Период обращения астрономических объектов

Введение

Орбитальный период (также период обращения) — это время, которое астрономический объект затрачивает на совершение одного оборота вокруг другого объекта. В астрономии это обычно относится к планетам или астероидам, обращающимся вокруг Солнца, лунам, обращающимся вокруг планет, экзопланетам, обращающимся вокруг других звёзд, или двойным звёздам. Также это может относиться ко времени, необходимому спутнику для совершения одного оборота вокруг планеты или луны. Для небесных тел в целом орбитальный период определяется полным оборотом (на 360°) одного тела вокруг центрального тела, например, Земли вокруг Солнца. В астрономии периоды выражаются в единицах времени, как правило, в часах, днях или годах.

Связанные периоды

Для небесных объектов в целом орбитальный период обычно относится к сидерическому периоду, определяемому вращением одного тела на 360° вокруг его центрального тела относительно неподвижных звезд, проецируемых на небосвод. В случае обращения Земли вокруг Солнца этот период называется сидерическим годом. Это орбитальный период в инерциальной (не вращающейся) системе отсчета. Орбитальные периоды могут определяться различными способами. Тропический период более тесно связан с положением центральной звезды и является основой для солнечного и, соответственно, календарного года. Синодический период относится не к орбитальному отношению к центральной звезде, а к другим небесным объектам, что делает его не просто другим подходом к орбите объекта вокруг центрального тела, а периодом орбитальных отношений с другими объектами, обычно с Землей, и их орбитами вокруг Солнца. Он определяет время, необходимое для возвращения планеты к одному и тому же явлению или положению, например, к последовательным соединениям или противостояниям с Солнцем. Например, синодический период Юпитера относительно Земли составляет 398,8 дней, поэтому противостояние Юпитера происходит примерно раз в 13 месяцев. Существует множество периодов, связанных с орбитами объектов, каждый из которых часто используется в различных областях астрономии и астрофизики, и их не следует путать с другими периодами вращения, такими как периоды собственного вращения. Примеры некоторых распространенных орбитальных периодов следующие:

Синодический период – это время, необходимое объекту, чтобы вновь появиться в одной и той же точке относительно двух или более других объектов. В обычном понимании этими двумя объектами являются Земля и Солнце. Время между двумя последовательными противостояниями или двумя последовательными соединениями также равно синодическому периоду. Для небесных тел в Солнечной системе синодический период (относительно Земли и Солнца) отличается от тропического периода из-за движения Земли вокруг Солнца. Например, синодический период обращения Луны вокруг Земли относительно Солнца составляет 29,5 средних солнечных суток, поскольку фаза и положение Луны относительно Солнца и Земли повторяются после этого периода. Это больше, чем сидерический период ее обращения вокруг Земли, который составляет 27,3 средних солнечных суток, из-за движения Земли вокруг Солнца. Драконический период (также узелковый период) – это время, прошедшее между двумя последовательными прохождениями объекта через его восходящий узел, точку его орбиты, где он пересекает эклиптику с южного на северное полушарие. Этот период отличается от сидерического периода, поскольку как орбитальная плоскость объекта, так и плоскость эклиптики прецессируют относительно неподвижных звезд, поэтому их пересечение, линия узлов, также прецессирует относительно неподвижных звезд. Хотя плоскость эклиптики часто фиксируется в положении, которое она занимала в определенную эпоху, орбитальная плоскость объекта все же прецессирует, что приводит к различию между драконическим и сидерическим периодами. Аномалистический период – это время, прошедшее между двумя последовательными прохождениями объекта в его перицентре (в случае планет Солнечной системы – перигелии), точке его наибольшего сближения с притягивающим телом. Он отличается от сидерического периода, поскольку большая полуось объекта обычно медленно смещается. Кроме того, тропический период Земли (тропический год) – это интервал между двумя последовательными выравниваниями ее оси вращения с Солнцем, рассматриваемый также как два прохождения объекта при прямом восхождении 0 часов. Один земной год немного короче периода, необходимого Солнцу для завершения одного оборота по эклиптике (сидерического года), поскольку наклонная ось и экваториальная плоскость медленно прецессируют (вращаются относительно опорных звезд), перестраиваясь с Солнцем до завершения орбиты. Этот цикл осевой прецессии Земли, известный как прецессия равноденствий, повторяется примерно каждые 25 772 года. Периоды также могут определяться в соответствии с различными конкретными астрономическими определениями, которые в основном обусловлены небольшими сложными внешними гравитационными воздействиями других небесных объектов. К таким вариациям также относятся истинное положение центра масс между двумя астрономическими телами (барицентра), возмущения, вызванные другими планетами или телами, орбитальный резонанс, общая теория относительности и т.д. Большинство из них исследуются с помощью сложных астрономических теорий, использующих небесную механику и точные позиционные наблюдения небесных объектов посредством астрометрии.

The synodic period is the amount of time that it takes for an object to reappear at the same point in relation to two or more other objects. In common usage, these two objects are typically Earth and the Sun. The time between two successive oppositions or two successive conjunctions is also equal to the synodic period. For celestial bodies in the solar system, the synodic period (with respect to Earth and the Sun) differs from the tropical period owing to Earth's motion around the Sun. For example, the synodic period of the Moon's orbit as seen from Earth, relative to the Sun, is 29.5 mean solar days, since the Moon's phase and position relative to the Sun and Earth repeats after this period. This is longer than the sidereal period of its orbit around Earth, which is 27.3 mean solar days, owing to the motion of Earth around the Sun. The draconitic period (also draconic period or nodal period), is the time that elapses between two passages of the object through its ascending node, the point of its orbit where it crosses the ecliptic from the southern to the northern hemisphere. This period differs from the sidereal period because both the orbital plane of the object and the plane of the ecliptic precess with respect to the fixed stars, so their intersection, the line of nodes, also precesses with respect to the fixed stars. Although the plane of the ecliptic is often held fixed at the position it occupied at a specific epoch, the orbital plane of the object still precesses, causing the draconitic period to differ from the sidereal period. The anomalistic period is the time that elapses between two passages of an object at its periapsis (in the case of the planets in the Solar System, called the perihelion), the point of its closest approach to the attracting body. It differs from the sidereal period because the object's semi major axis typically advances slowly. Also, the tropical period of Earth (a tropical year) is the interval between two alignments of its rotational axis with the Sun, also viewed as two passages of the object at a right ascension of 0 hr. One Earth year is slightly shorter than the period for the Sun to complete one circuit along the ecliptic (a sidereal year) because the inclined axis and equatorial plane slowly precess (rotate with respect to reference stars), realigning with the Sun before the orbit completes. This cycle of axial precession for Earth, known as precession of the equinoxes, recurs roughly every 25,772 years. Periods can be also defined under different specific astronomical definitions that are mostly caused by the small complex external gravitational influences of other celestial objects. Such variations also include the true placement of the centre of gravity between two astronomical bodies (barycenter), perturbations by other planets or bodies, orbital resonance, general relativity, etc. Most are investigated by detailed complex astronomical theories using celestial mechanics using precise positional observations of celestial objects via astrometry.

Синодические периоды относительно других планет

Понятие синодического периода применимо не только к Земле, но и к другим планетам, а формула для вычисления такая же, как приведенная выше. Вот таблица, в которой перечислены синодические периоды некоторых планет относительно друг друга:
+ Орбитальный период (годы) Относительно Марса Юпитера Сатурна Хирона Урана Нептуна Плутона Кваоара Эриды Солнца
1.881 11.86 29.46 50.42 84.01 164.8 248.1 287.5 557.0
Марса 2.236 2.009 1.954 1.924 1.903 1.895 1.893 1.887
Юпитера 19.85 15.51 13.81 12.78 12.46 12.37 12.12
Сатурна 70.87 45.37 35.87 33.43 32.82 31.11 2060
Хирона 126.1 72.65 63.28 61.14 55.44
Урана 171.4 127.0 118.7 98.93
Нептуна 490.8 386.1 234.0
Плутона 1810.4 447.4 50000
Кваоара 594.2

Пример орбитальных периодов: двойные звезды

Двойная звезда. Период обращения. AM Canum Venaticorum 17,146 минут Beta Lyrae AB 12,9075 дней Alpha Centauri AB 79,91 года Проксима Центавра – Alpha Centauri AB 500 000 лет и более.