Кіріспе

Астрономиялық объектінің басқа объектінің айналасында бір орбитаны толық аяқтауына қажетті уақыт – орбиталық кезең (немесе айналыс кезеңі). Орбиталық кезең – нақты бір астрономиялық объектінің екінші объектінің айналасында бір толық айналым жасауына кеткен уақыттың мөлшері. Астрономияда бұл көбінесе Күнді айналатын планеталар мен астероидтарға, планеталарды айналатын айларға, басқа жұлдыздарды айналатын экзопланеталарға немесе екі жұлдыздан тұратын жүйелерге қатысты айтылады. Сондай-ақ, бұл планетаның немесе айдың орбитасымен қозғалатын спутниктің бір айналым жасауына кеткен уақытын да білдіруі мүмкін. Жалпы, аспан денелері үшін орбиталық кезең – бір дененің негізгі денесінің айналасында 360 градусқа айналуымен анықталады, мысалы, Жердің Күннің айналасындағы айналымы. Астрономиядағы кезеңдер уақыт бірліктерінде, әдетте сағаттармен, күндермен немесе жылдармен өлшеніп көрсетіледі.

Байланысты кезеңдер

Жалпы аспан денелері үшін орбиталық кезең әдетте аспанда проекцияланған тұрақты жұлдыздарға қатысты бір дененің негізгі шамасына қарай 360° айналуымен анықталатын сидериялық кезеңге жатады. Жердің Күнді айналып жүрген жағдайында бұл кезең сидериялық жыл деп аталады. Бұл инерциялық (айналмайтын) еталондық жүйенің орбиталық кезеңі. Орбиталық кезеңдерді бірнеше тәсілмен анықтауға болады. Тропикалық кезең негізінен ата-ана жұлдызының орналасуымен байланысты. Ол күн жылының және сәйкесінше күнтізбелік жылдың негізі болып табылады. Синодтық кезең ата-ана жұлдызының орбиталық қатынасына емес, басқа аспан нысандарына қатысты есептеледі. Бұл оны ата-анасының айналасындағы объектінің орбитасына қарағанда ерекше тәсіл ғана емес, сонымен қатар басқа объектілермен, әдетте Жермен және олардың Күн айналасындағы орбиталарымен орбиталық қатынастардың кезеңіне айналдырады. Бұл планеталардың белгілі бір құбылысқа немесе нүктеге қайта оралу уақытын көрсетеді, мысалы, кез келген планета Күнмен бірінен соң бірі байқалатын немесе Күнге қарсы келетін кездерінде. Мысалы, Юпитер Жерден қарағанда 398,8 күндік синодикалық кезеңге ие; демек, Юпитердің оппозициясы шамамен 13 айда бір рет болады. Объектілердің орбиталарымен байланысты көптеген кезеңдер бар, олардың әрқайсысы астрономия мен астрофизиканың әртүрлі салаларында жиі қолданылады. Оларды айналу кезеңдері сияқты басқа кезеңдермен шатастырмау қажет. Ортақ орбиталық кезеңдердің мысалдары: Синодтық кезең – бұл объектінің екі немесе одан да көп басқа объектілерге қатысты бір нүктеде қайта пайда болуына кеткен уақыт. Көбінесе бұл екі объекті Жер мен Күн болып табылады. Екі рет бір-біріне қарама-қарсы келу немесе екі рет біріне-бірі қосылу уақыты да синодтық кезеңге тең. Күн жүйесіндегі аспан денелері үшін синодикалық кезең (Жер мен Күнге қатысты) Жердің Күнді айналып қозғалуына байланысты тропикалық кезеңнен өзгеше болады. Мысалы, Жерден Күнге қатысты Ай орбитасының синодикалық кезеңі 29,5 орташа күнге тең, себебі Айдың фазасы мен Күн мен Жерге қатысты орны осы кезеңнен кейін қайталанады. Бұл Жердің Күнді айналып өтуіне байланысты оның Жерді айналып өтуінің сидериялық кезеңінен (27,3 орташа күн) ұзақ. Дракониттік кезең (немесе түйіндік кезең) – бұл объектінің орбитасының оңтүстік жарты шардан солтүстік жарты шарға эклиптиканы кесіп өту арасындағы уақыт. Бұл кезең сидериялық кезеңнен өзгеше, өйткені объектінің орбиталық жазықтығы да, эклиптика жазықтығы да тұрақты жұлдыздарға қатысты прецессиялайды, сондықтан олардың қиылысуы – түйіндер сызығы да тұрақты жұлдыздарға қатысты прецессиялайды. Эклиптика жазықтығы белгілі бір эпохада орналасқан күйде сақталса да, объектінің орбиталық жазықтығы прецессиялайды, дракониттік кезеңнің сидериялық кезеңнен өзгеше болуына себеп болады. Аномалистік кезең – бұл объектінің периапсисінде (күн жүйесіндегі планеталар үшін перигелий) екі рет өтуі арасындағы уақыт. Бұл сидериялық кезеңнен өзгеше, өйткені объектінің үлкен жарты осьі әдетте баяу жылжиды. Сонымен қатар, Жердің тропикалық кезеңі (тропикалық жыл) – бұл оның айналу осінің Күнмен екі рет туралану арасындағы уақыт, сонымен қатар 0 сағат оң жаққа көтерілудегі объектінің екі рет өтуі ретінде қарастырылады. Бір Жер жылы Күннің эклиптика бойымен бір айналымды аяқтауына кеткен уақыттан сәл қысқа (сидериялық жыл), өйткені еңіс ось пен экваторлық жазықтық баяу прецессиялайды (анықтама жұлдыздарына қатысты айналады), орбита аяқталғанға дейін Күнмен қайта сәйкестендіріледі. Жердің осьтік прецессиясының бұл циклі, күн мен түн теңелуінің прецессиясы деп аталады, шамамен 25 772 жылда қайталанады. Кезеңдер басқа аспан денелерінің шағын күрделі сыртқы гравитациялық әсерінен туындайтын әртүрлі нақты астрономиялық анықтамалар бойынша да анықталуы мүмкін. Мұндай өзгерістерге сондай-ақ екі астрономиялық дененің (барицентр) арасындағы ауырлық орталығының нақты орналасуы, басқа планеталар немесе денелердің бұзылыстары, орбиталық резонанс, жалпы салыстырмалылық және т.б. жатады. Көбінесе бұл құбылыстар аспан механикасын қолдана отырып, аспан денелерінің нақты позициялық бақылауларын жүзеге асыратын астрометрия арқылы егжей-тегжейлі күрделі астрономиялық теориялармен зерттеледі.

Басқа планеталарға қатысты синодикалық кезеңдер

Синодтық кезең ұғымы Жерге ғана емес, басқа планеталарға да қолданылады, ал есептеу формуласы жоғарыда берілген формуламен бірдей. Төменде кейбір планеталардың бір-біріне қатысты синодикалық кезеңдерін тізімдейтін кесте берілген:
+ Орбиталық кезең (жылдар) Марсқа қатысты Юпитер Сатурн Хирон Уран Нептун Плутон Куаар Эрида Күн 1.881 11.86 29.46 50.42 84.01 164.8 248.1 287.5 557.0 Марс 2.236 2.009 1.954 1.924 1.903 1.895 1.893 1.887 Юпитер 19.85 15.51 13.81 12.78 12.46 12.37 12.12 Сатурн 70.87 45.37 35.87 33.43 32.82 31.11 2060 Хирон 126.1 72.65 63.28 61.14 55.44 Уран 171.4 127.0 118.7 98.93 Нептун 490.8 386.1 234.0 Плутон 1810.4 447.4 50000 Куаар 594.2

Орбиталық кезеңдердің мысалы: қос жұлдыздар

Екілік жұлдыз. Орбиталық кезең. AM Canum Venaticorum 17.146 минут. Beta Lyrae AB 12.9075 күн. Alpha Centauri AB 79.91 жыл. Proxima Centauri – Alpha Centauri AB 500,000 жыл немесе одан да көп.