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軌道周期と振動周期
月が基準軌道a0を公転周期THで周回しています。

その月に、小天体が衝突して、基準軌道がa0->a1(km)になります。
軌道周期はTH0からTH1(h)になります
その時につきの質量がm0からm1(kg)に変わったとします。
質量が変わるので、静的エネルギー空間(E0)から(E1)に変わります。
質量が変わらなければ、軌道周期(TH1)と振動周期(Tv1)は同じになります。
しかし、質量が変わった場合、振動周期(Tv1)は
質量が変わる前の静的エネルギー空間はE0上で発生します。
しかし、軌道周期(TH1)は、質量が変わった静的エネルギー空間(E0)で発生します。
そのため、2つの周期の差で近点移動が発生します。

月のケースで現在の状況から、振動周期を計算しました。
振動周期(TV)の661.16hは、近地点移動が8.85年で1周するので、
月が地球を一周する間に、5.242h振動周期が遅れるろころから算出しました。
振動周期の月の質量は、振動周期TVより逆算しました。
| c = 1.079×109km/h U = 7.4297×10-31km/kg | 当初 | 第1衝突後振動周期 | 現在第2衝突後 |
| 静的エネルギー空間EA | EA=Em x acEm=mc2,ac=U(M+m) | 3.7485×1035je・kmEA0 | 3.8102×1035je・kmEA1 |
| 基準軌道a | 384760km(384400) | ||
| 地球質量M | 5.972×1024kg | ||
| 月質量m | 7.1704×1022kg | 7.287×1022kg | |
| 静的エネルギーSa | Sa=EA/a | 9.9029×1029je | |
| 軌道速度v | v=sqrt(Sa/m) | 3.6864×103 km/h | |
| 公転周期TH | TH=2πa/v | 655.7h(27.3217d) | |
| バネ定数k | k=EA/a3 | 6.5810×1018 | |
| 角振動数ω | ω=sqrt(k/m) | 9.5033×10-3rad/h | |
| 振動周期TV | TV=2π/ω | 661.16(h)(8.85y=5.542h) | |
質量変化による振動周期の変化
この結果から、
振動周期は661.16h
公転周期は655.7h
になります。
振動周期が遅れていることから、
近点がズレます。
そのため、近点移動が発生します。
月のエキセントリック軌道の原因
遠点・近点変動

これは、スーパームーンの説明に載っていた、地心距離の図です。
20212年のデータです。
第1衝突と第2衝突による振動周期

衝突時の軌道周期と振動周期

地心距離


2012年〜2020年の地心距離はこのようになります。
データは、国立天文台のHPから取得しました。

月軌道モデリング
この月軌道の動きをモデリングしてみました。
(1)地心距離356,400kmの円軌道上(基準軌道半径)を移動している
(2)基準軌道半径356,400km((1)の位置)の軌道上で月に小惑星が衝突(「第1衝突」)しました。
振動振幅 4.200km 基準軌道360,600km の振動周期が発生。
(3)基準軌道半径360,600km((2)の位置)から2,800kmの位置(衝突位置:地心距離363,400km)で、2回目の小惑星との衝突により、振動振幅 21,000km 基準軌道384,400km(363,400+21,000)が発生しました。
(4)(2)の振幅 4,200km の振動の振動衝突位置363,400kmの衝突(「第2衝突」)により、(2)
の振動は、下7,000kmと上1,400kmの振動に分かれ、近点364,800kmを中心に振幅7,000kmと遠点405,400kmを中心に振幅1,400kmの振動が発生します。

(5)(2)の公転周期は、595.04時間、(4)の公転周期は654.91hになるので、公転周期の差が生じます。それが、「うなり軌道」の原因になります。
実際は、振動周期が「うなり軌道」の原因ですが、原理的には基準軌道の差が「うなり軌道」の原因です。
月軌道のモデリングの図

衝突による基準軌道の遷移
2度の衝突による基準軌道の遷移のイメージです。
a0=364500km T0=584.68h
a1=360600km T1=595.04h
a2=384,400km T2=654.91h (調査した結果、384750kmということが判明したがmとりあえず本値で)


月のエキセントリック軌道の要素
遠点・近点変動
遠点では、「404,000~406,700km」
近点では。「356,400~370,400km」
で変動している・
原因は、「うなり軌道」です。
近点移動
近地点移動は、
「8.85年」で近地点が移動します。
原因は、「質量の変化」です。
うなりについて
2つの振動がわずかな周期の差によって、うなりが発生する。
下の図は、1/10の周期の差によって起きた振動です。

公転周期の変化

地心距離の周期


うなり比率の計算

【例】

第2衝突によるうなり

軌道周期と公転周期(質量変化なし)


軌道周期と公転周期(質量変化あり)

振動周期

ニューホライズンの木星スイングバイ(双曲線軌道)の例

軌道形状


静的エネルギー

振動周期

公転周期

楕円軌道は、衝突により発生します
近点衝突


衝突による軌道変化

遠点衝突


衝突による軌道変化(遠点距離)

基準軌道と振動基準

振動周期

静的エネルギーと動的エネルギー


円軌道

近点移動は、質量の変化
質量計算

月の現在の質量計算(例)
軌道周期(質量変化なし)

道周期(質量変化あり)
