Орбитальный наклон измеряет наклон орбиты объекта вокруг небесного тела. Он выражается как угол между плоскостью отсчета и плоскостью орбиты или осью направления вращающегося объекта.
Для спутника, вращающегося вокруг Земли прямо над экватором , плоскость орбиты спутника совпадает с экваториальной плоскостью Земли, а наклон орбиты спутника равен 0°. Общим случаем для круговой орбиты является то, что она наклонена, проводя половину орбиты над северным полушарием и половину над южным. Если орбита качается между 20° северной широты и 20° южной широты, то наклон ее орбиты будет равен 20°.
Наклонение — один из шести орбитальных элементов, описывающих форму и ориентацию небесной орбиты . Это угол между орбитальной плоскостью и плоскостью отсчета , обычно указываемый в градусах . Для спутника, вращающегося вокруг планеты , плоскостью отсчета обычно является плоскость, содержащая экватор планеты . Для планет в Солнечной системе плоскостью отсчета обычно является эклиптика , плоскость, в которой Земля вращается вокруг Солнца. [1] [2] Эта плоскость отсчета наиболее практична для наблюдателей, находящихся на Земле. Поэтому наклонение Земли по определению равно нулю.
Вместо этого наклон можно измерить относительно другой плоскости, например, экватора Солнца или неизменной плоскости (плоскости, которая представляет угловой момент Солнечной системы, приблизительно орбитальной плоскости 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.
Наклонение в 30° также можно описать с помощью угла в 150°. Принято считать, что нормальная орбита — это проградная орбита , то есть орбита в том же направлении, в котором вращается планета. Наклонения больше 90° описывают ретроградные орбиты (обратные). Таким образом:
Для лун земных планет, образованных в результате ударов и находящихся не слишком далеко от своей звезды, с большим расстоянием между планетой и луной, плоскости орбит лун, как правило, совпадают с орбитой планеты вокруг звезды из-за приливов от звезды, но если расстояние между планетой и луной мало, оно может быть наклонено. Для газовых гигантов орбиты лун, как правило, совпадают с экватором гигантской планеты, поскольку они образовались в околопланетных дисках. [4] Строго говоря, это относится только к регулярным спутникам. Захваченные тела на далеких орбитах сильно различаются по своим наклонам, в то время как захваченные тела на относительно близких орбитах, как правило, имеют низкие наклоны из-за приливных эффектов и возмущений, создаваемых большими регулярными спутниками.
Наклон экзопланет или членов многозвездных звездных систем — это угол плоскости орбиты относительно плоскости, перпендикулярной лучу зрения от Земли до объекта. [5]
Поскольку в исследованиях экзопланет для обозначения наклона линии визирования используется слово «наклонение», угол между орбитой планеты и осью вращения ее звезды выражается с помощью термина «угол вращения-орбиты» или «выравнивание вращения-орбиты». [5] В большинстве случаев ориентация оси вращения звезды неизвестна.
Поскольку метод лучевой скорости легче находит планеты с орбитами, близкими к ребру, большинство экзопланет, найденных этим методом, имеют наклоны от 45° до 135°, хотя в большинстве случаев наклон неизвестен. Следовательно, большинство экзопланет, найденных по лучевой скорости, имеют истинные массы не более чем на 40% больше их минимальных масс . [ требуется цитата ] Если орбита почти плашмя, особенно для сверхъединиц, 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, которая имеет истинную массу 142 МДж , что соответствует звезде M6V, в то время как ее минимальная масса составляла 9,28 МДж .
Если орбита почти обращена к Земле ребром, то можно увидеть прохождение планеты мимо своей звезды.
В астродинамике наклонение можно вычислить из вектора орбитального импульса (или любого вектора, перпендикулярного плоскости орбиты ) как , где — z-компонента .
Взаимное наклонение двух орбит можно вычислить по их наклонениям к другой плоскости, используя теорему косинусов для углов .
Большинство планетарных орбит в Солнечной системе имеют относительно небольшой наклон как по отношению друг к другу, так и к экватору Солнца:
С другой стороны, карликовые планеты Плутон и Эрида имеют наклон к эклиптике 17° и 44° соответственно, а крупный астероид Паллада наклонен на 34°.
В 1966 году Питер Голдрайх опубликовал классическую работу об эволюции орбиты Луны и об орбитах других лун в Солнечной системе. [8] Он показал, что для каждой планеты существует расстояние, такое, что луны, находящиеся ближе к планете, чем это расстояние, сохраняют почти постоянный орбитальный наклон относительно экватора планеты (с орбитальной прецессией, в основном из-за приливного влияния планеты), тогда как луны, находящиеся дальше, сохраняют почти постоянный орбитальный наклон относительно эклиптики ( с прецессией, в основном из-за приливного влияния Солнца). Луны в первой категории, за исключением луны Нептуна Тритона , вращаются вблизи экваториальной плоскости. Он пришел к выводу, что эти луны образовались из экваториальных аккреционных дисков . Но он обнаружил, что Луна, хотя она когда-то находилась внутри критического расстояния 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 наклонением, но менее неоднозначными терминами являются осевой наклон или наклонность.
