Oběžná dráha Marsu - Orbit of Mars

Oběžná dráha Marsu vzhledem k oběžným drahám planet sluneční soustavy

Mars má oběžnou dráhu se semimajorovou osou 1,524 astronomických jednotek (228 milionů km) a excentricitu 0,0934. Planeta obíhá kolem Slunce za 687 dní a cestuje přitom 9,55 AU, což činí průměrnou orbitální rychlost 24 km/s.

Excentricita je větší než u každé jiné planety kromě Merkuru, a to způsobuje velký rozdíl mezi vzdálenostmi afelion a perihelion - jsou 1,6660 a 1,3814 AU.

Změny na oběžné dráze

Mars je uprostřed dlouhodobého nárůstu excentricity. {Před 19 tisíciletími dosáhl minima 0,079 a po přibližně 24 tisíciletí od nynějška dosáhne vrcholu přibližně 0,105 (a se vzdáleností perihelia pouhých 1,3621  astronomických jednotek ). Dráha je občas téměř kruhová: byla před 0,002 1,35 miliony let a bude asi 0,01 milionu let do budoucnosti. Maximální excentricita mezi těmito dvěma minimy je 0,12. Elipsu, oběžnou dráhu Marsu, objevil Kepler.

Opozice

Mars dosáhne opozice, když je mezi jeho geocentrickými délkami a Sluncem rozdíl 180 °. V době blízké opozici (do 8 a půl dne) je vzdálenost Země – Mars tak malá, jak se dostane během tohoto 780denního synodického období . Každá opozice má nějaký význam, protože Mars je ze Země viditelný celou noc, vysoko a plně osvětlený, ale ty zvláštního zájmu se stávají, když je Mars blízko perihelia, protože právě tehdy je Mars také nejblíže Zemi. Po jedné perihelické opozici následuje další buď o 15 nebo 17 let později. Ve skutečnosti po každé opozici následuje podobná 7 nebo 8 synodických period později a velmi podobná 37 synodických period (79 let) později. V takzvané perihelické opozici je Mars nejblíže Slunci a je obzvláště blízko Zemi: Opozice se pohybují od asi 0,68 AU, když je Mars blízko aphelionu, až po pouhých 0,37 AU, když je Mars blízko perihelia.

Blízké přístupy k Zemi

Mars se blíží Zemi více než kterákoli jiná planeta kromě Venuše v její nejbližší vzdálenosti - 56 milionů km je nejbližší vzdálenost mezi Marsem a Zemí, zatímco nejbližší Venuše přichází k Zemi 40 milionů km. Mars se k Zemi přibližuje každý druhý rok, v době své opozice, kdy Země prochází mezi Sluncem a Marsem. K mimořádně blízkým opozicím Marsu dochází každých 15 až 17 let, když procházíme mezi Marsem a Sluncem v době jeho perihelia (nejbližší bod ke slunci na oběžné dráze). Minimální vzdálenost mezi Zemí a Marsem se v průběhu let snižovala a v roce 2003 byla minimální vzdálenost 55,76 milionu km, což je bližší než jakékoli podobné setkání za téměř 60 000 let (57 617 př. N. L.). Rekordní minimální vzdálenost mezi Zemí a Marsem v roce 2729 bude činit 55,65 milionu km. V roce 3818 bude rekord činit 55,44 milionu km a vzdálenosti se budou dále snižovat asi 24 000 let.

Historický význam

Až do práce Johannesa Keplera (1571–1630), německého astronoma, převládalo přesvědčení, že Slunce a planety obíhají kolem Země. V roce 1543 Nicolaus Copernicus navrhl, aby všechny planety obíhaly v kruzích kolem Slunce, ale jeho teorie neposkytovala příliš uspokojivé předpovědi a byla do značné míry ignorována. Když Kepler mnoho nocí studoval pozorování svého šéfa Tycha Braheho o poloze Marsu na obloze, Kepler si uvědomil, že oběžná dráha Marsu nemůže být kruh. Po letech analýz Kepler zjistil, že oběžná dráha Marsu je pravděpodobně elipsa , přičemž Slunce je v jednom z ohniskových bodů elipsy . To zase vedlo ke Keplerově objevu, že všechny planety obíhají kolem Slunce po eliptických drahách, přičemž Slunce je v jednom ze dvou ohniskových bodů. To se stalo prvním ze tří Keplerových zákonů planetárního pohybu .

Přesnost/předvídatelnost

Z pohledu všech, kromě těch nejnáročnějších, je cesta Marsu jednoduchá. Rovnice v astronomických algoritmech, která předpokládá nerušenou eliptickou oběžnou dráhu, předpovídá časy perihelia a aphelionu s chybou „několik hodin“. Použití orbitálních prvků k výpočtu těchto vzdáleností souhlasí se skutečnými průměry alespoň na pět platných čísel. Vzorce pro výpočet polohy přímo z orbitálních prvků obvykle neposkytují ani nepotřebují opravy účinků jiných planet.

Pro vyšší úroveň přesnosti jsou vyžadovány poruchy planet. Ty jsou dobře známy a věří se, že jsou modelovány dostatečně dobře, aby bylo dosaženo vysoké přesnosti. To jsou všechna těla, která je třeba vzít v úvahu i při mnoha náročných problémech. Když Aldo Vitagliano vypočítal datum blízkých marťanských přiblížení ve vzdálené minulosti nebo budoucnosti, testoval potenciální efekt způsobený nejistotami modelů pásu asteroidů spuštěním simulací s největšími třemi asteroidy i bez nich a zjistil, že efekty jsou zanedbatelné .

Pozorování je nyní mnohem lepší a technologie staršího vesmíru nahradila technologie vesmírného věku. E. Myles Standish napsal: „Klasické efemeridy v minulých stoletích byly zcela založeny na optických pozorováních: téměř výhradně na časování tranzitu poledníkových kruhů. S příchodem planetárního radaru, misí kosmických lodí, VLBI atd. Nastala situace pro čtyři vnitřní planety se dramaticky změnily. " (8.5.1, strana 10) U modelu DE405, vytvořeného v roce 1995, byla od optických pozorování upuštěna a jak napsal „počáteční podmínky pro vnitřní čtyři planety byly upraveny primárně na rozsah dat…“ Je známo, že chyba v DE405 je asi 2 km a je nyní menší než kilometr.

Přestože poruchy na Marsu asteroidy způsobily problémy, byly také použity k odhadu hmotností některých asteroidů. Vylepšení modelu pásu asteroidů je však velkým problémem pro ty, kteří vyžadují nebo se pokoušejí poskytnout efemeridy s nejvyšší přesností.

Orbitální parametry

V následující tabulce orbitálních prvků Marsu není uvedeno více než pět významných čísel . Na tuto úroveň přesnosti se čísla velmi dobře shodují s prvky VSOP87 a výpočty z nich odvozenými, stejně jako s Standishovým (z JPL) 250 let nejvhodnějším a výpočty využívající skutečné polohy Marsu v čase.

Vzdálenosti a výstřednost (AU) (milion km)
Semimajor osa 1,5237 227,9
Přísluní 1,3814 206,7
Aphelion 1,6660 249,2
Průměrný 1,5303 228,9
Obvod 9,553 1429
Nejbližší přístup k Zemi 0,3727 55,76
Nejvzdálenější vzdálenost od Země 2,675 400,2
Excentricita 0,0934
Úhly (°)
Sklon 1,850
Doba (dny) (roky)
Orbitální 687,0 1,881
Synodický 779,9 2,135
Rychlost (km/s)
Průměrný 24.1
Maximum 26.5
Minimální 22.0

Reference