Наклонение орбиты измеряет наклон орбиты объекта вокруг небесного тела. Он выражается как угол между базовой плоскостью и орбитальной плоскостью или осью направления орбитального объекта.
Для спутника, вращающегося вокруг Земли непосредственно над экватором , плоскость орбиты спутника совпадает с экваториальной плоскостью Земли, а наклонение орбиты спутника составляет 0 °. Общий случай круговой орбиты состоит в том, что она наклонена, проводя половину оборота над северным полушарием и половину над южным. Если бы орбита колебалась между 20 ° северной широты и 20 ° южной широты, то ее наклонение орбиты было бы 20 °.
Наклонение — один из шести элементов орбиты , описывающих форму и ориентацию небесной орбиты . Это угол между орбитальной плоскостью и плоскостью отсчета , обычно выражаемый в градусах . Для спутника, вращающегося вокруг планеты , плоскостью отсчета обычно является плоскость, содержащая экватор планеты . Для планет Солнечной системы плоскостью отсчета обычно является эклиптика — плоскость, в которой Земля вращается вокруг Солнца. [1] [2] Эта базовая плоскость наиболее удобна для наблюдателей с Земли. Следовательно, наклон Земли по определению равен нулю.
Вместо этого наклонение можно измерить относительно другой плоскости, например, экватора Солнца или неизменной плоскости (плоскости, которая представляет угловой момент Солнечной системы, примерно плоскости орбиты Юпитера ).
Наклон орбит естественных или искусственных спутников измеряется относительно экваториальной плоскости тела, вокруг которого они вращаются, если они вращаются достаточно близко. Экваториальная плоскость — это плоскость, перпендикулярная оси вращения центрального тела.
Наклон в 30° можно также описать, используя угол в 150°. Условно говоря, нормальная орбита — прямая , то есть орбита в том же направлении, в котором вращается планета. Наклоны более 90 ° описывают ретроградные орбиты (назад). Таким образом:
Для лун планет земной группы , образовавшихся в результате удара, не слишком далеко от своей звезды и с большим расстоянием между планетами, плоскости орбит лун имеют тенденцию выравниваться с орбитой планеты вокруг звезды из-за приливов со стороны звезды, но если планета – Расстояние до Луны небольшое, она может быть наклонена. У газовых гигантов орбиты спутников обычно совпадают с экватором планеты-гиганта, поскольку они сформировались в околопланетных дисках. [4] Строго говоря, это касается только обычных спутников. Захваченные тела на далеких орбитах сильно различаются по наклонению, тогда как захваченные тела на относительно близких орбитах имеют тенденцию иметь низкие наклонения из-за приливных эффектов и возмущений со стороны крупных регулярных спутников.
Наклон экзопланет или членов многозвездных звездных систем — это угол плоскости орбиты относительно плоскости, перпендикулярной лучу зрения Земли на объект. [5]
Поскольку слово «наклонение» используется в исследованиях экзопланет для обозначения наклона луча зрения, угол между орбитой планеты и осью вращения ее звезды выражается с использованием термина «угол спин-орбиты» или «выравнивание спин-орбиты». . [5] В большинстве случаев ориентация оси вращения звезды неизвестна.
Поскольку метод лучевых скоростей легче находит планеты с орбитами, близкими к ребрам, большинство экзопланет, обнаруженных этим методом, имеют наклон от 45 ° до 135 °, хотя в большинстве случаев наклон неизвестен. Следовательно, большинство экзопланет, обнаруженных по лучевой скорости, имеют истинную массу не более чем на 40% большую, чем их минимальная масса . [ нужна цитата ] Если орбита почти направлена лицом к лицу, особенно для суперджовиан, обнаруженных по лучевой скорости, то эти объекты на самом деле могут быть коричневыми карликами или даже красными карликами . Одним из конкретных примеров является HD 33636 B, истинная масса которой составляет 142 МДж , что соответствует звезде M6V, а ее минимальная масса составляла 9,28 МДж .
Если орбита видна почти с ребра, то можно увидеть, как планета проходит транзитом через свою звезду.
В астродинамике наклонение можно вычислить по вектору орбитального момента (или любому вектору, перпендикулярному плоскости орбиты ) как
Взаимное наклонение двух орбит можно вычислить по их наклонам к другой плоскости, используя правило косинуса для углов .
Орбиты большинства планет Солнечной системы имеют относительно небольшие наклоны как по отношению друг к другу, так и к экватору Солнца:
С другой стороны, карликовые планеты Плутон и Эрида имеют наклоны к эклиптике 17° и 44° соответственно, а большой астероид Паллада наклонен на 34°.
В 1966 году Питер Голдрейх опубликовал классическую статью об эволюции орбиты Луны и орбит других спутников Солнечной системы. [8] Он показал, что для каждой планеты существует такое расстояние, что луны, расположенные ближе к планете, чем это расстояние, поддерживают почти постоянный наклон орбиты по отношению к экватору планеты (с орбитальной прецессией, главным образом, из-за приливного влияния планеты), тогда как спутники, расположенные дальше, сохраняют почти постоянный наклон орбиты относительно эклиптики (с прецессией, обусловленной главным образом приливным влиянием Солнца). Спутники первой категории, за исключением спутника Нептуна Тритона , вращаются вокруг экваториальной плоскости. Он пришел к выводу, что эти спутники образовались из экваториальных аккреционных дисков . Но он обнаружил, что Луна, хотя когда-то находилась на критическом расстоянии от Земли, никогда не имела экваториальной орбиты, как можно было бы ожидать из различных сценариев ее происхождения . Это называется проблемой наклона Луны, для которой с тех пор были предложены различные решения. [9]
Для планет и других вращающихся небесных тел угол экваториальной плоскости относительно плоскости орбиты – например, наклон полюсов Земли к Солнцу или от него – иногда также называют наклоном, но менее двусмысленными терминами являются осевой наклон или наклон. .
