말발굽 궤도

Horseshoe orbit
복잡한 말발굽 궤도(수직 루핑은 작은 몸의 궤도가 지구의 궤도에 기울기 때문이며, 둘 다 같은 평면에서 궤도를 돌 경우 존재하지 않게 된다)
태양· 지구· (419624) 2010 SO16

천체역학에서 말발굽 궤도는 더 큰 궤도를 선회하는 신체에 비해 작은 궤도를 선회하는 신체의 일종의 공동궤도 운동이다.더 작은 신체의 오스카(즉시) 궤도 주기는 더 큰 신체의 궤도 주기에 매우 근접하며, 만약 그것의 궤도가 더 큰 신체의 궤도 주위에서 약간 더 괴이한 경우, 매 기간 동안 더 큰 물체의 궤도 주위에서 타원을 추적하는 것으로 나타난다.그러나 루프는 닫히지 않고 앞이나 뒤로 표류하여 원형이 장기간에 걸쳐 더 큰 몸의 궤도를 따라 부드럽게 움직이는 것처럼 보일 것이다.물체가 궤도의 양쪽 끝에서 더 큰 몸체에 가까이 접근하면, 물체의 겉보기 방향이 바뀐다.중심은 전체 주기에 걸쳐 말굽의 윤곽을 추적하며, 큰 몸체는 '호랑' 사이에 있다.

지구와 관련된 편자 궤도의 소행성은 54509 YRP, 2002 AA29, 2010 SO16, 2015 SO2 및 2001 GO2를 포함한다. 보다 넓은 정의는 복합 및/또는 전환 궤도에 있다고 말할 수 있는 3753 크루즌 또는 (8570) 1998 UP1 및 2003 YN107을 포함한다.[1]2016년까지, 12개의 말발굽 문장이 발견되었다.[2]

토성의 위성 에피메테우스와 야누스는 서로에 대해 말발굽 궤도를 점하고 있다(그들의 경우, 반복된 루핑은 없으며, 각각 다른 것에 대해 완전한 말발굽을 추적한다).

편자 궤도주기에 대한 설명

배경

다음의 설명은 태양 주위를 도는 그러한 궤도에 있고 또한 지구의 영향을 받는 소행성과 관련이 있다.

이 소행성은 지구와 거의 같은 태양 궤도에 있다.둘 다 태양 궤도를 도는 데 약 1년이 걸린다.

또한 궤도 역학의 두 가지 법칙을 파악할 필요가 있다.

  1. 태양에 더 가까운 육체는 멀리 있는 육체보다 더 빨리 궤도를 완성한다.
  2. 만약 몸이 궤도를 따라 가속한다면, 그 궤도는 태양으로부터 바깥쪽으로 이동한다.그것이 감속하면 궤도 반경은 감소한다.

말발굽 궤도는 지구의 중력 흡인력이 소행성의 타원 궤도의 모양을 바꾸기 때문에 발생한다.모양 변화는 매우 작지만 지구와 비교했을 때 상당한 변화를 초래한다.

말발굽은 태양과 지구 둘 다에 상대적인 소행성의 움직임을 그려낼 때에만 뚜렷해진다.이 소행성은 항상 같은 방향으로 태양 주위를 돈다.그러나 지구를 따라잡고 뒤처지는 순환을 거치면서 태양과 지구 둘 다에 상대적인 움직임이 말굽의 윤곽과 같은 형태를 추적한다.

궤도 단계

그림 1. 중력 등고선을 따라 가능한 궤도를 보여주는 평면이 이미지에서 지구는 (그리고 그것과 함께 있는 전체 이미지는) 태양 주위를 시계 반대 방향으로 회전하고 있다.
그림 2.얇은 편자 궤도

A 지점에서 시작하여 L과5 지구 사이의 내부 고리 위에서 위성은 지구보다 더 빠르게 궤도를 선회하며 지구와 태양 사이를 통과하는 방향으로 나아가고 있다.그러나 지구의 중력은 바깥쪽으로 가속력을 발휘하여 (케플러의 제3법칙에 따르면) 위성을 더 높은 궤도로 끌어당겨 각속도를 감소시킨다.

위성이 B 지점에 도달하면 지구와 같은 속도로 이동하고 있다.지구의 중력은 여전히 궤도 경로를 따라 위성을 가속시키고 있으며, 위성을 더 높은 궤도로 계속 끌어들이고 있다.결국 C 지점에서 위성은 지구보다 뒤처지기 시작할 정도로 높고 느린 궤도에 도달한다.그리고 나서 그것은 지구를 기준으로 볼 때 궤도를 따라 '뒤로' 표류하는 것처럼 보이는 다음 세기 또는 그 이상을 보낸다.태양 주위를 도는 그것의 궤도는 여전히 1년 이상의 지구밖에 걸리지 않는다.충분한 시간이 주어지면 지구와 위성은 태양의 반대편에 있을 것이다.

결국 위성은 지구의 중력이 현재 위성의 궤도 속도를 감소시키고 있는 D 지점으로 돌아간다.이것은 그것이 더 낮은 궤도에 떨어지게 하고, 이것은 실제로 태양 주위의 위성의 각 속도를 증가시킨다.이는 현재 위성의 궤도가 지구 궤도보다 낮고 빠른 E지점까지 계속되며 지구보다 앞서 움직이기 시작한다.다음 몇 세기 동안 그것은 A지점으로 돌아가는 여정을 완성한다.

장기적으로, 소행성은 편자 궤도와 준위성 궤도를 이동할 수 있다.준위성들은 그들의 행성과 중력적으로 결합되지 않고, 행성과 같은 궤도 주기로 태양 주위를 돌면서 역행하는 방향으로 원을 그리며 돌고 있는 것처럼 보인다.2016년까지 궤도 계산 결과, 지구의 말발굽자국 4개와 그 당시 알려진 준위성 5개가 모두 말발굽과 준위성 궤도 사이를 반복적으로 이동한다는 것이 밝혀졌다.[3]

에너지 관점

에너지 보존을 고려하여 다소 다르지만 동등한 관점에서 상황을 파악할 수 있다.시간 독립적 전위장에서 움직이는 신체가 총 에너지 E = T + V를 가지며, 여기서 E는 총 에너지, T는 운동 에너지(항상 음성이 아님), V는 전위 에너지(음성이 없음)를 가지며, V는 음성이라는 것이 고전역학의 정리다.그렇다면 고정 프레임에서 볼 수 있는 질량 M과 궤도 반지름 R의 중력체 부근의 V = -GM/R이므로, M 뒤의 영역은 V가 증가하고, 그 앞의 영역은 감소할 것이 분명하다.그러나 총 에너지가 낮은 궤도는 주기가 짧고, 따라서 행성의 전방에서 천천히 움직이는 몸은 에너지를 잃고, 더 짧은 기간 궤도에 떨어지며, 따라서 서서히 멀어져 가거나, 그것으로부터 "반복"된다.행성의 뒤쪽으로 천천히 움직이는 물체는 에너지를 얻고, 더 높고 느리고, 더 높은 궤도로 올라가고, 따라서 뒤처져, 비슷하게 퇴행한다.따라서 작은 몸은 선두와 후행성 사이를 왔다 갔다 할 수 있으며, 결코 그 지역을 지배하는 행성에 너무 가까이 접근하지 않는다.

올챙이 궤도

올챙이 궤도의 예
태양· 지구· 2010년 TK7
트로이 목마(천체 본문)도 참조하십시오.

위의 그림 1은 Lagrangian 지점 L과4 L5(예: 파란색 삼각형에 가까운 선) 주위의 짧은 궤도를 보여준다.이것들은 올챙이 궤도로 불리며 지구로부터 소행성의 거리가 태양의 반대편에 있는3 L 지점까지 진동하지 않는다는 점을 제외하고는 비슷한 방법으로 설명할 수 있다.그것이 지구와 가깝거나 멀어질 때, 지구의 중력장의 변화로 인해 가속이나 감속이 일어나 천장이라고 알려진 궤도에 변화를 일으킨다.

올챙이 궤도의 한 예로, 더 큰 달인 디오네에 비해 후행 L5 지점 주위로 서성거리는 토성의 작은 달인 폴리데우체스가 있다.지구의 궤도와 관련하여, 지름 300미터(980피트)의 소행성 2010 TK7은 선두 L4 지점을 중심으로 올챙이 궤도를 돌고 있다.2020년 VT1은 화성에 관한 임시 편자 궤도를 따른다.[4]

지구의 동료로 알려져 있고 의심받고 있다.
이름 편심성 지름
(m)		 발견자 발견의 해 유형 현재 유형
달 0.055 3474800 ? ? 천연 위성 천연 위성
1913년 대 운석 행렬 ? ? ? 1913년 2월 9일 가능한 임시 위성 파괴된
3753 크루즌 0.515 5000 던컨 발드론 1986년 10월 10일 준위성 말발굽 궤도
1991년 VG 0.053 5–12 스페이스워치 1991년 11월 6일 임시 위성 아폴로 소행성
(85770) 1998 UP1 0.345 210–470 링컨랩의 ETS 1998년 10월 18일 말발굽 궤도 말발굽 궤도
54509 YRP 0.230 124 링컨랩의 ETS 2000년 8월 3일 말발굽 궤도 말발굽 궤도
2001년 GO2 0.168 35–85 링컨랩의 ETS 2001년 4월 13일 가능한 말발굽 궤도 가능한 말발굽 궤도
2002년 AA29 0.013 20–100 선형 2002년 1월 9일 준위성 말발굽 궤도
2003년 YN107 0.014 10–30 선형 2003년 12월 20일 준위성 말발굽 궤도
(164207) 2004년 GU9 0.136 160–360 선형 2004년 4월 13일 준위성 준위성
(277810) 2006 FV35 0.377 140–320 스페이스워치 2006년 3월 29일 준위성 준위성
2006년 JY26 0.083 6–13 카탈리나 스카이 서베이 2006년 5월 6일 말발굽 궤도 말발굽 궤도
RH120 2006년 0.024 2–3 카탈리나 스카이 서베이 2006년 9월 14일 임시 위성 아폴로 소행성
(419624) 2010 SO16 0.075 357 지혜로운 2010년 9월 17일 말발굽 궤도 말발굽 궤도
2010년 TK7 0.191 150–500 지혜로운 2010년 10월 1일 지구 트로이 목마 지구 트로이 목마
2013년 BS45 0.083 20–40 스페이스워치 2010년 1월 20일 말발굽 궤도 말발굽 궤도
2013년 LX28 0.452 130–300 범STARS 2013년 6월 12일 준위성임시 준위성임시
2014 OL339 0.461 70–160 유로나어 2014년 7월 29일 준위성임시 준위성임시
2015년 SO2 0.108 50–110 치르니 브르 천문대 2015년 9월 21일 준위성 말발굽 궤도 임시
2015 XX169 0.184 9–22 렘몬 산 조사 2015년 12월 9일 말발굽 궤도 임시 말발굽 궤도 임시
2015년 YA 0.279 9–22 카탈리나 스카이 서베이 2015년 12월 16일 말발굽 궤도 임시 말발굽 궤도 임시
2015년 YQ1 0.404 7–16 렘몬 산 조사 2015년 12월 19일 말발굽 궤도 임시 말발굽 궤도 임시
469219 카모쇼오알레와 0.104 40-100 범STARS 2016년 4월 27일 준위성안정기 준위성안정기
DN16082203 ? ? ? 2016년 8월 22일 가능한 임시 위성 파괴된
2020년 CD3 0.017 1–6 렘몬 산 조사 2020년 2월 15일 임시 위성 임시 위성
2020년 PN1 0.127 10–50 아틀라스-HKO 2020년 8월 12일 말발굽 궤도 임시 말발굽 궤도 임시
2020 PP1 0.074 10–20 범STARS 2020년 8월 12일 준위성안정기 준위성안정기
2020년 XL5 0.387 1180±80 범STARS 2020년 12월 12일 지구 트로이 목마 지구 트로이 목마


참고 항목

참조

  1. ^ Christou, Apostolos A.; Asher, David J. (2011). "A long-lived horseshoe companion to the Earth". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 414 (4): 2965–2969. arXiv:1104.0036. Bibcode:2011MNRAS.414.2965C. doi:10.1111/j.1365-2966.2011.18595.x. S2CID 13832179.
  2. ^ de la Fuente Marcos, C.; de la Fuente Marcos, R. (April 2016). "A trio of horseshoes: past, present and future dynamical evolution of Earth co-orbital asteroids 2015 XX169, 2015 YA and 2015 YQ1". Astrophysics and Space Science. 361 (4): 121–133. arXiv:1603.02415. Bibcode:2016Ap&SS.361..121D. doi:10.1007/s10509-016-2711-6. S2CID 119222384.
  3. ^ de la Fuente Marcos, C.; de la Fuente Marcos, R. (November 11, 2016). "Asteroid (469219) (469219) 2016 HO3, the smallest and closest Earth quasi-satellite". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 462 (4): 3441–3456. arXiv:1608.01518. Bibcode:2016MNRAS.462.3441D. doi:10.1093/mnras/stw1972. S2CID 118580771.
  4. ^ de la Fuente Marcos, Carlos; de la Fuente Marcos, Raúl (March 2021). "Using Mars co-orbitals to estimate the importance of rotation-induced YORP break-up events in Earth co-orbital space". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 501 (4): 6007–6025. arXiv:2101.02563. Bibcode:2021MNRAS.501.6007D. doi:10.1093/mnras/stab062.

외부 링크