ორბიტა არის მრუდი ფორმის გზა – პლანეტის, მთვარის ან სხვა ციური სხეულის, როგორებიცაა კომეტა, ასტეროდი და სხვ. 1609 წელს გერმანელმა ასტრონომმა იოჰან კეპლერმა აღმოაჩინა, რომ პლანეტების ორბიტებს წრიული კი არა, ელიფსური ფორმა აქვთ.   ასტრონომია

ფორმა

ორბიტის ფორმის აღსაწერად ასტრონომები იყენებენ რამდენიმე ტერმინს. ელიფსის  ზომები გამოითვლება მისი დიდი (მთავარი) და მცირე ღერძების საშუალებით. ბევრი ორბიტა დაახლოებით წრიული ფორმისაა, ამიტომ დიდი და პატარა ღერძების სიგრძეები თითქმის ტოლია. ასეთი ტიპის ორბიტების შედარების გაადვილების მიზნით გამოითვლება მათი ”ექსცენტრულობა” ანუ ”წრიულობიდან გადახრა”.

ექსცენტრიულობა ანუ ”ელიფსის ექსცენტრისიტეტი ” გამოითვლება ელიფსის ცენტრიდან მის ერთ-ერთ ფოკუსურ წერტილამდე მანძილის გაყოფით მისსავე დიდი ღერძის სიგრძის ნახევარზე. სრულყოფილი წრის ექსცენტრისიტეტი უდრის 0-ს, მაშინ, როდესაც პარაბოლისათვის იგივე მაჩვენებელი 1-ის ტოლია. დედამიწის ორბიტული ელიფსის ექსცენტრისიტეტი სულ მხოლოდ 1/60-ის ტოლია. მაშასადამე, ეს ელიფსი მართლაც უმნიშვნელოდაა გაწელილი და წრეს უახლოვდება.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგჯერ მზის სისტემის პლანეტების ორბიტებს განიხილავენ როგორც ერთ სიბრტყეში მოთავსებულთ, სინამდვილეში ისინი ერთმანეთის მიმართ გარკვეული კუთხით არიან განლაგებულნი. ორბიტის დახრილობა განისაზღვრება როგორც კუთხე მის სიბრტყესა და ეკლიპტიკის სიბრტყეს შორის. (ელიპტიკა არის მოჩვენებითი მზის წლიური გზა ვარსკვლავებიან ცაზე, რაც მზის მიმართ დედამიწის ბრუნვითაა გამოწვეული. ამიტომ დედამიწის ორბიტა ეკლიპტიკის სიბრტყეში მდებარეობს).

პლანეტების უმრავლესობას მხოლოდ რამდენიმე გრადუსის დახრილობა აქვს, მაგრამ ზოგიერთ კომეტას მაგ. ”ჰეილ – ბოპის” (“Hale-Bopp”) აქვს ორბიტა, რომელიც ეკლიპტიკის სიბრტყეს 90°-იანი (მართი) კუთხით გადაკვეთს.

ელიფსი                               ელიფსური ორბიტა                          ორბიტის დახრა

მოძრაობა

იოჰან კეპლერმა ციური სხეულების ორბიტული მოძრაობის კანონები ემპირიული გზით აღმოაჩინა. ცნობილია პლანეტების მოძრაობის კეპლერისეული სამი კანონი:

კეპლერის პირველი კანონი : ყოველი პლანეტის ორბიტა ელიფსია, რომლის ერთ-ერთ ფოკუსში მოთავსებულია მზე;

კეპლერის მეორე კანონი : ყოველი პლანეტის რადიუს-ვექტორი (მონაკვეთი პლანეტასა და მზეს შორის) დროის თანატოლ შუალედებში თანატოლ ფართობებს შემოწერს; ამიტომ, მზის მიმართ პლანეტა მაქსიმალური სიჩქარით მოძრაობს, როდესაც ის ახლოსაა მზესთან.

კეპლერის მესამე კანონი : პლანეტების მზის ირგვლივ ერთი სრული ორბიტული ციკლის გასაკეთებლად საჭირო დროის (t-სიდერული მოქცევის პერიოდი-წელიწადი) კვადრატები პროპორციულია მზემდე მათი საშუალო მანძილების (a) კუბებისა. ეს კანონი ასე ჩაიწერება: (t₁/ t₂)² = (a₁/ a₂)³.

თუ პირველ პლანეტად განვიხილავთ დედამიწას, მაშინ t ₁=1წელიწადს და a₁=1ასტრონომიულ ერთეულს (149 598 000 კმ – მზიდან დედამიწამდე საშუალო მანძილი), მაშინ კეპლერის მესამე კანონი შეიძლება ასეც გამოვთქვათ:

იმ დროის კვადრატი, რომელიც სჭირდება პლანეტას ერთი სრული ორბიტული ციკლის გასაკეთებლად რიცხვობრივად ტოლია იმ მანძილის კუბისა, რომლითაც პლანეტა დაშორებულია მზეს.

მაგალითად, მზიდან 4 ასტრონომიული ერთეულით დაშორებულ სხეულს მზის ირგვლივ მოძრაობისათვის დასჭირდება 8 წელი (4³=64, 64=8²).

მოძრაობის მიმართულების შედარებისას გამოიყენება ცნებები რეტროგრადი – Retrograde და პროგრადი – Prograde. Retrograde ნიშნავს იმას, რომ სხეული მოძრაობს მთავარი ობიექტის ბრუნვის საწინააღმდეგოდ. Prograde კი იმას, რომ სხეული (მაგ. თანამგზავრი) ორბიტაზე მოძრაობს იმავე მიმართულებით, როგორც ციური სხეული.

ეს ორი ცნება ზოგჯერ გამოიყენება თავად სხეულის მოძრაობის ასახვისას. მაგალითად, ვენერა მზის ირგვლივ მოძრაობს ისე, როგორც სხვა პლანეტები პირდაპირი (Prograde) მიმართულებით, ხოლო თავისი ღერძის მიმართ მოძრაობს (ძალიან ნელა) სხვა პლანეტებთან შედარებით საპირისპირო (Retrograde) მიმართულებით.

ასევე სასარგებლოა იმ უკიდურესი წერტილების ცოდნა, ანუ იმ ”მონაკვეთის”, რომლის ფარგლებშიც მოძრაობს ობიექტი მთავარ სხეულთან მიმართებით. უკიდურესად ახლო წერტილს პერიაპსის – Periapsis უწოდებენ, ხოლო უკიდურესად დაშორებულს კი აპოაპსის – Apoapsis. თუ ვილაპარაკებთ ობიექტზე, რომელიც მზის ირგვლივ მოძრაობს პერიაპსის და აპოაპსის შეიძლება პერიჰელიუმი – Perihelion და აფელიუმი – Aphelion (Helios – მზე) ვუწოდოთ.

რადგანაც ორბიტები დახრილად არიან განლაგებულნი, ჩნდება კითხვა, მოძრაობს თუ არა სხეული ზევიდან ქვევით ან ქვევიდან ზევით (ეკლიპტიკის სიბრტყესთან შედარებისას). ამის მიხედვით განარჩევენ ორ მდგომარეობას: აღმავალს და დაღმავალს. როდესაც სხეული ეკლიპტიკის სიბრტყესთან შედარებით ზევით იმყოფება, იგი აღმავალ ფაზაშია, ხოლო როცა სხეული ეკლიპტიკის სიბრტყის საპირისპირო ნაწილშია, იგი დაღმავალ ფაზაშია.

ცვლილებები

ასებობს რამდენიმე გზა, რომელთა დახმარებით შესაძლებელია სხეულის ორბიტის შეცვლა. ძირითადი ეფექტი თავს იჩენს მაშინ, როდესაც სხეული უახლოვდება სხვა სხეულს (სხეულებს); მათი გრავიტაციული მიზიდვა ცვლის ორბიტას. ამ მოვლენას პერტურბაცია – perturbation (ცის სხეულის გზის შეცვლა სხვა სხეულების მიზიდულობის ძალის გამო, შეშფოთება) ეწოდება. შესაძლებელია პერტურბაციამ იჩინოს თავი დიდი ზომის სხეულებში, როდესაც ისინი საკმაოდ არიან დაშორებულნი ერთმანეთისაგან. მიუხედავად იმისა რომ, კომეტების ორბიტები დიდად არიან დაშორებულნი გარეშე პლანეტებს, ოორტ-ის ნისლოვანებში, ისინი იცვლიან თავიანთ მიმართულებას ვარსკვლავთაშორისი მიზიდულობის გამო.

კომეტების ორბიტები შეიძლება სხვადასხვა გზით შეიცვალონ. შესაძლოა კომეტების პერტურბაციის ქვეშ მოხდენა, მათი მზის სისტემაში შეჭრის დროს, რასაც ხელს უწყობს პლანეტების მიზიდულობა და მათი ურთიერთგანლაგება.

ასტეროიდულ სარტყლებს შორის არის აღმოჩენილი კონცენტრული რღვეულები, რომელთაც კირკვუდი-ს რღვეულებს უწოდებენ. სრულიად აშკარა და ცალსახაა ის ფაქტი, რომ ეს რეგიონი მოქცეულია „რეზონანსული” ან პერიოდული პერტურბაციის ქვეშ, ჩვენს შემთხვევაში იუპიტერის მიერ. Resonant orbits or ‘locations’, as they are known, occur in ratios, for example at the 4:1 resonance a body will make four orbits of the Sun for every one made by Jupiter. There are also major gaps in the asteroid belt at the 3:1 and 2:1 resonances. იუპიტერთან მიახლოებისას სიტუაცია საპირისპიროდ იცვლება. რეზონანსებს, რომელთაც უნდა გაეწმინდათ ეს რეგიონი, მოახდინეს ასტეროიდების კონცენტრაცია ერთ ჯგუფად.

ასეთივე რეზონანსი იჩენს თავს სატურნის ასტეროიდების სარტყელში, და იუპიტერის თანამგზავრ გალილეას-თან.  იო-ს , ევროპა-ს და განიმედე-ს აქვთ ორბიტული მანძილი იუპიტერთან შემდეგი შეფარდებით: 1:2:4.

პერტურბაციებმა, რომლებიც არიან შედეგი რეზონანსებისა ასტეროიდულ სარტყელში, შეიძლება გამოიწვიონ არაპროგნიზირებადი ეფექტები. ობიექტი რომელიც გამოვარდა რეზონანსული ორბიტიდან უფრო ფართო ასტეროიდული სარტყლისკენ შესაძლოა დაეჯახოს და განსხვავებული ტრაექტორიით მოძრაობაში მოიყვანოს ასტეროიდი.

მიუხედავად იმისა, რომ შეჯახებები სხეულებს შორის ხდება დროდადრო, ასეთი სახის მოვლენები უფრო მცირე სიხშირით იჩენს თავს დღევანდელ დღეს, ვიდრე ეს იყო ადრეულ წარსულში, როდესაც დედამიწის ირგვლივ ორბიტაზე გაცილებით მეტი რაოდენობის ასტეროიდები მოძრაობდნენ.

ბრუნვა

სინქრონული ეწოდება ორბიტას, როდესაც ობიექტი (მაგ. თანამგზავრი) ბრუნავს ორბიტაზე სხვა სხეულის მიმართ და სხეული ბრუნავს თავის ღერძის გარშემო ისე, რომ ბრუნვის პერიოდები ტოლია. Synchronous rotation, however, is when a body makes one complete rotation on its axis (spin) for every orbit of the primary. მთვარის მოძრაობა არის შენელებული მოქცევა-უკუქცევის ძალების მიერ, და წარმოქმნის სინქრონულ ბრუნვას. ეს არის მიზეზი იმისა, რომ მთვარე ერთსა და იმავე ნაწილს იშვერს დედამიწისკენ (ე. ი. მთვარის ბრუნვა ისეთი სიჩქარით ხდება, რომ მის ერთ მობრუნებას ღერძის ირგვლივ იგივე დრო სჭირდება, როგორც მის ერთ გარემოქცევას დედამიწის გარშემო, ე. ი. მთვარის ბრუნვის სიჩქარე ყოფილა ერთი მობრუნება  27,3 დღე-ღამეში. სხვა სიტყვებით, მთვარის დღე-ღამე მთვარის სიდერული თვის ტოლი ყოფილა).

პლუტონის თანამგზავრ ჩარონ -ს , ახასიათებს სინქრონული ბრუნვა და ასევე გააჩნია სინქრონული ორბიტა. პლუტონის ზედაპირზე მდგარი დამკვირვებლისთვის, ჩარონ-ი ყოველთვის წარმოსდგება ერთი და იმავე მხრით, რადგან ის ორბიტზე მოძრაობს იმავე კუთხური სიჩქარით , რომლითაც ბრუნავს პლუტონი თავისი ღერძის გარშემო, ამიტომ ჩარონ-ი ცაზე მიჭედილს ჰგავს.