Кіріспе

Аспан механикасында орбита (орбиталық айналым деп те аталады) – объектінің нүкте маңындағы қисық жолы, мысалы, планетаның жұлдызды айналу жолы, немесе планетаның табиғи серігінің, немесе жасанды спутниктің планета, ай, астероид немесе Лагранж нүктесі сияқты кеңістіктегі объектінің маңындағы жолы. Әдетте, орбита дегеніміз – үнемі қайталанып отыратын траектория, бірақ ол қайталанбайтын траекторияны да білдіре береді. Шамамен алғанда, планеталар мен серіктер эллипстік орбиталармен қозғалады, олардың масса орталығы эллипстің фокусында орналасқан, бұл Кеплердің планеталық қозғалыс заңдарында сипатталған. Көптеген жағдайларда орбиталық қозғалысты Ньютон механикасымен дұрыс есептеуге болады, ол гравитацияны кері квадрат заңына бағынатын күш ретінде түсіндіреді. Дегенмен, Альберт Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясы, гравитацияны кеңістік-уақыттың қисықтығымен байланыстырады және орбиталар геодезиялық сызықтармен жүзеге асады, орбиталық қозғалыстың нақты механикасын есептеуде және түсінуде көбірек дәлдік береді.

Тарих

Тарихи тұрғыдан алғанда, планеталардың көрінетін қозғалыстарын еуропалық және араб философтары аспан сфералары идеясын қолдана отырып сипаттады. Бұл модельде жұлдыздар мен планеталар бекітілген, қозғалатын сфералар немесе сақиналарға тіркелген деп есептелді. Бұл теория аспанның қозғалысынан басқа, гравитация туралы түсініксіз дамыды. Планеталардың қозғалысы одан да дәл өлшенгеннен кейін, деференциял және эпициклдер сияқты теориялық механизмдар қосылды. Модель планеталардың аспандағы орнын жеткілікті дәл болжаса да, өлшемдер нақтырақ болған сайын эпициклдердің саны көбейді, сондықтан модель күрделене түсті. Алғашқыда геоцентрлік болған бұл модель Коперникпен Күнді ортаға қою арқылы жеңілдетілді. Бұл модель 16 ғасырда, кометалардың сфераларды кесіп өтуі байқалғанда, сынға ұшырады. Орбиталарды қазіргі заманғы түсінудің негізін алғаш рет Иоганн Кеплер қалады, оның нәтижелері үш планеталық қозғалыс заңында жинақталған. Біріншіден, ол Күн жүйесіндегі планеталардың орбиталары бұрынғыдай дөңгелек емес, эллипстік екенін, ал Күн орбиталардың ортасында емес, бір фокусында екенін анықтады. Екіншіден, ол әр планетаның орбиталық жылдамдығы тұрақты емес, планетаның Күнге қашықтығына байланысты екенін тапты. Үшіншіден, Кеплер Күнді айналатын барлық планеталардың орбиталық қасиеттері арасындағы әмбебап байланысты анықтады. Планеталардың Күннен алыстаған қашықтығының кубтары орбиталық айналым кезеңдерінің квадраттарына пропорционалды. Мысалы, Юпитер мен Венера Күннен шамамен 5,2 және 0,723 а.б. қашықтықта орналасқан, олардың орбиталық айналым кезеңдері шамамен 11,86 және 0,615 жылды құрайды. Бұл пропорционалдылық Юпитер үшін 5,23/11,862 және Венера үшін 0,7233/0,6152 қатынастарының шамамен теңдігінен көрінеді. Осы ережелерге сәйкес келетін идеалданған орбиталар Кеплер орбиталары деп аталады. Исаак Ньютон Кеплер заңдарының оның гравитация теориясынан туындайтынын және гравитацияға ұшыраған денелердің орбиталары конус тәрізді қисықтар болатынын көрсетті (бұл гравитация күші бірден таралады деп есептейді). Ньютон екі дене үшін орбиталардың мөлшері олардың массаларына кері пропорционалды екенін және олар ортақ массалық орталықтың айналысында орбиталайтынын көрсетті. Егер бір дененің массасы екіншісінен әлдеқайда көп болса (мысалы, жасанды серік планетаның айналысында болғанда), массалық орталықты одан да көп дененің ортасымен сәйкес деп есептеу ыңғайлы. Ньютон механикасындағы жетістіктер Кеплер орбитасының негізгі болжамдарынан ауытқуларды зерттеу үшін қолданылды, мысалы, басқа денелердің бұзылыстары немесе шар емес, сфера тәрізді денелердің әсері. Джозеф Луи Лагранж Ньютон механикасына энергияға күштен гөрі көбірек назар аударатын жаңа тәсілді ұсынды және үш дене мәселесіндегі Лагранж нүктелерін ашты. 1846 жылы Урбан Ле Верьер Уран орбитасындағы түсіндірілмейтін бұзылыстарға сүйене отырып, Нептунның орнын болжау арқылы классикалық механиканы нақтылады. Альберт Эйнштейн 1916 жылғы «Жалпы салыстырмалылық теориясының негізі» атты мақаласында гравитацияның кеңістік-уақыттың қисықтығына байланысты екенін түсіндірді және Ньютонның өзгерістер бірден таралады деген болжамын жойды. Бұл астрономдарды Ньютон механикасы орбиталарды түсінуде ең жоғары дәлдікті қамтамасыз етпейтінін мойындауға мәжбүр етті. Салыстырмалылық теориясында орбиталар геодезиялық траекторияларды ұстанады, олар көбінесе Ньютонның болжамдарымен жақсы жуықталады (өте күшті гравитациялық өрістер мен жоғары жылдамдықтар болмаса), бірақ айырмашылықтарды өлшеуге болады. Теориялардың арасындағы айырмашылықты анықтауға болатын барлық тәжірибелік деректер салыстырмалылық теориясымен тәжірибелік өлшеу дәлдігі шегінде сәйкес келеді. Жалпы салыстырмалылық теориясының бастапқы дәлелі - ол Меркурий перигелиясының прецессиясындағы Le Verrier алғаш рет байқаған түсіндірілмейтін бөліктің қалған бөлігін түсіндіре алды. Дегенмен, Ньютон шешімі көптеген қысқа мерзімді мақсаттар үшін әлі де қолданылады, өйткені оны пайдалану әлдеқайда оңай және жеткілікті дәлді.

Планеталық орбиталар

Планеталық жүйеде планеталар, шағын планеталар, астероидтер және басқа да кіші планеталар, кометалар және ғарыш қалдықтары жүйенің бариортасының айналасында эллипстік орбиталармен қозғалады. Барицентрдің айналасындағы параболалық немесе гиперболалық орбитадағы комета жұлдызға гравитациялық байланысты емес, сондықтан ол жұлдыздың планеталық жүйесінің бөлігі болып саналмайды. Планеталық жүйедегі планеталардың біріне гравитациялық байланыстағы денелер, табиғи немесе жасанды спутниктер, сол планетаның жанында немесе ішінде барицентрге жақын орбиталармен қозғалады. Өзара гравитациялық бұзылыстардың салдарынан планеталардың орбиталарының эксцентрициті уақыт өте келе өзгереді. Күн жүйесіндегі ең кішкентай планета Меркурийдің орбитасы ең эксцентрлі. Қазіргі кезде Марстың эксцентрициті ең үлкен, ал Венера мен Нептунның орбиталық эксцентрициті ең кішкентай. Екі нысан бір-бірінің айналасында қозғалғанда, периапсис – екі нысанның бір-біріне ең жақын орналасқан нүктесі, ал апоапсис – ең алыс орналасқан нүктесі болып табылады. (Нақты денелер үшін арнайы терминдер қолданылады. Мысалы, перигей және апогей – Жерді айналатын орбитаның ең төменгі және ең жоғары нүктелері, ал перигелий және афелий – Күнді айналатын орбитаның ең жақын және ең алыс нүктелері.) Планеталар жұлдызды айналып жүрген жағдайда, жұлдыздың және оның барлық спутниктерінің массасы барицентр деп аталатын бір нүктеде есептеледі. Жұлдыздың барлық спутниктерінің траекториялары сол барицентрдің айналасында эллипстік орбиталар болып табылады. Бұл жүйедегі әрбір спутниктің өзінің эллипстік орбитасы болады, ал барицентр сол эллипстің бір фокусінде орналасады. Орбитасының кез келген нүктесінде әрбір спутник барицентрге қатысты кинетикалық және потенциалдық энергияның белгілі бір мәніне ие болады, ал осы екі энергияның қосындысы орбитаның кез келген нүктесінде тұрақты мәнге тең болады. Сәйкесінше, планета периапсиске жақындағанда оның жылдамдығы артады, себебі оның потенциалдық энергиясы төмендейді; ал планета апоапсиске жақындағанда оның жылдамдығы төмендейді, себебі оның потенциалдық энергиясы артады.

Үлгі

Жер планетасының орбитасын көрсету үшін Ньютонның зеңбірек моделі пайдалы болуы мүмкін (төмендегі суретті қараңыз). Бұл – «ой эксперименті», онда биік таудың басындағы зеңбірек кез келген таңдалған бастапқы жылдамдықпен көлденең бағытта зеңбірек доңғалағын атуға қабілетті. Зеңбірек доңғалағына әсер ететін ауаның қарсылығы ескерілмейді (немесе таудың биіктігі Жер атмосферасынан жоғары болуы мүмкін, бұл да сондай-ақ). Егер зеңбірек доңғалақты төмен бастапқы жылдамдықпен атса, доңғалақтың траекториясы төмен қарай иіліп, жерге тиеді (А). Атыс жылдамдығы артқан сайын, зеңбірек доңғалағы зеңбіректен (В) алыс жерге тиеді, себебі доңғалақ әлі де жерге қарай құлап жатқанда, жер одан көбірек иіледі (жоғарыдағы бірінші тармаққа қараңыз). Бұл қозғалыстардың барлығы техникалық мағынада «орбиталар» болып табылады – олар ауырлық орталығының айналасындағы эллипстік жолдың бір бөлігін сипаттайды, бірақ орбиталар Жерге соғылу арқылы тоқтатылады. Егер зеңбірек доңғалағы жеткілікті жылдамдықпен атылса, жер доңғалақтың құлауымен кемінде тең мөлшерде иіледі, сондықтан доңғалақ ешқашан жерге тимейді. Ол енді үздіксіз немесе айналып өтетін орбитада. Планетаның ауырлық орталығының биіктігі мен массасының кез келген нақты комбинациясы үшін (С) көрсетілгендей, дөңгелек орбитаны тудыратын нақты бір атыс жылдамдығы бар (доңғалақтың массасы ескерілмейді, ол Жер массасына қарағанда өте кішкентай деп есептеледі). Атыс жылдамдығы осыдан жоғары болса, үздіксіз эллипстік орбиталар пайда болады; біреуі (D) суретінде көрсетілген. Егер бастапқы атыс Жер бетінен жоғарыдан жасалса, онда азырақ атыс жылдамдығымен де үздіксіз эллипстік орбиталар болады; олар Жерге жарты орбитадан кейін және дөңгелек орбитадан төмен, атыс нүктесіне тікелей қарсы нүктеде ең жақын болады. Планетаның массасына және объектінің ауырлық орталығынан қашықтығына байланысты, «құтылу жылдамдығы» деп аталатын белгілі бір көлденең атыс жылдамдығында параболалық жолмен ашық орбитаға (E) қол жеткізіледі. Одан да жоғары жылдамдықтарда объект гиперболалық траекториялардың бірнешеуін ұстанады. Іс жүзінде, бұл екі траекториялық типтің екеуі де объект планетаның тартылысынан «босап», ешқашан қайтып оралмайтын «ғарышқа шығып кетеді» дегенді білдіреді.

Ньютонның гравитациялық заңы және екі денелік проблемалардағы қозғалыс заңы

Көп жағдайда релятивистік эффектілерді ескермеуге болады, ал Ньютон заңдары қозғалысты жеткілікті дәл сипаттайды. Дененің үдеуі, оған әсер ететін күштердің қосындысына тең, оның массасына бөлінгендегі мәніне ие, ал дененің гравитациялық күші екі тартылысқан дененің массаларының көбейтіндісіне пропорционалды және олардың арақашықтығының квадратына кері пропорционалды түрде кемиді. Осы Ньютондық жуықтау бойынша, екі нүктелік массадан немесе шар тәрізді денелерден тұратын жүйе үшін, тек өзара гравитациялық тартылысқа ғана тап болғанда (екі дене проблемасы деп аталады), олардың траекторияларын дәл есептеуге болады. Егер ауыр дене кіші денеге қарағанда әлдеқайда массивті болса, мысалы, планетаның айналасында айналатын спутник немесе кішкентай ай, немесе Жердің Күнді айналуы сияқты жағдайларда, ауыр дененің орталығына бағытталған координаттар жүйесінде қозғалысты сипаттау жеткілікті дәл және ыңғайлы, және біз жеңіл дене ауыр дененің айналасында орбитада дейміз. Егер екі дененің массалары шамалас болса, дәл Ньютондық шешім әлі де жеткілікті және жүйенің массалық орталығына координаттар жүйесін орналастыру арқылы қол жеткізуге болады.

Гравитациялық потенциалдық энергияны анықтау

Энергия гравитациялық өрістермен байланысты. Егер бір дене екінші бір денеден алыс болса және оған тартылса, сыртқы жұмыс істей алады, демек, гравитациялық потенциалдық энергияға ие. Екі денені гравитацияның тартым күшіне қарсы бөліп-тарату үшін жұмыс істеу қажет болғандықтан, олардың гравитациялық потенциалдық энергиясы бір-бірінен алшақтаған сайын артады, ал жақындаған сайын кемиді. Нүктелік массалар үшін гравитациялық энергия олардың арақашықтығы нөлге жақындағанда нөлге дейін төмендейді. Ыңғайлы және қабылданған тәжірибе бойынша, олардың арақашықтығы шексіз болған кезде потенциалдық энергияны нөлге тең деп есептеуге болады, сондықтан олардың арақашықтығы шекті болғанда ол теріс мәнге ие (өйткені нөлден кемиді).

Орбиталық энергиялар мен орбиталық пішіндер

Егер екі ғана гравитациялық дене өзара әрекеттессе, олардың орбиталары конус қимасына сәйкес келеді. Орбита ашық (яғни, объект ешқашан қайтып оралмайды) немесе жабық (қайтып оралады) болуы мүмкін. Бұл жүйедегі жалпы энергияға (кинетикалық + потенциалдық энергия) байланысты. Егер потенциалдық энергияны шексіз қашықтықта нөл деп есептесек, кинетикалық энергия ешқашан теріс болмайды. Сондықтан, байланған орбиталар теріс жалпы энергияға, параболалық траекториялар нөлдік жалпы энергияға, ал гиперболалық орбиталар оң жалпы энергияға ие болады. Ашық орбита, егер оның жылдамдығы траекториясының сол нүктесіндегі құтылу жылдамдығына тең болса, парабола пішіндес болады, ал жылдамдығы құтылу жылдамдығынан жоғары болса, гипербола пішіндес болады. Құтылу жылдамдығына тең немесе одан жоғары жылдамдықпен бір-біріне жақындаған денелер, ең жақын нүктеде бір-бірінің айналасын қысқаша айналып, содан кейін мәңгілікке тарап кетеді. Барлық жабық орбиталар эллипс пішіндес болады. Дөңгелек орбита – эллипстің фокустары бір нүктеде түйіскен ерекше жағдай. Орбиталық дененің Жерге ең жақын нүктесі перигей деп аталады, ал орбита Жерден басқа денеге қатысты болғанда периапсис (кейде дұрыс емес "перифокус" немесе "перицентр") деп аталады. Жер серігінің Жерден ең алыс нүктесі апогей, апоапсис немесе кейде апифокус немесе апоцентр деп аталады. Периапсистен апоапсиске дейінгі сызық апсид сызығы деп аталады. Бұл эллипстің бас осі, оның ең ұзын бөлігі арқылы өтетін сызық.

Ньютонның гравитациялық заңының шектеулері

Нүктелі массаның немесе Ньютондық гравитациялық өрісі бар сфералық дененің байланған орбиталары жабық эллипс болып табылады, олар дәл және шексіз бірдей жолды қайталайды. Бірақ, кез келген сфералық емес немесе Ньютондық емес әсерлер (мысалы, Жердің сәл жалпақтығы немесе релятивистік әсерлер, гравитациялық өрістің қашықтыққа байланысты өзгеруін тудырады) орбитаның пішінін Ньютондық екі дене қозғалысына тән жабық эллипстен өзгертеді. Екі денелік шешімді Ньютон 1687 жылы "Principia" еңбегінде жариялаған. 1912 жылы Карл Фритиоф Сандман үш денелік мәселені шешетін жинақты шексіз қатарды жасады; алайда, ол көп пайдасы үшін тым баяу жинақталады. Лагранж нүктелері сияқты ерекше жағдайларды есепке алмағанда, төрт немесе одан да көп денелерден тұратын жүйенің қозғалыс теңдеулерін шешуге белгілі әдіс жоқ.

Көп денелік проблемаларға қатысты тәсілдер

Көптеген денелер бар орбиталар дәл жабық формалы шешімнің орнына кез келген қалаған дәлдікпен жуықталуы мүмкін. Бұл жуықтаулар екі түрге бөлінеді:
Бір түрі таза эллипстік қозғалысты негізге алады және бірнеше дененің гравитациялық әсерін ескеру үшін бұзылу терминдерін қосады. Бұл астрономиялық денелердің орналасуын есептеуге қолайлы. Айлардың, планеталардың және басқа денелердің қозғалыс теңдеулері жоғары дәлдікпен белгілі және аспандық навигацияға арналған кестелер жасау үшін қолданылады. Дегенмен, Ньютондық емес әдістермен шешілуі тиіс тұрақты құбылыстар бар. Дифференциалдық теңдеулер түрі ғылыми зерттеулерге немесе миссия жоспарлауға пайдаланылады. Ньютон заңдарына сәйкес, денеге әсер ететін күштердің қосындысы дене массасын оның үдеуіне көбейтуге тең (F = ma). Сондықтан үдеулерді орналасулар арқылы өрнектеуге болады. Бұзылу терминдерін осы түрде сипаттау әлдеқайда оңай. Орын және жылдамдықтың бастапқы мәндерінен кейінгі орын және жылдамдықтарды болжау бастапқы мәндер есебін шешумен байланысты. Сандық әдістер объектілердің болашақтағы орналасуын және жылдамдығын қысқа мерзім ішінде есептейді, содан кейін есептеуді қайталап отырады. Дегенмен, компьютер математикасының шектеулі дәлдігінен туындаған ұсақ арифметикалық қателер жинақталады, бұл осы тәсілдің дәлдігін шектейді. Көптеген денелерді қамтитын дифференциалдық модельдеулер есептеулерді массалық орталықтар арасындағы иерархиялық жұптық тәсілмен жүргізеді. Осы схеманы қолдану арқылы галактикалар, жұлдыздық шоғырлар және басқа да ірі денелер жиынтығы модельдеуге қол жеткізілді.

Релятивистік орбиталық қозғалыс

Жоғарыда аталған классикалық (Ньютондық) орбиталық механиканың талдауы, жалпы салыстырмалылық теориясының, мысалы, кеңістік-уақыттың бұрылуы және гравитациялық уақыттың өзгеруі сияқты одан да күрделі әсерлерінің шамалы екенін болжайды. Релятивистік әсерлер өте зор массалы денелерге жақын болғанда (күнді айналатын Меркурий орбитасының прецессиясы сияқты) немесе жоғары дәлдік қажет болғанда (GPS спутниктері үшін орбиталық элементтерді есептеу және уақыт сигналдарының анықтамалары сияқты) елеулі бола бастайды.

Орбиталық жазықтық

Осыған дейін жасалған талдау екі өлшемді болды; белгілі бір орбита кеңістікте бекітілген жазықтықта екі өлшемді болып келеді, сондықтан үш өлшемге кеңейту үшін екі өлшемді жазықтықты қатысты планеталық дененің полюстеріне қажетті бұрышқа бұру жеткілікті. Мұны үш өлшемде іске асыру үшін бірегей анықтама беру үшін үш сан қажет, және олар дәстүрлі түрде үш бұрыш арқылы беріледі.

Орбиталық кезең

Орбиталық кезең – айналып жүретін дененің бір толық айналымды жасауға кеткен уақыты.

Ауырулар

Орбиталық бұзылыс – бұл негізгі тартылыс күшінң жалпы күшінен немесе орташа импульсінен әлдеқайда кішірек, және орбитадағы екі дененің сыртынан әсер ететін күш немесе импульс нәтижесінде туындайтын үдеу, ол уақыт өте орбитаның параметрлерін өзгертеді.

Радиалды, проградиалды және көлденең бұзылулар

Орбитадағы денеге берілген шағын радиалды импульс эксцентриситетті өзгертеді, бірақ орбиталық кезеңді өзгертпейді (бірінші дәрежеде). Проградты немесе ретроградты импульс (яғни орбиталық қозғалыс бағытында қолданылатын импульс) эксцентриситетті де, орбиталық кезеңді де өзгертеді. Атап айтқанда, периапсисте проградты импульс апоапсистегі биіктікті арттырады, ал керісінше, ретроградты импульс оны төмендетіп, кері әсер етеді. Көлденең импульс (орбиталық жазықтықтан шығып) орбиталық жазықтықтың бұрылуына себеп болады, ал кезең мен эксцентриситет өзгермейді. Барлық жағдайларда, жабық орбита әрдайым бұзылыс нүктесімен қиылысады.

Орбиталық ыдырауы

Егер орбита атмосферасы бар планеталық денеге жақын болса, онда оның орбитасы соғудың әсерінен ыдырайды. Әсіресе, әрбір периапсис кезінде объект атмосфералық соғуды бастан кешіреді, энергиясын жоғалтады. Әр жолы орбита эксцентриситеті төмендейді (көбірек дөңгелек болады), өйткені объект кинетикалық энергиясын дәл сол энергияның ең жоғары мәнінде жоғалтады. Бұл маятниктің ең төменгі нүктесін баяулату әсеріне ұқсас; маятниктің ең жоғары нүктесі төмендейді. Әр баяулау кезінде атмосфера орбитаның үлкен бөлігіне әсер етеді және әсер күшейе түседі. Соңында, әсер соншалықты үлкен болады, максималды кинетикалық энергия орбитаны атмосфералық соғу әсерінің шегінен жоғары көтеруге жеткіліксіз болады. Осы кезде дене жылдам төмен қарай спираль тәрізді құлайды және орталық денемен қиылысады. Атмосфераның шекаралары кең ауқымды. Күннің активтігі жоғары кезеңінде Жер атмосферасы күннің активтігі төмен кезеңімен салыстырғанда жүз километрге дейін жоғарырақ созылады. Ұзын өткізгіш сымдары бар кейбір спутниктер Жердің магнит өрісінен туындаған электромагниттік соғу салдарынан орбиталық ыдырауға ұшырауы мүмкін. Сым магнит өрісін кесіп өтеді және генератор ретінде әрекет етеді, электрондарды бір ұшынан екіншісіне жылжытады. Орбиталық энергия сымда жылуға айналады. Орбиталарға жасанды түрде ракеталық қозғалтқыштар арқылы әсер етуге болады, олар дененің кинетикалық энергиясын траекториясының белгілі бір нүктесінде өзгертеді. Бұл химиялық немесе электр энергиясын кинетикалық энергияға түрлендіру болып табылады. Осылайша орбитаның пішіні мен бағытын өзгертуге мүмкіндік туады. Орбитаға жасанды түрде әсер етудің тағы бір әдісі – күн желкендерін немесе магниттік желкендерді пайдалану. Бұл итергіш түрлерге қозғалтқыш немесе энергия енгізу қажет емес, тек Күннен алынатын энергия ғана қажет, сондықтан оларды шексіз пайдалануға болады. Statite деген ұғымды қараңыз. Орбиталық ыдырау, айналып жүрген дененің синхронды орбитасынан төмен орналасқан нысандарға әсер ететін үдеу күштерінің салдарынан туындауы мүмкін. Айналып жүрген дененің гравитациясы бастапқы денеде су тасқынын тудырады, ал синхронды орбитадан төмен орналасқандықтан, айналып жүрген дене дененің бетінен жылдам қозғалады, сондықтан бұл өрнектер одан сәл қалып қояды. Өрнектердің гравитациясы негізгі спутниктік осьтен сәл ауытқып, спутниктің қозғалысына әсер етеді. Жақын орналасқан өрнек алыс орналасқан өрнекпен салыстырғанда денені баяулатады, нәтижесінде орбита ыдырайды. Керісінше, спутниктің өрнектерге әсері негізгі денеге айналу моментін береді және оның айналуын жылдамдатады. Жасанды спутниктер өз орбиталарында айналып жүрген планеталарға елеулі гравитациялық әсер ете алмайды, бірақ Күн жүйесіндегі бірнеше айлар осы механизм арқылы орбиталық ыдырауға ұшырайды. Марстың ең ішкі серігі Фобос – осының басты мысалы және ол 50 миллион жыл ішінде Марстың бетіне шағылысуы немесе сақинаға айналуы күтілуде. Орбиталар гравитациялық толқындарды шығару арқылы ыдырауы мүмкін. Бұл механизм көптеген жұлдыздық нысандар үшін өте әлсіз, тек экстремалды масса мен экстремалды үдеудің комбинациясы болған жағдайларда ғана маңызды болады, мысалы, бір-біріне жақын айналып жүрген қара тесіктер немесе нейтрон жұлдыздары.

Қисық

Орбиталық денелердің стандартты талдауында барлық денелер біртекті шарлардан немесе, жалпы алғанда, әрқайсысының тығыздығы біртекті болатын концентрлі қабықшалардан тұрады деп есептеледі. Мұндай денелердің гравитациялық тұрғыдан нүктелік көздерге балама екені дәлелделуі мүмкін. Дегенмен, шын дүниеде көптеген денелер айналады, бұл оларды жалпақтап, гравитациялық өрісті бұрмалайды және гравитациялық өріске квадруполь моментін береді, ол дененің радиусымен салыстырылатын қашықтықта маңызды болады. Жалпы жағдайда, планета сияқты айналатын дененің гравитациялық потенциалы, әдетте, сфералық симметриядан ауытқуларын ескере отырып, көп полюстік қатарға жіктеледі. Спутниктік динамика тұрғысынан, ерекше маңызға ие болып табылатын тіпті аймақтық гармоникалық коэффициенттері немесе тіпті аймақтықтар, себебі олар орбиталық кезеңнен ұзақ уақыт аралығында жинақталатын секулярлық орбиталық бұзылыстарды тудырады. Олар кеңістіктегі дененің симметриялық осінің бағытына тәуелді, әдетте, жартылай бас осьті есепке алмай, бүкіл орбитаға әсер етеді.

Бірнеше гравитациялық денелер

Басқа гравитациялық денелердің әсері маңызды болуы мүмкін. Мысалы, Жер мен Күннің тартылыс күштерін ескермей, Айдың орбитасын дәл сипаттау мүмкін емес. Бір шамамен алынған нәтиже – денелер әдетте ауыр планета немесе айдың айналасында, осы бұзылыстарға қарамастан, салыстырмалы түрде тұрақты орбитаға ие болады, егер олар ауыр дененің Хилл сферасының ішінде жақсы айналып жүрсе. Егер тартылатын денелер екіден астам болса, онда бұл n-дене проблемасы деп аталады. Көптеген n-дене проблемаларының жабық түрдегі шешімі жоқ, бірақ кейбір ерекше жағдайлар үшін шешімдер табылды.

Жарық сәулелері мен жұлдыз желдері

Кіші денелер үшін, әсіресе, жарық пен жұлдыздық жел дененің кеңістіктегі бағытын және қозғалысын күрт өзгертуі мүмкін, және бұл өзгеріс уақыт өте келе маңызды болып қана қоймай, айтарлықтай үлкен болуы да мүмкін. Планеталық денелердің ішінде, астероидтердің қозғалысына Күнге қатысты айналу кезінде ұзақ мерзімді әсері ерекше зор.

Бейтаныс орбиталар

Математиктер бірнеше дененің эллипстік емес орбиталарда периодты түрде қайталануы мүмкін екенін анықтады, бірақ мұндай орбиталардың көпшілігі масса, орналасу немесе жылдамдық кішігірім өзгерістеріне байланысты тұрақты емес. Дегенмен, кейбір тұрақты жағдайлар анықталды, оның ішінде үш дененің қозғалатын жазық сегіздік орбитасы бар. Тағы да зерттеулер нәтижесінде жоспарлы емес орбиталардың да болу мүмкіндігі анықталды, соның ішінде 12 массаның 4 шамамен дөңгелек, бір-бірімен байланысқан орбитада қозғалуы, топологиялық тұрғыдан кубоктаэдрдің қабырғаларына тең. Мұндай орбиталарды ғаламда табиғи түрде кездестіру өте сирек деп есептеледі, себебі қажетті жағдайлардың кездейсоқ оқиғалар арқылы тууының ықтималдығы төмен. Орташа Жер орбитасы (MEO): 2000 км (1240 миль) биіктіктен геосинхронды орбитадан төменге дейінгі аралықтағы геоцентрлік орбиталар. Бұл орбиталар "көбінесе 12 сағаттық орбиталық периодымен" кездеседі. Барлық геостационарлық орбиталар геосинхронды болып табылады, бірақ барлық геосинхронды орбиталар геостационарлық емес. Геостационарлық орбита экватордың үстінде тұрақты болады, ал геосинхронды орбита Жер бетінің кеңірек аумағын қамту үшін солтүстікке және оңтүстікке қарай жылжи алады. Екеуі де Жердің бір толық айналымын бір сидерикалық күнде (күнге емес, жұлдыздарға қатысты) аяқтайды. Жоғары Жер орбитасы: Геосинхронды орбита биіктігінен жоғарыдағы геоцентрлік орбиталар, 35,786 км (22,240 миль).

Патенттер

Нақты пайдалы мақсаттарға қолданылатын белгілі бір орбиталар немесе орбиталық маневрлер патенттелген.

Жауын-шашынның тұйықталуы

Кейбір денелер басқа денелермен гравитациялық байланыста болады, яғни аспан денесінің бір жағы әрдайым оны айналып жүретін денеге қарап тұрады. Бұл Жер-Ай және Плутон-Харон жүйесіне тән.