Elementos orbitales adecuados - Proper orbital elements
Los elementos orbitales adecuados o los elementos propios de una órbita son constantes de movimiento de un objeto en el espacio que permanecen prácticamente sin cambios en una escala de tiempo astronómicamente larga. El término se usa generalmente para describir las tres cantidades:
- semieje mayor adecuado ( a p ),
- excentricidad adecuada ( e p ), y
- inclinación adecuada ( i p ).
Los elementos adecuados pueden contrastarse con los elementos orbitales keplerianos osculantes observados en un momento o época particular , como el semieje mayor , la excentricidad y la inclinación . Esos elementos osculantes cambian de una manera cuasiperiódica y (en principio) predecible debido a efectos tales como perturbaciones de planetas u otros cuerpos y precesión (por ejemplo, precesión del perihelio ). En el Sistema Solar , tales cambios generalmente ocurren en escalas de tiempo de miles de años, mientras que los elementos adecuados deben ser prácticamente constantes durante al menos decenas de millones de años.
Para la mayoría de los cuerpos, los elementos osculantes están relativamente cerca de los elementos adecuados porque los efectos de precesión y perturbación son relativamente pequeños (ver diagrama). Para más del 99% de los asteroides en el cinturón de asteroides , las diferencias son menos de 0.02 AU (para el eje semi-mayor a ), 0.1 (para la excentricidad e ) y 2 ° (para la inclinación i ). Sin embargo, esta diferencia no es despreciable para cualquier propósito en el que la precisión sea importante. Como ejemplo, el asteroide Ceres tiene elementos orbitales osculantes (en la época del 26 de noviembre de 2005)
a | mi | I |
---|---|---|
2,765515 AU | 0.080015 | 10.5868 ° |
mientras que sus elementos orbitales propios (independientes de la época) son
una p | e p | yo p |
---|---|---|
2,767096 AU | 0.116198 | 9.6474 ° |
Una excepción notable a esta regla de pequeñas diferencias son los asteroides que se encuentran en los espacios de Kirkwood , que están en fuerte resonancia orbital con Júpiter.
Para calcular los elementos adecuados para un objeto, generalmente se realiza una simulación detallada de su movimiento en períodos de tiempo de varios millones de años. Tal simulación debe tener en cuenta muchos detalles de la mecánica celeste, incluidas las perturbaciones de los planetas. Posteriormente, se extraen cantidades de la simulación que permanecen sin cambios durante este largo período de tiempo; por ejemplo, la inclinación media, la excentricidad media y el semieje mayor medio. Estos son los elementos orbitales adecuados.
Históricamente, se realizaron varios cálculos analíticos aproximados, comenzando por los de Kiyotsugu Hirayama a principios del siglo XX. Los métodos analíticos posteriores a menudo incluían miles de correcciones perturbadoras para cada objeto en particular. Actualmente, el método de elección es usar una computadora para integrar numéricamente las ecuaciones de la dinámica celeste y extraer constantes de movimiento directamente de un análisis numérico de las posiciones predichas.
En la actualidad, el uso más destacado de elementos orbitales adecuados se encuentra en el estudio de familias de asteroides , siguiendo los pasos del trabajo pionero de Hirayama. Un asteroide 132 Aethra que cruza Marte es el asteroide con el número más bajo que no tiene elementos orbitales adecuados.
Ver también
Referencias
Otras lecturas
- Z. Knežević et al., La determinación de los elementos adecuados de los asteroides , págs. 603–612 en Asteroids III, University of Arizona Press (2002).
- Z. Knežević: CÁLCULO DE ELEMENTOS APROPIADOS DE LOS ASTEROIDES: AVANCES RECIENTES, Serbian Astronomical Journal, vol. 195, págs. 1-8 (2017).