесіне жеткенде, Жермен бірдей жылдамдықпен қозғалады. Жердің гравитациясы спутникті орбиталық жол бойымен үдетіп, оны одан да жоғары орбитаға тартады. Соңында, С нүктесінде спутник Жерден қалыс қалуға бастайтын, жеткілікті биік және баяу орбитаға жетеді. Одан кейін ол келесі ғасыр немесе одан да көп уақытты Жерге қатысты қарағанда орбитада «кері» жылдамдықпен иықтап көрінеді. Оның Күнді айналуы бір Жер жылынан сәл ғана ұзаққа созылады. Уақыт өте келе Жер мен спутник Күннің қарама-қарсы жақтарында болады. Соңында спутник D нүктесіне жетеді, онда Жердің гравитациясы спутниктің орбиталық жылдамдығын төмендетеді. Бұл оның төменгі орбитаға түсуіне себеп болады, бұл іс жүзінде спутниктің Күнді айналу бұрыштық жылдамдығын арттырады. Бұл E нүктесіне дейін жалғасады, онда спутниктің орбитасы Жердің орбитасынан төмен және жылдам болады, және ол Жерден алға жылдамдай бастайды. Келесі бірнеше ғасырлар бойы ол А нүктесіне оралу сапарын аяқтайды. Ұзақ мерзімді алғанда, астероидтар аттың ізі сияқты орбиталар мен квази-спутник орбиталары арасында ауыса алады. Квази-спутниктер өз планеталарына гравитациялық байланысты емес, бірақ олар Күнді планетамен бірдей орбиталық кезеңмен айналып жүргенде, оны кері бағытта айналып шығады. 2016 жылға қарай орбиталық есептеулер Жердің төрт аттың ізі сияқты либраторлары және оның сол кездегі бес квази-спутнигі аттың ізі сияқты және квази-спутник орбиталары арасында үнемі ауысып отыратынын көрсетті.
Энергия көзқарасы
Энергияны сақтау принципін қарастыру арқылы жағдайды сәл басқаша, бірақ эквивалентті түрде қарастыруға болады. Классикалық механиканың теоремасы бойынша, уақыттан тәуелсіз потенциалдық өрісте қозғалатын дененің толық энергиясы, E = T + V, сақталады, мұнда E – толық энергия, T – кинетикалық энергия (әрдайым теріс емес) және V – потенциалдық энергия, ол теріс шама. Осыған сәйкес, V = GM/R массасы M және орбиталық радиусы R болатын тартылыс күші бар дененің жанында, тұрақты санақ жүйесінен қарағанда, V массаның арт жағындағы аймақта артады, ал алдындағы аймақта кемиді. Дегенмен, толық энергиясы төмен орбиталардың периоды қысқа болады, сондықтан планетаның алдында баяу қозғалатын дене энергиясын жоғалтады, қысқарақ периодты орбитаға түседі және осылайша баяу алыстайды, яғни "қайтарылады". Планетаның арт жағында баяу қозғалатын денелер энергия жинап, жоғарырақ, баяурақ орбитаға көтеріледі, соның салдарынан артқа қалады, сол сияқты кері қайтарылады. Осылайша, кішкентай дене алдыңғы және артқы жағдайлар арасында қозғалып, аймаққа үстемдік ететін планетаға тым жақын келмейді.
Қалқанша орбитасы
Сондай-ақ, Троянды (аспан денелерін) қараңыз. 1-суретте Лагранж нүктелері мен (мысалы, көк үшбұрыштарға жақын сызықтар) айналасындағы қысқа орбиталар көрсетілген. Бұлар түйеқұйрық орбиталары деп аталады және оларды ұқсас жолмен түсіндіруге болады, бірақ астероидтің Жерден қашықтығы Күннің қарсы жағындағы нүктеге дейін қаншалықты тербелмейтінін ескерсек. Жерге жақындағанда немесе одан алыстағанда, Жердің гравитациялық өрісінің өзгеруі оның жылдамдығын арттыра немесе азайтады, бұл оның орбитасындағы өзгеріске, яғни либрацияға себеп болады. Түйеқұйрық орбитаның мысалы – Сатурнның кішкентай серігі Полидеукс, ол үлкен серік Дионаға қатысты артта қалған нүктесінің айналасында либрациялайды. Жер орбитасына қатысты 2010 ТК астероиді алдыңғы нүктесінің айналасында түйеқұйрық орбитада орналасқан. 2020 VT1 Марсқа қатысты уақытша жылқынің ізі сияқты орбитамен қозғалады.